Circuits mixtes de régulation entre petits ARN régulateurs et systèmes à deux composants chez Escherichia coli - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2017

Mixed regulatory circuits between small RNAs and two-component systems in Escherichia coli

Circuits mixtes de régulation entre petits ARN régulateurs et systèmes à deux composants chez Escherichia coli

Résumé

Small regulatory RNA (sRNAs) and two component systems (TCS) are both widespread regulators of gene expression in bacteria. While TCS are mostly transcriptional regulators, a large class of sRNAs acts as post-transcriptional regulators of gene expression by modulating translation and/or stability of target-mRNAs. Many connections have recently been unraveled between these two types of regulators, resulting in mixed regulatory circuits with poorly characterized properties.First, we have investigated in details the negative feedback circuit that exists between the EnvZ-OmpR TCS and the OmrA/B sRNAs in Escherichia coli. We have found that OmpR directly activates transcription from omrA and omrB promoters, allowing production of OmrA/B sRNAs that target multiple mRNAs through their conserved 5’ end, including the ompR-envZ mRNA. In agreement with previous reports, we have found that this control of ompR-envZ by OmrA/B sRNAs does not affect the amount of OmpR-P i.e. the presumably active form of the regulator. This phenomenon therefore raised the question of the possible interest of such a regulation. Thereafter, we found that OmrA/B regulation is really unique because they respond to the phosphorylated form but also to the unphosphorylated form of OmpR. As a result, OmrA/B limit their own synthesis while they have only a limited effect on others targets of OmpR, such as the OmpC or OmpF porins.This work led us to try to characterize other examples of modulation of two-component systems synthesis by small regulatory RNAs. In particular, we studied the regulation of the NarQ-NarP system. Indeed, our work showed that the synthesis of narP is controlled by the RprA sRNA. This regulation appears to affect NarP targets and in particular the napFDAGHBC operon. Moreover, RprA would respond to the same stimulus as the NarQ-NarP system, thus creating a physiological link between the small RNA and its target.Finally, another aspect of this work was to study the regulation of OmrA/B in a context of infection of macrophages by an Escherichia coli pathogenic strain, LF82. Indeed, data suggested that these small RNAs were induced during infection. I was able to validate these data and showed that this induction was dependent on the presence of the EnvZ-OmpR system.
Les petits ARN régulateurs et les systèmes à deux composants sont des régulateurs très répandus de l’expression des gènes chez les bactéries. Dans la plupart des cas, les systèmes à deux composants agissent comme des régulateurs transcriptionnels. Un grand nombre de petits ARN agissent quant à eux au niveau post-transcriptionnel en modulant la traduction et/ou la stabilité de leur(s) ARN messager(s)-cible. Des connexions entre ces deux systèmes ont récemment pu mettre en lumière des circuits de régulations complexes aux propriétés encore peu connues.Mon travail a tout d’abord porté sur la connexion entre le système à deux composants EnvZ-OmpR et les petits ARN OmrA et OmrB chez Escherichia coli. Dans un premier temps, nous avons montré qu’OmpR activait directement la transcription d’omrA et d’omrB en se fixant à leur promoteur. Cette activation permet la production des petits ARN OmrA et OmrB qui, via leur extrémité 5’ conservée, ciblent à leur tour plusieurs ARN messagers-cibles et notamment le messager ompR-envZ. En accord avec des études précédentes, le contrôle d’ompR-envZ par les Omr n’affecte pas le niveau de forme phosphorylée d’OmpR. Ce phénomène posait donc la question de l’intérêt d’une telle régulation. Nous avons ensuite pu montrer que la régulation d’omrA et d’omrB est assez unique car leurs promoteurs répondent non seulement à la forme phosphorylée mais aussi à la forme non phosphorylée d’OmpR. Ce phénomène permet à ces ARN régulateurs de limiter leur propre synthèse en ayant un effet limité sur l’expression des autres cibles d’OmpR comme les porines OmpC et OmpF.Ce travail nous a conduits à chercher à caractériser d’autres exemples de modulation des systèmes à deux composants par des petits ARN régulateurs. Nous avons notamment étudié la régulation du système NarQ-NarP. En effet, nos travaux ont montré que la synthèse de narP était contrôlée par le petit ARN RprA. Cette régulation semble affecter les cibles de NarP et en particulier l’opéron napFDAGHBC. De plus, RprA répondrait au même stimulus que le système NarQ-NarP créant ainsi un lien physiologique entre le petit ARN et sa cible.Pour finir, un autre aspect de ce travail de thèse a été de s’intéresser à la régulation d’OmrA/B dans un contexte d’infection des macrophages par une souche d’Escherichia coli pathogène, la souche LF82. En effet, des données suggéraient que ces petits ARN étaient induits au cours de l’infection. J’ai pu valider ces données et montrer que cette induction était dépendante de la présence du système EnvZ/OmpR.En conclusion, j’ai pu montrer par diverses approches que les circuits de régulation intégrant des systèmes à deux composants et des petits ARN régulateurs possédaient des propriétés assez inédites permettant à la bactérie de s’adapter à divers stress.
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  • HAL Id : tel-02145666 , version 1

Citer

Anaïs Brosse. Circuits mixtes de régulation entre petits ARN régulateurs et systèmes à deux composants chez Escherichia coli. Microbiologie et Parasitologie. Université Sorbonne Paris Cité, 2017. Français. ⟨NNT : 2017USPCC245⟩. ⟨tel-02145666⟩
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