Réseaux de régulation impliqués dans la virulence de Legionella pneumophila : le rôle de Hfq et du petit ARN non–codant Anti-hfq

Regulatory circuits involved in Legionella pneumophila virulence : the role of Hfq and the cis-encoded sRNA Anti-hfq

• Auteur / Autrice : Giulia Oliva
• Direction : Carmen Buchrieser
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 14/12/2016
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité Biologie des bactéries intracellulaires (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Guennadi Sezonov
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hayley Newton, Philippe Bouloc
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Iñigo Lasa, Pascale Romby

Mots clés

Mots clés contrôlés

Virulence (microbiologie)

Légionelles

Mots clés libres

Legionella pneumophila

Cycle biphasique

HFQ

Virulence

Anti-Hfq

Régulation génique

Legionella pneumophila

Biphasic life cycle

HFQ

Résumé

Legionella pneumophila, responsable de la maladie du légionnaire, est une bactérie aquatique parasitant les amibes, mais aussi les macrophages alvéolaires humains. Legionella alterne entre une forme infectieuse non réplicative et une forme réplicative intracellulaire, qui n'exprime pas les facteurs de virulence. Ce cycle de vie biphasique est gouverné par un système de régulation complexe permettant son adaptation dans différents hôtes. Le but de mon projet de thèse était d'étudier un des facteurs clés dans la régulation des ARNm, le régulateur post-transcriptionnel global Hfq. L'expression de Hfq est régulée au cours du cycle infectieux chez L. pneumophila: Hfq est peu exprimée en phase réplicative, mais fortement exprimée lors de la phase de transmission, ce qui suggère un rôle dans la transition entre ces deux phases. J'ai identifié un petit ARN (sRNA) que j'ai nommé Anti-hfq puisqu'il est transcrit dans l'orientation antisens à Hfq et chevauche sa région 5' non traduite (UTR). Mes recherches ont mis en évidence un mécanisme sophistiqué par lequel Anti-hfq régule l'expression de Hfq: Anti-hfq interagit avec l'ARNm du gène hfq par sa région complémentaire et ainsi contrôle la stabilité de la protéine. De plus, j'ai montré que la protéine Hfq auto-réprime sa propre traduction en facilitant l'interaction entre Anti-hfq et son propre ARNm. Finalement, Hfq régule son propre renouvellement par le recrutement de la RNase III. De plus, des tests de réplication intracellulaire ont montré que Hfq et Anti-hfq sont nécessaires pour la multiplication intracellulaire de L. pneumophila, ce qui a mis en évidence un rôle important de Hfq et Anti-hfq dans la virulence de cette bactérie.

Legionella pneumophila, the causative agent of the pneumonia-like Legionnaires’ disease, is commonly found in aquatic habitats worldwide where it multiplies within protozoa. To adapt between intra- and extracellular environments, L. pneumophila evolved a biphasic lifecycle wherein it alternates between an infectious and non replicative form and an intracellular form, which does not express the virulent phenotypes. This biphasic life cycle is governed by a complex regulatory network that comprises transcriptional and post-transcriptional regulatory elements, enabling the bacteria to adapt in diverse hosts. During my Ph.D., I focused my attention of the post-transcriptional regulator Hfq, a hexameric, RNA-binding protein and chaperon of small RNAs (sRNA). The expression of this fascinated protein is life cycle regulated: poorly expressed during the replicative phase of growth, whereas significantly upregulated upon entry into the transmissive phase of growth. Moreover, my research research lead to the identification of a sRNA transcribed antisense to the hfq gene overlapping its 5’UTR region. This antisense RNA, named Anti-hfq, was found to regulate hfq expression by base-pairing complementarity, describing a sophisticated mechanism of regulation. In addition, the Hfq protein controls its own translation by facilitating the interaction between Anti-hfq and its own mRNA. Thus, Hfq regulates its turnover, recruiting the endoribonuclease RNaseIII. Furthermore, infection assays revealed that Hfq and Anti-hfq are necessary for efficient replication of L. pneumophila in amoeba revealing an important role of both in bacterial virulence.