Caractérisation des éléments intégratifs conjugatifs de la famille ICESt3 et des facteurs influençant leur mobilité

Characterization of Integrative and Conjugative Elements (ICEs) of the ICESt3 family and factors affecting their mobility

• Auteur / Autrice : Narimane Dahmane
• Direction : Sophie Payot-Lacroix, Éric Guédon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écotoxicologie, biodiversité, écosystèmes
• Date : Soutenance le 30/11/2017
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Dynamique des génomes et adaptation microbienne (Vandoeuvre-lès-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Nathalie Leblond-Bourget
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Glaser, Jan Roelof Van der Meer, Marie-Pierre Chapot-Chartier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Glaser, Jan Roelof Van der Meer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Streptocoques

Évolution

Génome

Îlots génomiques

Bactériologie

Mots clés libres

ICE

Éléments génétiques mobiles

Transfert conjugatif

Facteurs d’hôte

Streptococcus thermophilus

Streptococcus salivarius

ICE

Mobile genetic elements

Conjugatif transfer

Host factors

Streptococcus thermophilus

Streptococcus salivarius

Résumé

Les éléments intégratifs conjugatifs (ICE) sont des éléments génétiques mobiles se transférant horizontalement d’une bactérie à une autre. Les ICE sont porteurs de gènes adaptatifs pouvant significativement améliorer le fitness de la bactérie hôte et permettre son adaptation à de nouvelles niches écologiques. Lors de ces travaux, des ICE apparentés à ICESt3 ont été retrouvés chez la bactérie commensale et pathogène opportuniste Streptococcus salivarius. Les analyses in silico réalisées ont démontré la diversité des ICE de cette famille, notamment au niveau de leurs modules de recombinaison, de régulation mais aussi de leurs gènes adaptatifs potentiellement mis à disposition de la communauté microbienne orale et digestive de l’Homme. La fonctionnalité de deux de ces ICE a été mise en évidence expérimentalement à travers l’évaluation de la capacité de ces éléments à se transférer intra- et inter-spécifiquement. Ces travaux ont également permis l’identification de facteurs d’hôte influençant la mobilité d’ICESt3, révélant ainsi l’importance, pour le transfert et l’acquisition de cet ICE, des molécules de surface telles que les lipoprotéines, les acides téichoïques et les exopolysaccharides. En conclusion, il a été démontré que les éléments de la famille ICESt3 participent à l’évolution du génome chez différentes espèces de streptocoques et aux échanges génétiques entre bactéries issues de l’alimentation et bactéries de la flore digestive humaine. Enfin, ces travaux ont contribué à une meilleure compréhension des mécanismes et des facteurs d’hôte influençant la mobilité de ces éléments génétiques mobiles

Integrative Conjugative Elements (ICEs) are mobile genetic elements that can be horizontally transferred from a bacterium to another, eventually regardless of the species or any other classification, allowing them to benefit from a broad host spectrum. ICEs can carry adaptive genes that can significantly improve the bacterial fitness and allow its adaptation to new ecological niches. In this work, ICEs related to ICESt3 were found in the commensal and opportunistic pathogen Streptococcus salivarius. In silico analysis highlighted the diversity of the ICESt3 family within this species, especially concerning their recombination and regulation modules, but also their adaptive genes likely available for the oral and digestive microbial community of the human host. The functionality of two ICEs found in S. salivarius was experimentally confirmed through their ability to transfer in intra- and interspecific manners. This work also allowed the identification of host factors affecting ICESt3 mobility, and revealed the importance, for the transfer and the acquisition of this ICE, of cell surface molecules such as lipoproteins, teichoic acids and exopolysaccharides. In conclusion, this thesis allowed expanding the knowledge regarding the mobile genetic elements of the ICESt3 family. This work demonstrated that these elements contribute to genome evolution of different streptococci species and gene exchanges between bacteria originated from food and the human gut flora. Finally, this study contributes to a better comprehension of the mechanisms and host factors influencing the mobility of these mobile genetic elements