Rôle du régulateur post-transcriptionnel CSR dans l'adaptation métabolique de la bactérie modèle Escherichia coli

Function of the post-transcriptional regulator CSR during the metabolic adaptation of the model bacteria Escherichia coli

• Auteur / Autrice : Manon Morin
• Direction : Muriel Cocaign-Bousquet, Delphine Ropers
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ingénierie Microbienne et Enzymatique
• Date : Soutenance le 10/11/2015
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'ingénierie des systèmes biologiques et des procédés (Toulouse) - Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés [LISBP]
• Jury : Président / Présidente : Nicholas Lindley
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Muriel Cocaign-Bousquet, Delphine Ropers
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mickael Desvaux, Eliane Hajnsdorf, Jean-Pierre Mazat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biologie systémique

ARN -- Modifications posttranscriptionnelles

Métabolisme

Escherichia coli

Mots clés libres

Escherichia coli

CSR

Adaptation métabolique

Modélisation

Régulation post-transcriptionnelles

Escherichia coli

CSR system

Metabolic adaptation

Modeling

Post-transcriptional regulation

Résumé

Dans son environnement, la bactérie Escherichia coli (E. coli) fait face à d’importantes fluctuations des ressources carbonées. Une capacité d’adaptation métabolique lui permet de coloniser ou de subsister en fonction des substrats disponibles. Cette adaptation est régie par un réseau complexe de régulations de l’expression génique. Le régulateur global post-transcriptionnel CSR (Carbon Storage Regulator) régule la stabilité et/ou l’initiation de la traduction d’ARNm par l’intermédiaire de la protéine CsrA. Ce système, essentiel en présence de glucose et est également supposé être impliqué dans la régulation d’une transition métabolique glycolyse vers gluconéogenèse. Le caractère essentiel de CSR est à ce jour inexploré, tout comme son implication dans la régulation d’une adaptation métabolique. Une approche de biologie intégrative menée pour différents mutants du système CSR a permis d’avancer pour la première fois, une explication de l’essentialité de CSR lors d’une croissance exponentielle sur glucose et de caractériser son implication dans la régulation de la transition métabolique glucose-acétate. Des approches de transcriptomique et de stabilomique utilisées pour une souche sauvage au cours d’une adaptation métabolique ont mis en évidence l’importance des régulations de la stabilité des ARNm au cours de l’adaptation. En conclusion, ces travaux approfondissent grandement les connaissances concernant le système CSR et son implication dans la régulation du métabolisme d’E. coli. Ce système, indispensable à la régulation du métabolisme durant une phase de croissance sur glucose s’ajoute de façon indéniable au réseau déjà complexe de régulations du métabolisme d’E. coli

In its natural environment, Escherichia coli (E. coli) faces strong fluctuations of the nutrient availability. A complex gene regulatory network makes the bacterium able to switch between a state of growth in the presence of an appropriate carbon source and a non-growth state in its absence. Within this network, the global post-transcriptional regulator CSR (Carbon Storage Regulator) modifies mRNA stability and/or translation initiation by the CsrA protein. This system has been shown to be essential for cells to grow on glucose and is hypothesized to be involved in the regulation of metabolic transitions. However both observations remained unexplored so far. An integrative approach has been used to investigate for the first time the essentiality of CSR on glucose as well as its involvement in the regulation of the glucose-acetate transition. Molecular and phenotypic data for different mutants of the CSR system have been produced and integrated into mathematical models. Transcriptomic and Stabilomic approaches have been used eventually to characterize the importance of the control of mRNA stability during the metabolic adaptation. mRNA stability regulations appear to be of particular importance in gene expression regulation during metabolic adaptation. To conclude, this work shed a new light upon CSR’s involvement in the regulation of E. coli’s metabolism. CSR is definitely essential to regulate glycolysis and thus constitutes another regulator to be integrated into the already complex regulations network of E.coli’s metabolism