Caractérisation des régulateurs transcriptionnels Rgg et étude du rôle de la protéine Rgg0182 de Streptococcus thermophilus

Involvement of Rgg transcriptional regulator and study of the role of the Streptococcus thermophilus Rgg0182 protein

• Auteur / Autrice : Romain Henry
• Direction : Bernard Decaris, Nathalie Leblond-Bourget
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Vie et de la Santé
• Date : Soutenance le 10/11/2011
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale BioSE - Biologie, Santé, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LGM - Laboratoire de Génétique et Microbiologie - UMR 1128
• Jury : Président / Présidente : Annie Dary-Mourot
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-François Cavin, Christine Delorme

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines

Adaptation (physiologie)

Stress oxydatif

Régulation génétique

Streptococcus thermophilus

Mots clés libres

Streptococcus thermophilus

Famille Rgg

Stress

Régulateur transcriptionnel global

Polymorphisme

Réponse adaptative

Streptococcus thermophilus

Rgg family

Stress

Global transcriptional regulator

Polymorphism

Adaptive response

Résumé

Streptococcus thermophilus, bactérie utilisée en industrie agro-alimentaire, est soumise à de nombreuses modifications environnementales (modification de la concentration en oxygène, de la température, du pH, ...) lors de la fabrication de produits fermentés. Pour s'adapter à ces modifications, la bactérie dispose de systèmes de défense qui sont contrôlés par des réseaux de régulation impliquant notamment des régulateurs transcriptionnels. Parmi eux, se trouvent les régulateurs de la famille Rgg. Les gènes Rgg codent des régulateurs transcriptionnels très polymorphes. Plusieurs études ont montré leur implication dans la réponse aux stress. L'originalité de S. thermophilus est que de nombreuses copies Rgg différentes sont présentes sur les génomes de cette espèce bactérienne (entre 5 et 7 copie selon les souches). Cette étude a pour objectif la caractérisation de la famille Rgg et l'étude du rôle des gènes Rgg de S. thermophilus, et, notamment, l'implication de ces gènes dans l'adaptation de S. thermophilus à son environnement. Les analyses réalisées in silico ont permis de montrer que les gènes Rgg sont spécifiques de la famille des Streptocococcaceae et des genres Lactobacillus et Listeria. Les protéines appartenant à cette famille sont polymorphes et ne forment pas un groupe monophylétique. Les analyses ont néanmoins montré que ces protéines se caractérisaient par deux domaines : un « domaine HTH » en position N-terminale, très probablement impliqué dans la liaison à l'ADN et un « domaine médian » en position centrale, dont le rôle reste à déterminer. Les analyses réalisées au cours de ce travail montrent que le gène rgg0182 de S. thermophilus LMG18311 code un régulateur transcriptionnel qui participe, notamment, à la réponse adaptative de S. thermophilus exposée à une augmentation de sa température de croissance. De plus, la délétion du gène Rgg0182 confère aux cellules une capacité d'adhésion à une surface hydrophobe et induit une réduction de la taille des chaînes. L'ensemble de ces phénotypes suggère que la protéine Rgg0182 est un régulateur global de l'expression génique de S. thermophilus LMG18311. Des gènes cibles de ce régulateur ont été recherchés parmi les gènes de réponses au choc thermique et indique que la protéine Rgg0182 est impliquée dans l'homéostasie des chaperons et des protéases.

Streptococcus thermophilus, bacterium used in dairy industry, is subjected to many environmental changes (oxygen concentration modification, temperature shift, pH variation...) during manufacturing of fermented products. To adapt itself to these modifications, bacterium has defense systems which are controlled by regulation networks involving, in particular, transcriptional regulators. Among them, they are transcriptional regulators of the Rgg family. rgg genes code transcriptional regulators which are very polymorph. Several studies showed their involvement in stress response. The originality of S. thermophilus is the presence of many different rgg copies on genomes of this bacterial species (between 5 and 7 copy according to strain). Objective of this study is the characterization of the Rgg family and study of the S. thermophilus rgg gene function, and, in particular, involvement of these genes in S. thermophilus adaptation to environmental changes. In silico analyses has allowed to show that rgg genes are specific to the Streptocococcaceae family of and the Lactobacillus and the Listeria genus. Proteins belonging to this family are polymorphic and don?t form a monophyletic group. Analyses nevertheless showed that these proteins were characterized by two domains: a ''HTH domain'' in N-terminal position, very probably involved in the DNA interaction, and a ''median domain'' in central position which the role remains to determine. Analyses realized during this work show that S. thermophilus LMG18311 rgg0182 gene codes a transcriptional regulator which participates, in particular, in the adaptive response of S. thermophilus exposed to an increase of its growth temperature. Furthermore, the deletion of the rgg0182 gene confers on cells the capacity of a hydrophobic surface adhesion and leads to a reduction of cells chains size. All these phenotypes suggest that Rgg0182 protein is a global regulator of S. thermophilus LMG18311 genic expression. Target genes of this regulator were looked for among genes of thermal stress response and indicate that Rgg0182 protein is involved in the chaperons and proteases homeostasis.