Etude de l'expression de CNF1 dans la souche uropathogène Escherichia coli J96 et de son export à travers les membranes bactériennes

Expression of CNF1 in the uropathogenic Escherichia coli J96 strain, and export of the toxin through the bacterial membranes

• Auteur / Autrice : Luce Landraud
• Direction : Patrice Boquet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Nice

Mots clés

Mots clés contrôlés

Escherichia coli

Résumé

Bien que le mode d'action moléculaire de la toxine CNF1 soit relativement bien connu, son rôle en pathologie infectieuse reste mal défini. Cette toxine est produite par environ un tiers des souches E. Coli uropathogènes (UPEC) quel que soit le contexte clinique de l'infection. Dans l'urine, contrairement à ce qui avait été observé dans les milieux de culture classiques, le CNF1 est retrouvé à l'extérieur de la bactérie. Nous avons voulu étudier son mode de transport à travers les membranes bactériennes. Nous avons pu démontrer le transfert passif de CNF1 à travers la membrane externe à la faveur d'une perturbation de la stabilité de cette dernière. Après avoir exclu l'utilisation d'une machinerie spécifique de sécrétion, nous avons démontré que le CNF1 pouvait franchir la membrane interne d'E. Coli, sous forme non structurée, exposant alors deux hélices hydrophobes. Nous savons que la production de la toxine est régulée au niveau post-transcriptionnel du fait de la présence d'une séquence complémentaire du site de liaison du ribosome dans la partie 5' codante de cnf1, permettant un phénomène de "fold back inhibition",(fbi). Le gène cnf1 est constamment associé à l'opéron hly codant pour l'hémolysine alpha d'E. Coli et placé en amont. La région (igs) séparant ces deux gènes est conservée. Nous avons pu démontrer que la transcription d'un ARN messager contenant l'ensemble de l'opéron hly, l'igs et cnf1, dépendante à l'action régulatrice sur hly de l'anti-terminateur RfaH, entraîne une inhibition de l'effet fbi sur l'expression de CNF1. Nous insistons sur l'importance de la co-transcription des toxines HlyA et CNF1, en faisant l'hypothèse que le complexe de transcription dépendant de l'activation de RfaH puisse être spécifiquement dirigé au niveau des membranes pour être traduit. Nous évoquons finalement une éventuelle coordination des deux toxines dans la physiopathologie de l'infection urinaire d'autant que le CNF1 est capable de passer dans l'urine.

The molecular mode of action of the CNF1 toxin is now rather well known. Its role in infectious dideases remains however imprecisely understood. CNF1 is produced by about a third of the uropathogenic Escherichia coli (UPEC) strains, whatever the clinical background of the infection. In urine, contrary to what was observed in classical bacteriological media, CNF1 was found outside the bacterial cells. We thus aimed at studying its way of transport through the bacterial membranes. We showed that the toxin was able to passively cross the outer membrane when this was destabilized. Moreover, after having excluded the use of a specific secretion machinery to explain the crossing over the inner membrane (IM), we showed that CNF1 could cross the IM of E. Coli cells under an unfolded structure, thereby exposing two hydrophobic helices. We knew that the toxin was post-transcriptionally regulated by mean of sequence complementary to the ribosome-binding site in the 5' coding part of cnf1, which allowed a fold back inhibition (fbi) of the cnf1 expression. The cnf1 gene is permanently associated to the hly operon (hlyCABD), which lies upstream cnf1 and encodes the alpha-haemolysin. The region (igs) inserted between hlyCABD and cnf1 is tightly conserved in uropathogenic CNF1-producing E. Coli strains. In fact, this genetic background allows the modulation of the fbi on CNF1. We demonstrated that the transcription of a mRNA covering the hlyCABD-igs-cnf1 region and depending on the regulatory control of hlyCABD by the antiterminator protein RfaH, povoked the inihibition of the fbi on CNF1 expression. We emphasize the importance of the co-transcription of HlyA and CNF1 toxins, and hypothesize that the transcriptional complex depending on RfaH activation might be specifically directed to the membrane level before translation. Finally, we suggest a possible coordination of the two toxins in the course of the urinary infection, all the more because CNF1 is actually released in urine.