Study of stress response genes in pathogenic Gram-positive bacteria
Etude des gènes de réponse aux stress chez les bactéries pathogènes à Gram positif
Abstract
Bacteria have to cope with modifications of their environment, and have
evolved specific survival mechanisms called stress response. In addition to their
adaptive functions, stress proteins are involved in many physiological pathways
including cellular differentiation and virulence development.
The main goal of this thesis was to perform a comparative analysis of the
stress response in different Gram-positive pathogenic bacteria, and particularly the
Clp family of proteins.
First, we characterized a new mechanism of stress response regulation in
Staphylococcus aureus. Indeed, contrary to the situation in the model organism
Bacillus subtilis, expression of the ubiquitous chaperones encoding operons dnaK and
groESL, is under dual control by the CtsR and HrcA transcriptional regulators.
Furthermore, we have shown the existence in streptococci and staphylococci, of an
intermediate situation between B. subtilis and S. aureus, in which only the groESL
operon is under dual repression. Finally, we discovered in Streptococcus salivarius the
first example of a clp gene under dual regulation by CtsR and HrcA.
Secondly, we performed a functional analysis of clp genes of
Streptococcus pneumoniae. We have shown that clpC, clpP and clpE are regulated by
CtsR and that ClpP is involved in the control of natural competence for
transformation and in resistance to thermal stress. In addition, we demonstrated that
ClpE is required for adaptation to stress, and that ClpE and ClpC are both involved
in the virulence of S. pneumoniae.
Finally, we characterized a new heat shock gene of Listeria monocytogenes, clpB,
which is also a member of the CtsR regulon. Although ClpB is required for virulence,
it is not involved in general stress resistance, but is necessary for induced
thermotolerance of this bacterium.
Pour survivre aux modifications des conditions du milieu, les bactéries ont dû
développer des mécanismes spécifiques, appelés réponses aux stress. En plus de leur
rôle adaptatif, les protéines de stress sont impliquées dans diverses fonctions
physiologiques comme la différenciation cellulaire ou l’expression de facteurs de
virulence.
L’objectif de cette thèse était de réaliser une analyse comparative de la réponse
aux stress chez différentes bactéries pathogènes à Gram-positif, et plus
particulièrement des protéines de la famille Clp.
Nous avons ainsi caractérisé un nouveau mécanisme de réponse aux stress
chez Staphylococcus aureus. En effet, contrairement à la situation chez le modèle
Bacillus subtilis, les opérons codant les chaperons ubiquitaires DnaK et GroESL sont
doublement régulés par les répresseurs transcriptionnels CtsR et HrcA. De plus,
nous avons montré qu’il existe, chez les streptocoques et les lactocoques, une
situation intermédiaire entre celle de B. subtilis et de S. aureus où seul l’opéron groESL
est doublement réprimé. Enfin, nous avons mis en évidence chez Streptococcus
salivarius le premier exemple de double régulation par CtsR et HrcA d’un gène clp.
D’autre part, nous avons réalisé une analyse fonctionnnelle de gènes clp de
Streptococcus pneumoniae. Nous avons montré que les gènes clpC, clpP et clpE sont
régulés par CtsR et que clpP est impliqué dans le contrôle de la compétence naturelle,
ainsi que pour la résistance au stress thermique. Par ailleurs, clpE est nécessaire pour
l’adaptation au stress, et clpE et clpC sont requis pour la virulence du pneumocoque.
Enfin, nous avons mis en évidence chez Listeria monocytogenes, un nouveau
gène de choc thermique, clpB, membre du régulon CtsR. Bien que ClpB soit
nécessaire au développement de la virulence de ce microorganisme, elle n’est pas
requise pour la résistance générale aux stress, mais joue un rôle dans la résistance
induite aux stress létaux.
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