Caractérisation du rôle de l'Antigène 43 dans le processus de colonisation d'Escherichia coli O157∶H7

Characterisation of the role of the Antigen 43 in the colonisation process of Escherichia coli O157∶H7

• Auteur / Autrice : Valentin Ageorges
• Direction : Mickaël Desvaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 26/06/2019
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Microbiologie Environnement Digestif et Santé
• Jury : Président / Présidente : Valérie Livrelli
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédérique Chaucheyras-Durand, Christian Provot
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Muriel Cocaign-Bousquet, Romé Voulhoux, Christophe Beloin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antigènes

Escherichia coli O157:H7

Mots clés libres

Escherichia coli entérohémorragiques

Colonisation de la chaine alimentaire

Antigène 43

Diversité

Autoagrégation

Régulation

Enterohaemorrhagic Escherichia coli

Food chain colonisation

Antigen 43

Diversity

Autoaggregation

Regulation

Résumé

Les Escherichia coli entérohémorragiques (EHEC) O157:H7 sont des agents pathogènes alimentaires entrainant des colites hémorragiques et des syndromes hémolytiques et urémiques (SHU). Depuis le ruminant, le réservoir naturel, les EHEC peuvent contaminer certaines denrées alimentaires et in fine infecter l’Homme. La présence de composants de la matrice extracellulaire (ECM) le long de la chaine alimentaire pourrait participer à leur capacité de colonisation grâce à des protéines de surface bactérienne. Parmi ces protéines, l’antigène 43 (Ag43) est sécrété par le système de sécrétion de Type V, sous-type a (T5aSS) et appartient à la famille des SAAT (self-associating autotransporters). Ces protéines modulaires, composées d’un peptide signal N-terminal clivable, d’un domaine passager central exposé à la surface et d’un translocateur C-terminal membranaire, peuvent s’auto-associer selon un mécanisme de Velcro moléculaire. A l’origine, l’Ag43 était distribué en deux sous-familles SF-I et SF-II mais des analyses phylogénétiques ont révélé pour la première fois qu’il est en réalité distribué en 6 classes différentes nommées C1 à C6, basées sur le réarrangement de différents sous-domaines à l’intérieur du domaine passager de la protéine. Quant à la prévalence et la distribution chez les bactéries, l’agn43 s’est avéré être présent essentiellement chez E. coli avec jusqu’à 5 copies du gène par génome, en différentes combinaisons de classes d’Ag43. Des analyses fonctionnelles des Ag43 C1 à Ag43 C4 ont démontré que des interactions homotypiques survenaient pour toutes les classes mais l’Ag43 C3 présentait des différences significatives de cinétique de sédimentation et d’autoagrégation. L’étude des interactions hétérotypiques entre Ag43 de différentes classes a démontré qu’elles ne se produisaient que dans de rares cas. Chez E. coli O157:H7, l’Ag43 C2 a été démontré comme contribuant à l’adhésion des bactéries aux collagènes I et III et à l’autoagrégation. De plus dans cette souche, ce phénotype s’est avéré être régulé par la méthylase Dam et le régulateur de transcription OxyR. Globalement, ces travaux apportent de nouvelles connaissances concernant la diversité de l’Ag43 et son rôle et sa régulation chez E. coli O157:H7. Ainsi, l’Ag43 pourrait être un important facteur de colonisation de la chaine alimentaire pour les EHEC et les autres E. coli diarrhéiques.

Enterohaemorrhagic Escherichia coli (EHEC) O157:H7 are anthropozoonotic agents leading to haemorrhagic colitis and haemolytic-uremic syndrome (HUS). From the ruminants, their natural reservoir, EHEC can contaminate some foodstuffs and consequently infect humans. The presence of extracellular matrix (ECM) components along the food chain could contribute to the colonisation process. Numerous proteins can be present at the bacterial cell surface in EHEC, among them, antigen 43 (Ag43) is secreted by the Type V, subtype a, secretion system (T5aSS) and belongs to the family of self-associating autotransporters (SAATs). These modular proteins, comprising a cleavable N-terminal signal peptide, a surface-exposed central passenger and an outer membrane C-terminal translocator, self-recognise in a Velcro-like handshake mechanism. Ag43 was originally considered as distributed into two subfamilies, namely SF-I and SF-II but phylogenetic network analyses revealed for the first time that it actually distribute into six distinct classes, namely C1 to C6 based on the shuffling of different subdomains within the Ag43 passengers. Regarding prevalence and distribution in Bacteria, agn43 appeared to be essentially present in E. coli with up to 5 copies of the gene present in a single genome and in different combinations of Ag43 classes. Functional analyses of Ag43 C1 to Ag43 C4 revealed that homotypic interactions occurred for all Ag43 classes but Ag43 C3 induced significant differences in the sedimentation kinetics and autoaggregation state. In contrast, heterotypic interactions occurred in a very limited number of cases. In E. coli O157:H7, Ag43 C2 was shown to contribute to bacterial adhesion to collagens I and III and to the autoaggregation. Furthermore in this strain, the latter phenotype appeared to be regulated by the Dam methylase and the OxyR transcriptional regulator. Taken together, these results provide new insights of the diversity of Ag43 as well as its role and regulation in E. coli O157:H7. Thus, Ag43 may represent an important colonisation factor of the food chain by EHEC and other diarrheagenic E. coli.