Penaud, Stéphanie (2006) Analyse de la séquence génomique et Etude de l'adaptation à l'acidité de L. delbrueckii ssp. bulgaricus ATCC11842. PhD thesis Génétique moléculaire, INAPG 2006INAP0013.

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Abstract

The work described here began at a moment when few genetic data about Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus (L. bulgaricus) were available. Genome of the strain ATCC 11842, in collaboration with the Genoscope, was being sequenced. The first part of this thesis describes the genome annotation and analyse. This analyse suggest that L. bulgaricus is going on a specialisation to a restricted ecological area, the milk medium. It also reveals that L. bulgaricus has few regulation systems and resistance mechanisms to environmental stresses. This results led us to make the hypothesis that L. bulgaricus is a good model to identify important mechanisms for the acid tolerance response (ATR).
The second part of the thesis describes the studies carried on the ATR of L. bulgaricus by complementary approaches. Transcriptomic results show that expression of 20% of the regulators and 50% of the ion transporters of the genome was modified by ATR. Nevertheless, none of the 5 s factor nor of the 5 two-component system present a variable expression. The proteomic analyse show that 19 proteins have their amount affected by ATR, among which chaperones and proteins involved in fatty acids biosynthesis. All together, our results suggest that ATR of L. bulgaricus needs several regulators, transcriptional attenuation mechanisms and post-transcriptional and post-traductional regulations. These preliminary results needs complementary analyses to determine which part of the visualised responses is really necessary for the increased resistance to acid stress after adaptation.

Table of content

Liste des principales abréviations - 5
INTRODUCTION - 7
1. LES BACTÉRIES LACTIQUES, UN GROUPE COMPLEXE ET HÉTÉROGÈNE - 9
1.1. DES BACTÉRIES UTILES À L'HOMME - 9
1.1.1. Une utilisation millénaire - 9
1.1.2 .Caractéristiques générales des Bactéries Lactiques - 10
1.1.3. Utilisation industrielle des bactéries lactiques - 10
1.1.4. Des bactéries commensales de l'homme - 11
1.2. CLASSIFICATION ET TAXONOMIE - 13
1.3. LES LACTOBACILLES: UN GENRE REPRÉSENTATIF DE LA DIVERSITÉ DES BL - 16
1.3.1. Diversité génétique - 16
1.3.2. Diversité des habitats - 17
1.3.3. Effets des lactobacilles sur la santé - 18
1.3.4. Le groupe acidophilus - 22
2. APPORTS DE LA GÉNOMIQUE SUR L'ÉTUDE DES BACTÉRIES LACTIQUES - 24
2.1. GÉNOMIQUE ET GÉNOMIQUE COMPARATIVE DES CAPACITÉS D'ADAPTATION DES SOUCHES - 24
2.1.1. Informations issues d'un génome - 24
2.1.1.1. Structure du génome - 24
2.1.1.2. Capacités métaboliques - 26
2.1.2. Comparaison de génomes - 27
2.1.3. Génome minimal et ancêtre commun - 31
2.2. RECONSTRUCTION DES RÉSEAUX DE RÉGULATION - 34
2.2.1. Généralités sur les systèmes de régulation transcriptionnelle - 34
2.2.2. Identification de régulons - 37
3. LES RÉPONSES AUX STRESS - 38
3.1. RÉGULATION DES MÉCANISMES DE RÉSISTANCE AU STRESS - 38
3.1.1. La réponse générale au stress - 38
3.1.2. Le stimulon de réponse au stress thermique: exemple de régulons coordonnés - 39
3.1.3. Les BL et la régulation des réponses aux stress - 41
3.2. LE STRESS ACIDE - 43
3.2.1. Effets de l'acide lactique sur les bactéries - 43
3.2.2. Mécanismes de résistance au stress acide des BL - 43
3.2.2.1. Maintien de la force protomotrice - 44
3.2.2.2. Production de composés alcalins - 49
23.2.2.3. Modifications de l'enveloppe cellulaire - 51
3.2.2.4. Prise en charge des protéines dénaturées - 52
3.2.2.5. Réparations de l'ADN - 53
4. L. DELBRUECKII SSP. BULGARICUS - 55
RESULTATS - 57
PARTIE I: ANALYSE DU GENOME DE L. BULGARICUS ATCC11842 - 57
1. INTRODUCTION - 59
2. ANNOTATION DU GÉNOME - 59
2.1. AGMIAL, PRÉSENTATION ET ÉVOLUTION DE LA PLATEFORME D'ANNOTATION - 59
2.1.1. Présentation d'Agmial - 60
2.1.2. Validation des annotations - 64
2.2. COMPARAISON ERGO/AGMIAL - 69
2.2.1. Prédiction de gènes - 69
2.2.2. Annotation automatique - 69
2.2.3. Reconstructions métaboliques - 70
3. ANALYSE DES DONNÉES GÉNOMIQUES - 70
3.1. CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES DES CDS - 70
3.2. CAPACITÉS MÉTABOLIQUES - 73
3.2.1. Métabolisme des acides aminés - 73
3.2.2. Métabolisme des bases azotées - 74
3.3. LES SYSTÈMES DE RÉGULATION TRANSCRIPTIONNELLE - 74
3.3.1. Les facteurs sigma - 74
3.3.2. Les systèmes à deux composants - 77
3.3.3. Les régulateurs - 78
3.4. PROPRIÉTÉS PROBIOTIQUES ET SURVIE DANS LE TRACTUS DIGESTIF - 79
3.5. LES FONCTIONS IMPLIQUÉES DANS LES RÉPONSES AU STRESS - 81
3.5.1. Le stress thermique - 81
3.5.1.1. Le stress hyperthermique - 81
3.5.1.2. Le stress hypothermique - 84
3.5.2. Le stress oxydant - 85
3.5.3. Réparation des lésions ADN: le système SOS - 87
3.5.4. Le stress osmotique - 88
3.5.5. Le stress acide - 90
3.6. CONCLUSION - 91

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