Caractérisation de la régulation de la motilité bactérienne de type swarming et des différences génétiques associées aux modes de croissance en surface ou en bouillon chez Pseudomonas aeruginosa.

Les bacteries possedent des caracteristiques qui leur permettent de survivre dans des conditions diverses. Afin de pouvoir subsister, elles ont developpe des strategies leur permettant de s’adapter efficacement et rapidement. Une bacterie qui illustre bien une telle capacite d’adaptation environnementale est Pseudomonas aeruginosa une bacterie a Gram negatif qui possede des membranes interne et externe separees par une zone periplasmique. Cette derniere est largement repandue dans la nature et peut prosperer dans diverses conditions grâce a son large genome qui code une soixantaine de systemes a deux composantes (S2C) necessaires a la detection et a la reponse aux changements environnementaux. En plus de pouvoir provoquer des infections aigues, cette bacterie possede la capacite d’infecter chroniquement des individus immunocompetents ayant un systeme de defense anormal ou un systeme immunitaire affaibli. Or, ces types d’infections sont generalement associes a un mode de vie bacterien planctonique (motile) et sessile (biofilm), respectivement. Les strategies par lesquelles cette bacterie pouvait balancer entre ces deux styles de vie sont longtemps restees incomprises. Toutefois en 2004, l’equipe de Stephen Lory (Harvard) a mis en evidence les premiers elements d’un systeme de regulation permettant a P. aeruginosa d’orchestrer l’expression de genes associes a des infections aigues et la repression de ceux lies a des infections chroniques. Cette decouverte determinante a ete la premiere a demontrer que des S2C, notamment GacS/A, sont impliques dans la transition entre le mode d’infection aigue et le mode d’infection chronique. Il a ensuite ete rapporte que la proteine RsmA (un represseur post-transcriptionnel liant l’ARN messager), sous le controle post-traductionnel des petits ARN (pARN) RsmY et RsmZ, serait l’element central par lequel plusieurs S2C, responsables de la transition aigue/chronique, convergent. Toutefois, peu d’information etait disponible sur les mecanismes de controle genetique associes a rsmA, malgre son role preponderant dans l’adaptation bacterienne. Ultimement, plusieurs indices suggerent que les differences entre des conditions de vie bacterienne planctonique et a sessile, associees a une croissance en bouillon et en surface respectivement, joueraient un role primordial dans cette regulation. Cependant, les differences dans l’expression genique associees a des bacteries se repliquant dans ces conditions vraisemblablement distinctes sont encore mal comprises. Un phenomene bacterien multicellulaire nomme swarming, motilite sur une surface semi-solide, a ete propose comme etant un intermediaire entre les modes de vie planctonique et sessile. Plusieurs etudes ont suggere que ce type de motilite serait controle de maniere opposee a la formation de biofilm (mode de vie sessile) par P. aeruginosa et passerait par la voie de regulation Gac/Rsm pour ensuite affecter l’expression de rsmY et rsmZ. De plus, des travaux de recherche prealables effectues au sein du laboratoire Deziel ont revelee que le gene hptB coderait pour une proteine impliquee dans la voie de signalisation Gac/Rsm. Ces resultats indiquent egalement que chez un mutant ΔhptB, P. aeruginosa est incapable d’effectuer la motilite de type swarming, mais conserve sa capacite a produire un agent mouillant et possede un flagelle fonctionnel, les deux elements connus essentiels a ce type de motilite. Aussi, des resultats preliminaires suggerent que la regulation des pARN rsmY et rsmZ depend des conditions experimentales utilisees (cellules cultivees en bouillon ou sur une surface) dans la voie de signalisation impliquant la proteine HptB. Afin de mieux caracteriser ce systeme de controle et les differences de regulation genetique liquide/surface, j’ai etudie l’expression de rsmY et rsmZ en comparant des cellules cultivees en condition planctonique (bouillon) entre elles-memes et pareillement en condition de surface (swarming). Dans cette these, j’ai decrit un mecanisme de regulation non-orthodoxe de la proteine RsmA sur sa propre traduction. Additionnellement, par opposition a des observations qui ont ete obtenues chez des bacteries cultivees en liquide, j’ai identifie que la regulation de rsmZ par GacA chez des cellules adoptant la motilite de type swarming necessite la presence de regulateurs additionnels qui ne sont pas requis chez des cellules cultivees en bouillon. De plus, j’ai mis en evidence que la modulation de l’expression des pARN peut avoir un impact sur le phenotype swarming. A partir de ces resultats, j’ai pu redefinir le mecanisme de regulation du systeme HptB/Gac/Rsm chez des cellules cultivees en liquide ou en surface et comprendre leur implication dans la regulation de la motilite de type swarming.