Mechanism of assembly of spore outer layers as a function of sporulation temperature: role of the morphogenetic protein CotE in Bacillus cereus
Mécanisme d'assemblage des enveloppes de la spore en fonction de la température de sporulation: rôle de la protéine morphogénétique CotE chez Bacillus cereus
Résumé
Spores of the pathogenic bacterium Bacillus cereus are widespread in the environment and responsible of foodborne poisonings. Spores are a major concern to public health because of high resistance to treatments applied in food processing operations. Sporulation temperature is a main environmental factor that influences spore resistance properties. The variability of the conditions in which spores are formed during the sporulation process deeply modifies their structure and consequently the efficiency of decontamination treatments. The aim of this work was to study the mechanism of spore layers assembly as a function of the sporulation temperature, and more precisely the role of the CotE protein in B. cereus strain ATCC 14579. This morphogenetic protein is more detected in spores formed at 20°C, a sub-optimal growth temperature, than at 37°C, the optimal growth temperature. Observations in transmission electronic microscopy of DcotE spores revealed an assembly default of the spore exosporium at 37°C and 20°C, but also of the spore coat at 20°C. CotE has therefore a role in the assembly of both layers and this role depends on the sporulation temperature. By fluorescence microscopy, we studied the kinetics of CotE production during sporulation and CotE final localization in mature spores. Our results suggest that CotE links the exosporium to the coat and cortex structures. Finally, we showed that CotE also plays a role in germination and resistance properties of B. cereus spores to physical and chemical treatments.
Bacillus cereus est une bactérie sporulante pathogène largement disséminée dans la nature. Les propriétés de résistance de ses spores aux traitements appliqués dans la chaîne de transformation des aliments font de B. cereus un contaminant à l’origine de toxi-infections alimentaires. La température est considérée comme l’un des facteurs environnementaux majeurs influençant la résistance de la spore. La variabilité des propriétés des spores liée à des modifications profondes dans leur structure contribue à une incertitude sur l’efficacité des processus de décontamination. Ce travail de thèse avait pour objectif de caractériser le mécanisme d’assemblage des enveloppes de la spore en fonction de la température de sporulation, et en particulier le rôle de la protéine morphogénétique CotE chez B. cereus. La protéine CotE est retrouvée en plus grande abondance dans les spores produites à 20°C, que dans celles produites à 37°C, température optimale de croissance de la souche ATCC 14579. La protéine CotE est détectée dans les tuniques et l’exosporium, structures protectrices de la spore. L’observation de spores d’un mutant DcotE en microscopie électronique à transmission révèle un défaut d’assemblage de l’exosporium à 37°C et à 20°C, mais également un défaut d’assemblage des tuniques à 20°C, ce qui suggère un rôle fondamental de CotE dans la mise en place de ces deux enveloppes. Ce mécanisme d’assemblage dépendrait de la température de sporulation. Par microscopie à fluorescence, nous avons étudié la cinétique de production de la protéine CotE au cours de la sporulation, ainsi que sa localisation finale dans la spore mature. Nos résultats suggèrent également que la protéine CotE assurerait la cohésion entre l’exosporium et les tuniques/cortex. Enfin, nous avons montré que la protéine CotE est impliquée dans la germination mais également dans la résistance à la fois physique et chimique des spores.