Rôle de Fnr et de LdhA dans le métabolisme et la toxinogénèse de Bacillus cereus F4430/73 en réponse aux glucides

Role of Fnr and LdhA in metabolism and toxinogenesis of Bacillus cereus F4430/73 in response to carbohydrates

• Auteur / Autrice : Kahina Messaoudi
• Direction : Philippe Schmitt, Catherine Duport
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Nutrition, aspects cellulaires et moléculaires
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métabolisme

Entérotoxines

Lactate-déshydrogénases

Régulation (biologie)

Bacillus cereus

Résumé

La production des entérotoxines diarrhéiques Hbl et Nhe dans l'intestin humain peut rendre Bacillus cereus responsable de toxi-infections alimentaires. L’expression de ces entérotoxines est régulée par la protéine PlcR, le système à deux composant ResDE et la protéine Fnr (Fumarate nitrate réductase) qui possède un domaine Crp pouvant intervenir dans la répression/ activation catabolique. Le premier objectif de cette thèse a été d'étudier le rôle de Fnr dans la réponse aux carbohydrates. Pour cela, la souche sauvage B. Cereus F4430/73 et le mutant fnr ont été cultivés en présence de glucose, fructose, saccharose et du mélange glucose- fructose en batch régulé en microaérobiose (pO2 = 1%). Pour la souche sauvage comme le mutant fnr, les résultats montrent un métabolisme mixte, majoritairement respiratoire et une capacité fermentaire très faible. La production d’acétate est élevée chez le sauvage et se réduit chez le mutant fnr. La mutation fnr affecte le catabolisme des glucides plus ou moins fortement selon le carbohydrate; l’effet le plus important est obtenu avec le fructose. Chez le mutant fnr, l'expression des gènes hbl et nhe est très fortement réprimée, ce qui a pour conséquence une production des entérotoxines extrêmement réduite. Ceci confirme le rôle activateur de Fnr dans la transcription de ces gènes; cette activation est indépendante du carbohydrate. La nature du carbohydrate et la mutation fnr affectent l'expression des gènes des lactates déshydrogénases. L’analyse d’un mutant ldhA a donc été entreprise afin de déterminer l’implication de LdhA dans la toxinogénèse. Chez le mutant ldhA, en anaérobiose, l'expression des gènes hbl et nhe est fortement réprimée ce qui a pour conséquence une réduction de la production des entérotoxines. Ceci met pour la première fois en évidence le rôle activateur de LdhA dans la toxinogénèse.

Hbl and Nhe enterotoxins production in the human small intestin make Bacillus cereus responsible of food borne disease. The expression of these enterotoxins is regulated by PlcR, the two component system ResDE and the protein Fnr (fumarate nitrate reductase) that contains a Crp domain which could be involved in catabolic repression and/or activation. The goal of this thesis is to study the role of Fnr in response to carbohydrates. In this goal, the fnr mutant and its parent F4430/73 strain were cultivated in the presence of glucose, fructose, sucrose and glucose-fructose mixture in regulated batch under microaerobiosis (pO2 = 1%). For the wild type and the fnrutant, the results demonstrate a metabolism, mainly respiratory and a low fermentation capacity. Acetate production is high with the wild type and decrease in fnr mutant. The fnr mutation affects carbohydrate catabolism more or less strongly dependent of the carbohydrate used; the highest effect is obtained with fructose. In fnr mutant, expression of hbl and nhe genes is strongly repressed, resulting in drastically reduced enterotoxins production. This confirms the role of Fnr as activator of enterotoxins gene transcription; this activation occurs independently of carbohydrates. The carbohydrate and fnr mutation affect the expression of lactate dehydrogenase genes. The analysis of IdhA mutant was realized in order to determine the putative role of LdhA in toxinogenesis. In anaerobic IdhA mutant cells, in anaerobiosis, hbl and nhe genes expression is strongly reduced according to the decrease of enterotoxin production. This highlights the activator role of LdhA in toxinogenesis.