Etude du gène uspA chez Escherichia coli et caractérisation de stress dus à des modifications de l'environnement. Application à l'étude et à la réalisation de biocapteurs multiparamétriques à signatures spécifiques : principe, expérimentation et obtention de profils caractéristiques

par Philippe Simon

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Jean Le Petit et de Agnès Hirschler-Rea.

Soutenue en 2001

à Aix-Marseille 3 .


  • Résumé

    Les bactéries sont capables de s'adapter à de brutales fluctuations des paramètres physico-chimiques de leur environnement Elles ont développé, pour cela, des mécanismes adaptatifs leur permettant de survivre à des conditions environnementales changeantes et de se protéger d'une multitude d'agents délétères. Chez Escherichia coli, une organisation hiérarchisée de l'activité cellulaire a été mise en évidence au sommet de laquelle se situe la protéine universelle de stress UspA, une protéine synthétisée en réponse à des contraintes stressantes et contrôlant l'adaptation de la cellule à des changements brusques de son environnement. L'association d'un gène rapporteur codant pour un variant de la protéine fluorescente GFP (pour Green Fluorescent Protein) au gène uspA, codant pour la protéine UspA, selon un procédé décrit, permet le suivi en temps réel et in vivo du processus d'induction du gène uspA, et la caractérisation tant qualitative que quantitative de réponses spécifiques à des stress environnementaux. Il a pu être mis en évidence que l'apparition de contraintes structurales au niveau de l'ADN influence l'architecture générale du locus uspAB et l'expression des gènes vspA et uspB connus pour être activés en situation de stress. L'état environnemental peut notamment avoir des conséquences importantes sur l'activité de multiples facteurs accessoires qui, comme le facteur d'intégration IHF, participent à l'assemblage de structures nucléoprotéiques complexes et au contrôle de l'expression génique. L'étude comparée des protéines bactériennes apparentées à la protéine UspA et des facteurs de transcription eucaryotes à structure MADS-box a permis d'établir un modèle moléculaire et structural et d'envisager des prédictions fonctionnelles concernant les domaines de liaison à l'ADN non caractérisés des protéines bactériennes de la famille UspA. L'attention portée à ces études traduit tout l'enjeu économique lié au développement de dispositifs analytiques mettant en œuvre des transducteurs biologiques multiparamétriques, susceptibles de permettre le suivi en temps réel de signatures spécifiques de stress chez les bactéries.

  • Titre traduit

    Study of the uspA gene in Escherichia coli and characterization of stress caused by environmental perturbations. Application to multi-parametric bio-sensors with specific signatures : principle, experimentation and detection of specific profiles


  • Résumé

    Bacteria are well adapted to respond to environmental perturbations in physico-chemical parameters. Therefore they developed adaptive mechanisms in order to survive to changing environmental conditions, and to protect themselves against multiple deleterious agents. In Escherichia coli, a hierarchical organization of the cellular activity has been recognized. At the top of this organization, the Universal stress protein A (UspA), which is synthesized in response to stress conditions, controls the adaptation of the cell to brutal environmental changes. A reporter gene coding for a variant of the Green Fluorescent Protein (GFP) and integrated in the uspA gene, coding for the UspA protein, allows the real-time and in vivo detection of the uspA gene induction process, and qualitative and quantitative evaluation of specific responses to environmental stresses as well. DNA structural constraints were found to play an architectural role in the structural definition of the uspAB domain and affect directly the expression of uspA and uspB genes. These genes are known to be general responders to diverse types of stress. Environmental changes can have important consequences on the activities of multiple accessory factors. Like the Integration Host Factor (IHF), these factors participate to complex nucleoprotein structures and transcription controls. The comparative study of the bacterial homologous of the MADS-box family of transcription factors provide us with a molecular and structural model. This model allows functional predictions about uncharacterized DNA binding domains of the UspA family of bacterial proteins. The economical stake of these studies pertains to the development of multi-parametric biological sensors, designed for the detection of stress specific signatures in bacteria.

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Informations

  • Détails : 210-[43] p.
  • Notes : Confidentielle jusqu'en 2006
  • Annexes : Bibliogr. p. 192-210

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  • Cote : T 2906

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  • Cote : 2001AIX30104
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