Régulation in labo et in situ de l'expression de génomes de souches bactériennes méthylotrophes dégradant le dichlorométhane
Langue Français
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Modalités de diffusion de la thèse :
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Auteur : Maucourt, Bruno
Date de soutenance : 24-01-2019

Directeur(s) de thèse : Bringel, Françoise

Président : Nasser, William
Rapporteur(s) : Nasser, William - Van der Meer, Jan Roelof
Membre(s) du jury : Bringel, Françoise - Nasser, William - Van der Meer, Jan Roelof - Arsène-Ploetze, Florence

Établissement de soutenance : Strasbourg
Laboratoire : Génétique moléculaire, génomique et microbiologie (Strasbourg)
École doctorale : École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
 
Discipline : Biologie des organismes : développement et physiologie
Classification : Sciences de la vie, biologie, biochimie, Génie chimique, technologies alimentaires

Mots-clés libres : Microbiologie, Déshalogénase, Dichlorométhane, Facteur de transcription, Méthylotrophie, Methylorubrum extorquens DM4, Solvant chloré, Halométhane
Mots-clés :
  • Bactéries méthylotrophes
  • Facteurs de transcription
  • Génomique
  • Biotransformation (métabolisme)
  • Dichlorométhane - Biodégradation
  • Methylobacterium extorquens
Résumé : Le dichlorométhane (DCM ; CH2Cl2) est un polluant chloré toxique émis dans l’environnement principalement par les activités industrielles. Ce polluant peut être dégradé par des bactéries méthylotrophes qui utilisent des composés en C1 réduits comme seule source de carbone et d’énergie. La protéobactérie Methylorubrum extorquens DM4 porte quatre gènes dcm au sein du transposon catabolique dcm très conservé chez les bactéries dégradant le DCM. Le gène dcmA code la DCM déshalogénase de la famille des glutathion-S transférases essentielle à la croissance avec le DCM. Son activité est modulée par DcmR, un facteur de transcription qui régule l’expression de dcmA ainsi que son propre gène, orienté de manière divergente par rapport à dcmA. DcmR porte un domaine hélice-tour-hélice de fixation à l'ADN et un second domaine appelé methanogen / methylotroph, DcmR sensory (MEDS) potentiellement impliqué dans la fixation d’un composé hydrocarboné ligand. Les objectifs de ma thèse étaient de répondre à plusieurs questions : i) quel est le niveau d’expression des transcrits dcm et des protéines correspondantes par rapport à d’autres gènes et protéines dont l’abondance est modifiée en réponse à la croissance sur le DCM ? ii) Comment le facteur de transcription DcmR intervient-il dans la régulation des gènes dcm ? iii) Quelle est la variabilité du gène dcmR et de son environnement génétique in situ ? Des méthodes globales « -omiques » de transcriptomique et de protéomique ont permis d’inventorier les ARN et les protéines dont l’abondance varie chez la souche sauvage DM4 cultivée soit avec le DCM ou le méthanol, le substrat de référence de la méthylotrophie. Les gènes dcm sont parmi les plus exprimés en présence de DCM, ce qui confirme leur régulation en présence de DCM. Deux approches complémentaires ciblant la détermination des sites d’initiation de la transcription (TSS-Seq) et de la traduction (N-terminome) ont permis la recherche de motifs de régulation dans les régions 5’UTR (5’-untranslated terminal region) et les promoteurs de gènes régulés en réponse à la croissance avec le DCM. Le rôle régulateur de dcmR a été étudié en comparant les phénotypes de croissance, l’activité promotrice par fusion transcriptionnelle, la quantification des ARN et des protéines des gènes dcm chez la souche sauvage par rapport à des mutants du gène dcmR seul ou combiné à d’autres gènes dcm mutés. Ces travaux ont permis de confirmer qu’en absence de DCM, DcmR inhibe la transcription de son propre gène ainsi que celle de dcmA. Outre DcmR, la répression nécessite aussi l’expression d’au moins un des autres gènes dcm et ceci par un mécanisme indépendant des boîtes de 12 pb conservées dans les promoteurs des gènes dcmR et dcmA. Lors de la croissance en condition DCM, l’absence du gène dcmR confère une vitesse de croissance ralentie, qui ne résulte pas d’une différence de production des ARN et des protéines codées par le transposon dcm. Pour que l’expression du gène dcmA soit activée, l’ensemble de la région intergénique entre dcmR et dcmA doit être présente, ce qui suggère la présence de sites de régulation pour la fixation d’un facteur de transcription indépendant de DcmR. L’ensemble de ces résultats a permis de proposer un nouveau modèle de régulation des gènes dcm. Alors que le gène dcmR a été détecté en quantité similaire à celle du gène dcmA par qPCR dans des échantillons de sites contaminés par le DCM, une analyse bioinformatique à partir des données de séquences indique que des gènes dcmR-like sont trouvés dans d’autres contextes génétiques que celui du transposon catabolique dcm. Ainsi, DcmR pourrait exercer un rôle de régulateur dans d’autres contextes ouvrant de nouvelles pistes pour l’identification des ligands du domaine MEDS.
 
Type de contenu : Text
Format : PDF
 
Entrepôt d'origine : STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises
Identifiant : 2019STRAJ003
Type de ressource : Thèse