Etude du chimiotactisme et de la formation des biofilms chez Shewanella oneidensis
Institution:
Aix-MarseilleDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Shewanella oneidensis is an aquatic bacterium capable of chemotaxis: it directs its swimming according to signalling molecules detected in its environment by chemoreceptors (MCPs). S. oneidensis has 27 MCPs and detects many substrates. Strikingly, S. oneidensis is attracted to chromate, a toxic metal to which it resists. During my thesis, I showed that two MCPs allow S. oneidensis to detect chromate either indirectly (SO0987) or directly (SO1056). MCP SO1056 also detects another attractant, malate, and two repellents, cobalt and nickel, directly.In the second part of my thesis, I studied the biogenesis of biofilms in S. oneidensis. Indeed, this bacterium is able to form a biofilm floating at the air-liquid interface (pellicle) and a biofilm associated with solid surfaces (SSA). The chemotaxis CheY3 response regulator is essential for pellicle formation. This process is controlled by a complex regulatory network, centered around CheY3 and involving two diguanylate cyclases (DGC) synthesizing di-GMPc, a secondary messenger, then transferred to the effector protein MxdA. The Mxd machinery, thus activated, would allow the synthesis of exopolysaccharide, a major component of the biofilm matrix.I have discovered that CheY3 is also essential for the formation of the SSA biofilm in its phosphorylated form. I further identified two novel DGCs involved in this process.Finally, I showed that CheY3 homologs could replace the latter and allow biogenesis of biofilms, suggesting that the dual role of CheY proteins in chemotaxis and biofilm formation could be extended to other organisms.
Abstract FR:
Shewanella oneidensis est une bactérie aquatique capable de chimiotactisme : elle oriente sa nage en fonction de molécules signal détectées dans son environnement par des chimiorécepteurs (MCP). S. oneidensis possède 27 MCP et détecte de nombreux substrats dont le chromate, un métal toxique auquel elle résiste. Durant ma thèse, j’ai montré que deux MCP permettent à S. oneidensis de détecter indirectement (SO0987) ou directement (SO1056) le chromate. SO1056 détecte également du malate, un attractant, et deux répulsifs, le cobalt et le nickel, de façon directe. J'ai également étudié la biogenèse du biofilm flottant à l’interface air-liquide (pellicule) et du biofilm associé aux surfaces solides (SSA) chez S. oneidensis. Le régulateur de réponse du système chimiotactique CheY3 est essentiel pour la formation de la pellicule. Ce processus est contrôlé par un réseau de régulation complexe, centré autour de CheY3 et faisant intervenir deux diguanylate cyclases (DGC) synthétisant du di-GMPc, un messager secondaire, ensuite transféré à la protéine effectrice MxdA. La machinerie Mxd, ainsi activée, permettrait la synthèse de l’exopolysaccharide, un composant majeur de la matrice des biofilms.J’ai découvert que CheY3 est également essentiel pour la formation du biofilm SSA et ce sous sa forme phosphorylée. J’ai de plus identifié deux nouvelles DGC impliquées dans ce processus. Enfin, j’ai montré que des homologues de CheY3 pouvaient remplacer ce dernier et permettre la formation des biofilms, suggérant que le double rôle des protéines CheY dans le chimiotactisme et la formation des biofilms pourrait être étendu à d’autres bactéries.