Implication des gènes curli dans un phénotype distinct d'autoagrégation et de formation de biofilm chez certaines souches Escherichia coli O157: H7

Les bactéries pathogènes Escherichia coli entérohémorrhagiques (EHEC) O157:H7 causent des toxi-infections sévères chez l’humain. Les biofilms des EHEC rendent difficile leur contrôle dans les environnements favorisant leur persistance. Certaines souches O157:H7 dont celle de référence Sakai, possèdent une capacité accrue à s'autoagréger et former des biofilms. L’étude a visé à identifier les gènes impliqués dans l’autoagrégation et la formation de biofilm chez la souche Sakai, et vérifier l’association des facteurs identifiés avec d’autres EHEC O157:H7 du même phénotype. Avec une banque de mutants Tn10 de la souche Sakai, des mutants non-autoagglutinants et non-formateurs de biofilms des gènes csgB et csgG furent sélectionnés et caractérisés. Ces mutants formaient significativement moins de biofilms et d´autoagrégats que Sakai, et ne produisaient plus curli. La complémentation des mutants restaurait le phénotype sauvage. De plus, des gènes responsables de la biogenèse de curli csgA, csgB et csgG étaient significativement surexprimés chez Sakai, comparativement avec la souche EDL933 non-autoagglutinant, qui forme moins de biofilm. Parmi les souches d’E. coli 0157:H7 on distingue deux groupes d’isolats: Sakai-like et EDL933-like selon leur production de curli, et leur capacité à former des autoagrégats et biofilms. Nos résultats suggèrent qu’une surproduction de fibres de curli dans un sous-ensemble de souches O157:H7 pourrait être responsable de leur phénotype particulier d'autoagrégation et de formation de biofilms forts. Le projet permet de mieux cerner le mécanisme de formation de biofilm dans EHEC et renforce l’hypothèse que le curli est une cible intéressante pour contrer la persistance des EHEC en environnements naturels et industriels. Enterohemorrhagic E. coli (EHEC) O157:H7 is an important foodborne pathogen that causes severe toxi-infections in humans. These bacteria have a higher capacity to form biofilm, impeding the control of the contamination in different environments and allowing their persistence. Some E. coli O157:H7 strains, including the Sakai reference strain, display a distinctive ability to autoaggregate and form strong biofilms. The aim of this work was to identify the genes involved in autoaggregation and biofilm formation in Sakai strain, and to verify the association between identified factors and the same phenotype in other EHEC O157: H7. We found that csgA, csgB and csgG curli genes were significantly overexpressed in strain Sakai compared to strain EDL933, a low biofilm-former and non-autoaglutinating strain. Sakai csgB and csgG Tn10 mutants formed significantly less biofilm and autoaggregation than the wild-type strain, and lost the curli-producing phenotype. Complementation restored the strong autoaggregation and biofilm formation phenotype, and the curliated morphotype of Sakai. In addition, E. coli O157: H7 isolates tested for curli formation, Sakai-like strains were curli-producing, whereas EDL933-like strains were non-curliated. These results suggest that overproduction of extracellular curli fibers in a subset of E. coli O157: H7 strains may be responsible for their particular phenotype of autoaggregation and strong biofilm formation. The project provides a better understanding of the mechanism of biofilm formation in EHEC, as well as reinforcing the hypothesis that curli fibers are an attractive target to counter the persistence of these bacteria in natural and industrial environments.

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