Thèse soutenue

Intégration des bactéries planctoniques dans le biofilm et étude fonctionnelle du gène plasmidique Bthur62720 chez Bacillus thuringiensis

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Auteur / Autrice : Nay El khoury
Direction : Michel GoharMireille Kallassy-Awad
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
Date : Soutenance le 10/03/2021
Etablissement(s) : université Paris-Saclay en cotutelle avec Université Saint-Joseph (Beyrouth)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et Dynamique des Systèmes Vivants
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Microbiologie de l'Alimentation au Service de la Santé humaine (Jouy-en-Josas)
référent : Faculté des sciences d'Orsay
Jury : Président / Présidente : Richard Maroun
Examinateurs / Examinatrices : Jacques Mahillon, Louis Coroller
Rapporteurs / Rapporteuses : Jacques Mahillon, Louis Coroller

Mots clés

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Résumé

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Bacillus thuringiensis est capable de former un biofilm à l’interface air-liquide dans des tubes en verre en condition statique. Pendant la formation du biofilm, deux populations coexistent : une population sessile qui flotte sur le milieu de culture et une population planctonique, située dans le milieu de culture sous la pellicule. En utilisant des méthodes spectrophotométriques, nous avons suivi l’évolution de la croissance des bactéries planctoniques et du biofilm de la souche B. thuringiensis 407. Les résultats obtenus montrent qu’au moment où la biomasse sessile augmente rapidement, la population planctonique chute brutalement et descend jusqu’à une valeur proche de zéro. Cette chute de la population planctonique n’est pas observée avec le mutant spoOA de la souche 407 ou avec des souches incapables de former un biofilm, et ne peut pas être attribuée à la sédimentation ou à la lyse cellulaire. Elle est donc consécutive à un recrutement massif des cellules planctoniques par le biofilm en formation. Nous avons visualisé, par microscopie à epi-fluorescence, l’intégration des bactéries planctoniques de la souche 407 dans son biofilm préformé. Les bactéries recrutées sont localisées dans des zones restreintes du biofilm, où la densité des cellules sessiles est faible, ce qui révèle une distribution spatiale hétérogène des cellules immigrantes au sein du biofilm. Pour identifier les mécanismes impliqués dans le recrutement des cellules planctoniques dans le biofilm, nous avons criblé une banque de mutants de la souche 407 obtenus par mutagenèse aléatoire, pour leur capacité à intégrer un biofilm pré-existant. L’un des mutants de la banque, fortement affecté dans sa capacité à intégrer un biofilm, est touché dans le gène Bthur62720. Celui-ci est porté par le plasmide BTB-9P et code pour une protéine de 21 kDa. Cette protéine est sans homologue, et présente un peptide signal, un domaine N-terminal de fonction inconnue et un domaine C-terminal membranaire. En utilisant deux méthodes, l’immunocytochimie et la fusion traductionnelle avec la GFP, nous avons montré que cette protéine est pariétale, polaire et que son domaine N-terminal est cytoplasmique. A l’aide d’un marqueur des phospholipides chargés, le 10-N-nonyl acridine orange, nous avons montré que la délétion de Bthur62720 désorganise la distribution des radeaux lipidiques, qui apparaissent essentiellement polaires chez la souche 407 sauvage. De plus, cette délétion affecte fortement la nage linéaire, mais pas la culbute, ni la présence de flagelles. Ces résultats nous permettent de formuler l’hypothèse que Bthur62720 stabilise les radeaux lipidiques aux pôles. La localisation polaire de ces radeaux, en permettant la formation des complexes de chémorécepteurs, serait nécessaire pour assurer la nage linéaire.