Characterization of two Bacteroides mobile genetic elements harboring diversity-generating retroelements (DGR)

Caractérisation de deux éléments génétiques mobiles de Bacteroides abritant des rétroéléments générateurs de diversité (DGR) Les Bacteroides spp sont des symbiotes intestinaux humains particulièrement bien adaptés à l'environnement intestinal grâce à leur grande capacité à utiliser les polysaccharides et à adhérer aux surfaces intestinales. Ce genre bactérien héberge également de nombreux éléments génétiques mal compris qui pourraient contribuer à leur survie et à leur persistance dans l'intestin. Parmi ces éléments, on trouve les rétroéléments générateurs de diversité (DGRs), qui mutent les régions cibles de l'ADN bactérien et des bactériophages à une fréquence élevée grâce à un processus dépendant de la transcriptase inverse. Alors qu'il a été démontré que les DGR associés aux bactériophages introduisent des mutations dans les séquences des protéines de liaison des récepteurs phagiques, ce qui permet une adaptation aux modifications des ligands de l'hôte, les DGR présent dans les génomes bactéries n'ont pratiquement pas été étudiés. Au cours de mon doctorat, j'ai étudié à la fois un DGR associé à un phage et un DGR associé à une bactérie. L'objectif principal de ma thèse de doctorat a été d'étudier les structures potentiellement ciblées par les DGR situés dans les éléments mobiles. J'ai d'abord exploré la transition lysogénique-lytique du Hankyphage, un phage de Bacteroides remarquablement répandu mais peu étudié, contenant un DGR. J'ai caractérisé une collection de Hankyphages de B. thetaiotaomicron et contribué à déterminer que les phylogénies du Hankyphage et des Bacteroides sont divergentes, indiquant une activité et une transmission horizontale du Hankyphage. J'ai ensuite développé une méthode utilisant la PCR digitale en gouttelettes pour quantifier les virions non lytiques et et construit différentes variantes de la souche de B. thetaiotaomicron portant des Hankyphages pour étudier le cycle lytique-lysogénique du phage. J'ai montré que les virions de Hankyphage étaient produits en l'absence d'inducteurs et j'ai identifié un répresseur de type CI responsable de l'inhibition du cycle lytique du Hankyphage de B. thetaiotaomicron. De plus, j'ai observé une absence généralisée de formation de plaques et de lysogénisation secondaire qui pourrait être partiellement expliquée par des défauts structurels du phage conduisant à la production de particules défectueuses à une fréquence élevée, observée par microscopie électronique à transmission. Globalement, cette étude a fourni de nouvelles informations biologiques sur la régulation du cycle lytique des Hankyphages, un bactériophage très répandu dans les Bacteroides. Au cours de ma thèse, j'ai également étudié un DGR associé au chromosome ciblant la protéine située à l'extrémité d'un pilus de type V, dont les gènes sont localisés dans une région potentielle d'élément conjugué intégratif (ICE). Bien que j'aie montré que cette région est transcriptionnellement silencieuse et non mobile dans des conditions de laboratoire, même après l'ajout de différents inducteurs, des expériences d'expression en trans ont montré que ce pilus de type V pouvait être correctement assemblé et exposé à la surface bactérienne. J'ai ensuite étudié les partenaires de liaison potentiels ou les préférences de ligand du pilus, afin de mieux comprendre le rôle des pili de type V encore mal caractérisés chez les Bacteroides. Enfin, j'ai également étudié les déterminants de la formation de biofilm par B. thetaiotaomicron en contribuant à montrer que la bile induit la formation de biofilm et qu'une DNase extracellulaire et l'efflux d'ions magnésium sont nécessaires pour la réponse à la bile. Dans l'ensemble, ce travail a fourni de nouvelles perspectives sur la régulation des éléments mobiles associés aux DGRs chez les Bacteroides et a contribué à une meilleurr compréhension de la formation de biofilm en réponse à un signal intestinal. Ces travaux ouvrent la voie à de futures études sur le rôle des DGRs et le comportement communautaire dans l'environnement intestinal.