Rôle des régulations de la stabilité des ARN messagers dans l'adaptation d'Escherichia coli à son environnement

L‘adaptation des bacteries a leur environnement resulte de regulations de l’expression genique pour optimiser leur physiologie aux conditions de culture. Le controle de la concentration des ARNm constitue l’une de ces regulations. Il depend a la fois des variations de transcription et de degradation des messagers. Si ces deux mecanismes sont bien etudies a l’echelle moleculaire chez E. coli, leurs poids respectifs sur la regulation du niveau des transcrits a l’echelle du genome restent inconnus en raison de l’absence de donnees omiques relatives a la degradation des ARNm lors de changements environnementaux. D’autre part, les parametres determinant la stabilite des messagers sont mal identifies et n’ont jamais ete hierarchises.Au cours de cette these, la stabilite de chacun des ARNm d’E. coli a ete mesuree par la determination du stabilome. Plus precisement, le temps de demi-vie de pres de 70 % de tous les messagers a pu etre determine de facon fiable pour quatre taux de croissance differents obtenus dans les memes conditions de culture a l’aide de chemostats. Pour la premiere fois, cette etude demontre qu’une croissance bacterienne plus rapide entraine une augmentation globale de la degradation des transcrits. L’integration de ces donnees avec les donnees transcriptomiques montre que meme si la transcription est le mecanisme principal de regulation du niveau des messagers, la degradation exerce un effet inverse dans la plupart des cas. De plus, le role de la degradation dans le controle de la concentration des ARNm s’accentue de facon significative avec l’augmentation du taux de croissance et affecte particulierement les genes impliques dans le metabolisme carbone central. A partir des donnees de stabilite generees a differents taux de croissance, des approches de biologie integrative ont permis d’identifier et de hierarchiser les determinants de la degradation des ARNm. Ainsi, la concentration des messagers qui est le principal parametre, mais aussi le biais de codon, la longueur de la sequence codante et la presence de certains motifs de sequence determinent la stabilite d’un ARNm. Toutefois, si la hierarchie des determinants identifies reste identique avec la variation du taux de croissance, la stabilite des ARNm de certaines categories fonctionnelles en est dependante. Cependant, d’autres determinants du temps de demi-vie des messagers, en particulier a fort taux de croissance, restent encore a etre identifies. La proteine CsrA, appartenant au systeme Csr, est un exemple de regulateur post-transcriptionnel qui controle positivement ou negativement l’expression d’ARNm par divers mecanismes qui peuvent modifier leur stabilite. Toutefois, l’etendue de l’action de CsrA sur la stabilite des ARNm a l’echelle omique n’a jamais ete etudiee. En comparant les stabilomes et transcriptomes d’une souche sauvage et d’une souche ou l’activite de CsrA est diminuee, les effets indirects transcriptionnels de CsrA ont ete mesures et de nouveaux ARNm cibles de CsrA dont la stabilite est regulee par la proteine (en majorite stabilises) ont ete identifies. De plus, la proteine CsrD, regulateur de la stabilite des ARN non codants CsrB/C, n’est pas impliquee dans la regulation de la stabilite des ARNm, mais agit sur la transcription de nombreux genes independamment de son role au sein du systeme Csr. En conclusion, ces travaux ont permis de mieux apprehender les regulations de la stabilite des ARNm, en identifiant leurs determinants et en caracterisant leur role et portee dans le controle de la concentration des messagers. Ils soulignent en particulier l’importance de ces regulations dans le processus d’adaptation bacterien