Soutenance de thèse de Naoual DERDOURI
Ecole Doctorale
Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité
Biologie-Santé - Spécialité Microbiologie
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
régulation transcriptionnelle,protéolyse,adaptation au stress,conversion lysogénique,bactériophage,E. coli
Keywords
transcriptional regulation,proteolysis,stress response,lysogenic conversion,bacteriophage,E. coli
Titre de thèse
Étude du dialogue entre prophages et bactéries : Rôle dAppY, un régulateur bi-fonctionnel dorigine phagique dans la physiologie de lhôte
Investigating the dialogue between prophages and bacteria: Role of AppY, a bi-functional regulator of phage origin in host physiology
Date
Wednesday 6 July 2022
Adresse
Institut de microbiologie de la Méditerranée
31 chemin Joseph Aiguier, 13009 Marseille
Amphithéâtre Pierre Desnuelle
Jury
Directeur de these | Mme Mireille ANSALDI | Laboratoire de Chimie Bacterienne - UMR7283 |
Rapporteur | Mme Marie-Pierre CASTANIé-CORNET | Laboratoire de Microbiologie et Génétique Moléculaires (LMGM) UMR5100 - Centre de Biologie Intégrative |
Rapporteur | M. Paulo TAVARES | L'institut de Biologie Intégrative de la cellule (I2BC UMR 9198) |
Examinateur | Mme Amel LATIFI | Laboratoire de Chimie Bacterienne - UMR7283 |
Examinateur | M. Alexandre BOUGDOUR | Inserm IAB Centre de Recherche Inserm U1209 - CNRS UMR5309 |
CoDirecteur de these | Mme Aurélia BATTESTI | Laboratoire de Chimie Bacterienne - UMR7283 |
Résumé de la thèse
Lintégration des génomes de phages au sein des génomes bactériens sous forme de prophages constitue un réservoir de gènes promouvant la diversité génétique des bactéries. Certains gènes de prophages peuvent être exprimés et conférer un avantage sélectif à leur hôte. Escherichia coli K-12 possède 9 prophages défectifs dont DLP12, qui code notamment pour AppY, un régulateur transcriptionnel de la famille AraC/XylS.
Jai dans un premier temps entrepris des études transcriptomiques afin de définir le régulon dAppY et comprendre limplication de ce régulateur dorigine prophagique dans la physiologie bactérienne. Les données que jai obtenues ont montré quAppY module lexpression de 200 gènes impliqués dans des processus divers ; parmi eux, 13 sont sous son contrôle direct. Létude détaillée de ces différentes cibles ma permis de montrer quAppY augmente la résistance au stress acide ainsi que la formation de biofilm et diminue la motilité bactérienne. Ce régulateur transcriptionnel dorigine prophagique confère donc un avantage adaptatif aux bactéries le possédant.
En parallèle, jai découvert un nouveau rôle dAppY, indépendant de sa fonction de régulateur transcriptionnel, dans la régulation du facteur sigma RpoS. Dans des conditions de croissance favorables, RpoS interagit avec la protéine adaptatrice RssB qui le conduit à la dégradation par la protéase ClpXP. Il a été montré précédemment quAppY peut bloquer cette voie de dégradation sans que le mécanisme moléculaire nait été établi. Au cours de ma thèse, jai montré quAppY interagit directement avec RssB entrainant ainsi une stabilisation de RpoS et faisant dAppY la première protéine dorigine phagique stabilisant ce facteur sigma.
Lensemble de mon travail de thèse souligne le rôle central dAppY, un régulateur dorigine phagique, dans le réseau de régulation bactérien et montre limportance de prendre en compte le dialogue génétique établi entre les prophages et les bactéries pour comprendre pleinement la physiologie bactérienne.
Thesis resume
The integration of phages into the bacterial genome in the form of prophages constitutes a gene pool promoting genetic diversity of bacteria. Some prophage genes can be expressed and confer a selective advantage to their host. Escherichia coli K-12 carries 9 defective prophages including DLP12, which encodes AppY a transcriptional regulator of the AraC/XylS family.
I first undertook transcriptomic studies to define the AppY regulon and to understand the involvement of this prophage-encoded transcriptional regulator in bacterial physiology. The data I obtained showed that AppY modulates the expression of about 200 genes involved in various processes; among them, 13 are under direct direct AppY control. The in-depth study of these different targets allowed me to show that AppY increases resistance to acid stress as well as biofilm formation and decreases bacterial motility. Therefore, this transcriptional regulator of prophage origin confers an adaptive advantage to bacteria possessing it.
In parallel, I discovered a new role for AppY, independent of its transcriptional regulator function, in the regulation of the RpoS sigma factor. Under favorable growth conditions, RpoS interacts with the adaptor protein RssB, which leads to its degradation by the ClpXP protease. It has been shown previously that AppY can block this degradation pathway, although the molecular mechanism has not been established. During my thesis, I have shown that AppY interacts directly with RssB leading to stabilization of RpoS. AppY is the first protein of phage origin shown to interfere with this proteolytic pathway.
Overall, my thesis work highlights the central role of AppY, a prophage-encoded regulator, in the bacterial regulatory network and shows the importance of taking into account the genetic dialogue established between prophages and bacteria to fully understand bacterial physiology.