Rôle de l'acide gamma-aminobutyrique (GABA) dans la communication et la virulence chez les Pseudomonas

• Auteur / Autrice : Audrey Dagorn
• Direction : Marc Feuilloley
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Rouen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Communication bactérienne et stratégies anti-infectieuses (Evreux2022-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Élongation (biologie moléculaire)

Endotoxines

Virulence (microbiologie)

Toxicologie cellulaire

GABA

Pseudomonas fluorescens

Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas

Résumé

L’acide gamma-aminobutyrique (GABA) est un acide aminé non protéique considéré comme étant le principal neurotransmetteur inhibiteur du système nerveux central des mammifères. Il est présent également chez les vertébrés inférieurs, les invertébrés, les plantes, les levures, les bactéries et dans l’environnement. Le GABA est considéré comme étant un signal de communication inter-règnes. Les bactéries du genre Pseudomonas sont capables de métaboliser le GABA et expriment des sites de liaison pour cette molécule. Cependant, chez ces bactéries, le rôle exact du GABA reste encore inconnu. Dans cette étude, nous avons recherché l’effet du GABA à une concentration de 10-5 M sur la cytotoxicité, la virulence et la communication de Pseudomonas aeruginosa PAO1 et Pseudomonas fluorescens MF37. L’exposition de ces deux bactéries au GABA augmente leur virulence et leur cytotoxicité mais sans affecter leur cinétique de croissance et leur mobilité. Le GABA augmente l’adhésion des deux souches sur lames de verre mais pas sur cellules gliales et diminue leur activité de formation de biofilms sur PVC. Chez P. Aeruginosa PAO1, le GABA ne modifie pas la polarité de surface, la structure du lipopolysaccharide (LPS), la production de biosurfactants, de pyoverdine ou d’exotoxine A. Cependant, chez cette bactérie, l’augmentation de la virulence semble être associée à une modification de la cinétique de production de la 3-oxo-C12-HSL, à une stimulation de la production de cyanure d’hydrogène (HCN) et à une modification de l’expression de protéines impliquées dans la résistance au stress oxydatif et de protéines impliquées dans le métabolisme anaérobie. De plus, le GABA entraine des variations de l’expression du facteur d’élongation thermo stable EF-Ts et provoque le passage du facteur d’élongation thermo instable EF-Tu d’une forme neutre à une forme acide, suggérant une association du GABA avec EF-Tu. Chez P. Fluorescens MF37, l’augmentation de la virulence semble être due à des réarrangements de la structure du lipide A du LPS ainsi qu’à des variations mineures de la polarité de surface. L’ensemble de ces résultats montre que P. Aeruginosa PAO1 et P. Fluorescens MF37 peuvent percevoir le GABA. Le GABA apparaît comme un régulateur de la virulence chez les Pseudomonas mais son mécanisme d’action diffère selon les espèces voire les souches.

Gamma-aminobutyric acid (GABA) is a non-protein amino acid considered as the major inhibitory neurotransmitter in the mammalian central nervous system. It is also present in lower vertebrates, invertebrates, plants, yeasts, bacteria and in environment. GABA is considered as an inter-kingdom communication signal. Bacteria of the Pseudomonas genus can metabolize GABA and express GABA-binding proteins. However, in these bacteria, the role of GABA remains unknown. In this study, we investigated the effect of GABA at the concentration of 10-5 M on Pseudomonas aeruginosa PAO1 and Pseudomonas fluorescens MF37 cytotoxicity, virulence and communication. The exposure of these two bacteria to GABA leads to an increase of their virulence and cytotoxicity but without affecting their growth kinetics and mobility. GABA increases the adhesion of these two strains on glass slides but not on glial cells and decreases the biofilms formation activity on PVC. In P. Aeruginosa PAO1, GABA does not modify the surface polarity, the lipopolysaccharide (LPS) structure and biosurfactants, pyoverdine and exotoxin A production. However, in this bacterium, the increase of virulence seems to be associated with modification of the kinetics of 3-oxo-C12-HSL production, an increase of hydrogen cyanide (HCN) production and a modification of the expression of proteins involved in the resistance to oxidative stress and anaerobic metabolism. In addition, GABA causes variations in expression of the thermo stable elongation factor EF-Ts and provokes the passage of the unstable elongation factor EF-Tu from a neutral to an acid form, suggesting a stable association of GABA to EF-Tu. In P. Fluorescens MF37, the increase of virulence seems to be caused by rearrangements of the lipid A structure of the LPS and minors variations of the surface polarity. Taken together, these results demonstrate that P. Aeruginosa PAO1 and P. Fluorescens MF37 can perceive GABA. GABA appears as a virulence regulator in Pseudomonas but its mechanism of action is variable between species and strains.