Acinetobacter baumannii est un pathogène opportuniste qui prend une importance clinique croissante du fait de l’acquisition de multi-résistance. Nous avons étudié chez A. baumannii les caractéristiques et la régulation des intégrons de classe 1 (IM1) qui sont des systèmes génétiques favorisant l’acquisition, l’expression et la dissémination des gènes de résistance aux antibiotiques. Nous avons montré qu’il existe une prédominance des promoteurs des cassettes Pc fort in vivo dans une collection d’isolats cliniques et d’environnement hospitalier et in silico dans les IM1 chez A. baumannii. Nous avons aussi montré que l’expression des Pc chez A. baumannii est 4 fois plus faible que chez E. coli, quel que soit le variant de Pc. Deux explications sont possibles pour la sélection des Pc forts chez A. baumannii : (i) la nécessité d’avoir un niveau d’expression suffisant en clinique pour survivre à la pression de sélection antibiotique et (ii) la nécessité d’une régulation de l’expression de l’intégrase, représentant un coût biologique important. En effet, A. baumannii ne possède pas le système de répression par LexA existant chez E. coli. Nos résultats ouvrent le champ de l’étude de la régulation des IM1 chez A. baumannii et ainsi l’identification de nouvelles voies d’action pour lutter contre l’antibio-résistance / Acinetobacter baumannii is an opportunistic pathogen of increasing clinical importance due to the acquisition of multi-resistance. We studied in A. baumannii the characteristics and regulation of class 1 integrons (IM1), which are genetic systems that favor the acquisition, expression and dissemination of antibiotic resistance genes. We have shown that there is a predominance of strong Pc cassette promoters, in vivo, in a collection of clinical and hospital environment isolates, and in silico, from A. baumannii IM1 published in NCBI. We have also shown that the expression of Pc in A. baumannii is 4-fold lower than in E. coli, regardless of the Pc variant. Explanations that can be raised for the selection of strong Pc in A. baumannii are: (i) the need for a sufficient level of antibiotic resistance expression to survive the selection pressure in clinical environment; and (ii) the need for regulation of the integrase expression, which is of significant biological cost. Indeed A. baumannii does not have the LexA repression system existing in E. coli. Our results open the field of the study of IM1 regulation in A. baumannii and thus the identification of new pathways to fight antibiotic resistance.

Les ISCR constituent une famille de séquences d’insertions bactériennes décrits récemment dans des contextes cliniques et d’antibiorésistance. Les transposases codées par ces IS appartiennent à la famille des HUH transposases qui transposent selon un mécanisme en cercle roulant. Néanmoins, aucune donnée expérimentale n’existe à ce jour. La famille ISCR compte 19 membres mais ont été peu caractérisés. C’est pourquoi, nous avons fait une mise à jour des informations sur ces éléments en analysant in silico les principales caractéristiques par une étude in silico. Nous nous sommes ensuite intéressés à l’implication de l’élément ISCR1 dans l’expression de la région variable en aval. Cet élément contient deux promoteurs orientés vers l’extérieur (POUT) dans sa région en 3’. Après une analyse de la diversité des gènes, nous avons remarqué que la plupart des gènes en aval étaient orientés dans le même sens que ces POUT et qu’ils pouvaient être exprimés à partir des deux promoteurs. Nous avons montré que pour deux gènes de résistance dfrA19 et blaCTX-M-9, ces promoteurs augmentent le niveau d’expression. De plus, la région contenant les deux promoteurs est nécessaire pour que l’expression de blaCTX-M-9 confère un phénotype de résistance. En parallèle, nous avons déterminé la régulation du promoteur du gène de la transposase de ISCR1. Nous avons identifié des motifs de régulation pour les régulateurs LexA et OmpR et déterminé expérimentalement que le promoteur du gène de la transposase de ISCR1 était régulé de façon négative par la protéine LexA, régulateur majeur de la réponse SOS et de façon positive par la protéine OmpR en conditions hypo-osmotiques. Nous proposons donc un modèle selon lequel ISCR1 est un élément dont la mobilité serait conditionnée par des facteurs environnementaux et en même temps, assurerait l’expression constitutive de gènes en aval, notamment impliqués dans l’antibiorésistance. / ISCR are a bacterial insertion sequences, recently described in clinical settings, frequently related to antibiotic resistance. These ISCR-encoded transposases belong to the well-known HUH transposases family, which transpose by rolling-circle replication. However, the transposition mechanism of ISCR transposases has not been shown experimentally. ISCR family includes 19 members and has not been well characterized yet. Therefore, we updated in silico already known characteristics for each ISCR element. Then, we investigated the involvement of ISCR1 in the expression of the downstream genes. Indeed, ISCR1 carries two outward-oriented promoters called POUT. By analyzing the diversity of the downstream region, we found that most of genes were in the same orientation as POUT promoters, suggesting these downstream genes are expressed from POUT. It thus showed that these two promoters are able to express two antibiotic resistance genes (dfrA19 and blaCTX-M-9 ). Moreover, the region containing POUT is essential to provide an ESBL-resistance phenotype for blaCTX-M-9 gene. Moreover, we also wanted to analyze the regulatory network involved in the expression of the ISCR1 transposase, RCR1. We experimentally determined that two regulatory proteins LexA and OmpR, involved in response to different stress (DNA damages and osmotic shock), control the activity of rcr1 promoter. LexA protein represses Prcr1 whereas OmpR activates Prcr1 in hypo-osmotic conditions. Here, we propose a model in which ISCR1 transposition would be the control of environmental stresses and at the same time, insured the expression of downstream antibiotic resistance genes.

Les intégrons de multirésistance sont des plateformes génétiques permettant aux bactéries de s’adapter à des pressions antibiotiques . Ils leur permettent de capturer et d’exprimer de s gènes de résistance sous forme de cassettes. La capture et le réarrangement des cassettes sont réalisés par une intégrase dont l’expression est régulée par la réponse SOS chez E. coli . L’expression des cassettes est quant à elle assurée par le promoteur Pc. Les travaux présentés dans ce manuscrit visent à préciser deux aspects liés à la dynamique d’évolution des intégrons . L’étude du coût biologique des intégrons a montré que ceux - ci sont des structures génétiques très peu coûteuses pour E. coli . Ce faible coût est notamment lié à la répression du gène de l’intégrase par la réponse SOS. Dans ces conditions de répression, le coût d’un intégron dépend de l’expression du réseau de cassettes et de son contenu. Ainsi ce coût augmente avec la force du promoteur Pc et le nombre de cassettes dans le réseau. D’autre part, le coût lié à la nature des cassettes est variable. L’étude de la dynamique d’évolution du promoteur Pc visait à vérifier l’hypothèse selon laquelle des pressions antibiotiques auraient conduit à l’émergence de promoteurs forts à partir d’un variant ancestral faible. L’évolution d’une souche de E. coli , contenant un intégron plasmidique portant un variant faible d e Pc, a été réalisée en chemostat sur 200 générations . L’analyse des populations évoluées par deep - sequencing n’a pas permis de mettre en évidence l’émergence de variants forts de Pc . Néanmoins, l ’ étude de ce s populations évoluées révèle une part majoritaire d’évolution chromosomique. Dans ces conditions, l’ absence d’évolution du Pc pourrait atteste r soit d’une réalité biologique ou soit d’un protocole expérimental d’évolution à optimiser . / Resistance integrons are genetic platforms able to catch and express resistance genes embedded within gene cassettes. Capture and reshuffling of gene cassettes are mediated by the integrase whose expression is regulated by the SOS response in E. coli. Gene cassettes are then expressed from the Pc promoter.This work aims to clarify the evolution dynamic of integrons.In a first part, the fitness cost of class 1 integron was assessed in E. coli. Results reveal that integrons are low cost structures and that their cost is reduced by the SOS-mediated repression system. While repressed, the cost of an integron mostly depends on cassettes array expression. The cost of an integron therefore increases with Pc strength and the number of cassettes in the array. Furthermore, different cassettes exhibit different costs.In a second part, the evolution dynamic of Pc promoter was assessed in response to antibiotic pressures. An E. coli strain, carrying a plasmidic integron with a weak Pc promoter, was propagated in chemostat for 200 generations. The deep-sequencing of evolved populations did not reveal any mutations in the promoter region. On the other hand, evolved bacteria presented evidence of chromosomal adaptation. In these conditions, the lack of evolution within the Pc region could reveal either a biological reality or an experimental protocol to optimize.

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Habil.-Schr.--Katholisch-theologischen Fakultät--München--Ludwig-Maximilians Universität, 1992. / Le verso du faux-titre porte : "Münchener Universitätsschriften. Philosophische Fakultät Altertumskunde und Kulturwissenschaften" Bibliogr. p. 221-251. Index.

Zugl.: Darmstadt, Techn. Univ., Diss., 2007

Inaug.-diss.--Halle-Wittenberg. / Lebenslauf. "Ich zitiere im folgenden nach meiner ausgabe: 'Manuscript eines romans', Halle 1930 im selbstverlag erschienen [264, lii p.]"--Einführung. "Literatur-verzeichnis": p. [xlix]-1.

Heidelberg, Univ., Diplomarb., 2003.

Thesis (Ph. D.)--Vereinigte Friedrichs-Universität Halle-Wittenberg, 1930. / Vita. Also published as part of "Manuscript eines Romans'" / von Fritz Reuter ; herausgegeben von Rudolf Bender. Halle (Saale) : Im Selbstverlag [R. Bender], 1930. Includes bibliographical references (p. [xlix]-l).