Formation d'un biofilm chez Pseudomonas aeruginosa : Le système Pel, un système putatif de synthèse et d'export d'un polysaccharide impliqué dans le processus d'adhérence

Biofilm formation in Pseudomonas aeruginosa : the Pel system, a putative system of polysaccharide synthesis and export involved in adherence process

• Auteur / Autrice : Perrine Vasseur
• Direction : Alain Filloux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie moléculaire et biotechnologies
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université d'Aix-Marseille II. Faculté des sciences (1969-2011)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bactéries -- Adhésivité

Polysaccharides

Biofilms

Pseudomonas aeruginosa

Résumé

Chez Pseudomonas aeruginosa, une bactérie gram-négative pathogène opportuniste de l’homme, le biofilm est souvent à l’origine d’infections nosocomiales et d’infections chroniques notamment chez les patients atteints de mucoviscidose. Comprendre comment le biofilm se construit et pérennise l’implantation bactérienne est une étape essentielle dans la mise en oeuvre de stratégies visant à inhiber et/ou éradiquer cette communauté bactérienne. Mon travail de thèse a consisté en l’identification de gènes impliqués dans l’attachement initial de P. Aeruginosa à une surface. Dans ce but, un crible in vitro a été entrepris et nous avons ainsi identifié un locus de 7 gènes, baptisés pelA-G (pellicule) par Friedman et Kolter, les co-découvreurs de ces gènes. L’étude des gènes pel a permis de confirmer que chacun d’eux est impliqué au cours des phases d’attachement précoces et tardives. Pour leur part, Friedman et Kolter ont caractérisé l’implication des gènes pel dans la formation d’une pellicule à l’interface air/liquide d’une culture stagnante. La caractérisation des phénotypes d’une mutation pel a permis de définir que les gènes pel sont responsables de la production d’un exopolysaccharide (EPS). Nous proposons que les protéines codées par les gènes pel assurent la synthèse et l’export de cet EPS nommé PEL. En effet, parmi les protéines Pel, PelF semble être une glycosyltransférase, PelG un transporteur de polysaccharide (PST) et PelC un membre de la famille OMA (outer membrane auxiliary), protéines impliquées dans l’export de polysaccharides à travers la membrane externe. Enfin, l’étude de l’expression des gènes pel indique qu’elle n’est pas constitutive mais soumise a un réseau complexe de régulation mettant en jeu au moins trois senseurs, GacS, RetS et LadS, qui régulent, de façon antagoniste et en fonction des conditions environnementales, des modes d’infection différents faisant intervenir la cytotoxicité plutôt que le développement d’un biofilm.

In Pseudomonas aeruginosa, a gram-negative bacteria and opportunistic human pathogen, the biofilm is often associated to nosocomial and chronic infections in particular in cystic fibrosis patients. Understanding how the biofilm is built and permits the chronic bacterial implantation is an essential step to define strategies in order to inhibit or eliminate this type of bacterial community. My work consisted with the identification of genes involved in initial attachment of P. Aeruginosa on a surface. With this goal, an in vitro screen was undertaken and allowed the identification of a seven gene cluster, called pelA-G (pellicle) by Friedman and Kolter, the co-discovers of these genes. The study of the pel genes confirmed that each of them is involved in the early and late stages of attachment. Friedman and Kolter characterized the involvement of the pel genes in the formation of a pellicle at the air/liquid interface of a stagnant culture. The phenotypic characterization of a pel mutation reveals the the pel genes are responsible for the production of an exopolysaccharide (EPS). We propose that the Pel proteins are involved in the synthesis and the export of this EPS named PEL. Indeed, amongst Pel proteins, PelF seems to be a glycosyltransférase, PelG a polysaccharide transporter (PST) and PelC an OMA family member (outer membrane auxiliary), proteins involved in the export of polysaccharides across the outer membrane. Finally, the study of the pel genes expression shows that it is not constitutive but under the control of a complex network of regulation including at least three sensors, GacS, RetS and LadS, which regulate, in an antagonist way and according to the environmental conditions, different infection modes implying the cytotoxicity versus the biofilm development.