Cepas com altas taxas de mutação (mutadoras) foram detectadas em diversos gêneros bacterianos. A alta taxa de mutação está relacionada a defeitos em sistemas de reparo de DNA. Uma alta incidência de isolados clínicos de Proteus mirabilis com altas frequências de mutação foi descrita anteriormente. O fenômeno foi induzido em Escherichia coli, quando transformada com um plasmídeo de P. mirabilis. Com coleção de 77 isolados clínicos de P. mirabilis, medimos a frequência de mutantes espontâneos e verificamos a presença do elemento conjugativo ICE SXT/R391, para desvendar possível relação entre a presença do ICE e a frequência de mutação. 9 isolados clínicos apresentam o ICE. A frequência de mutantes mostrou que não existem mutadores verdadeiros, mas 11 isolados apresentam uma alta frequência de mutantes FosR. Considerando o alto índice de infecções por P. mirabilis, é importante entender a resistência à fosfomicina, já que esta é usada na clínica. Não existe relação entre uma frequência de mutantes espontânea e a presença de ICE SXT/R391 em isolados de P. mirabilis. / Strains with high mutation rates (mutators) were detected in several bacterial genera. The increased mutation rate is related to defects in DNA repair systems. A high incidence of Proteus mirabilis clinical isolates with high mutation frequencies were described previously. The phenomenon was induced in Escherichia coli, when transformed with a plasmid of P. mirabilis. 77 P. mirabilis clinical isolates were tested for the frequency of spontaneous mutants and the presence of a conjugative element found in this species, ICEs SXT/R391, to verify if there is a relation between the element and the mutation frequencies. 9 isolates carry the ICE SXT/R391. The frequency of mutants showed no true mutators among the isolates. 11 isolates show a high frequency of FosR mutants. Considering the high rate of infections by P. mirabilis, it is important to understand the fosfomycin phenomenon, since it is currently used to treat urinary infections. We have seen no relation between a high spontaneous mutation frequency and the presence of ICE SXT/R391 in isolates of P. mirabilis.

Cepas com altas taxas de mutação (mutadoras) foram detectadas em diversos gêneros bacterianos. A alta taxa de mutação está relacionada a defeitos em sistemas de reparo de DNA. Uma alta incidência de isolados clínicos de Proteus mirabilis com altas frequências de mutação foi descrita anteriormente. O fenômeno foi induzido em Escherichia coli, quando transformada com um plasmídeo de P. mirabilis. Com coleção de 77 isolados clínicos de P. mirabilis, medimos a frequência de mutantes espontâneos e verificamos a presença do elemento conjugativo ICE SXT/R391, para desvendar possível relação entre a presença do ICE e a frequência de mutação. 9 isolados clínicos apresentam o ICE. A frequência de mutantes mostrou que não existem mutadores verdadeiros, mas 11 isolados apresentam uma alta frequência de mutantes FosR. Considerando o alto índice de infecções por P. mirabilis, é importante entender a resistência à fosfomicina, já que esta é usada na clínica. Não existe relação entre uma frequência de mutantes espontânea e a presença de ICE SXT/R391 em isolados de P. mirabilis. / Strains with high mutation rates (mutators) were detected in several bacterial genera. The increased mutation rate is related to defects in DNA repair systems. A high incidence of Proteus mirabilis clinical isolates with high mutation frequencies were described previously. The phenomenon was induced in Escherichia coli, when transformed with a plasmid of P. mirabilis. 77 P. mirabilis clinical isolates were tested for the frequency of spontaneous mutants and the presence of a conjugative element found in this species, ICEs SXT/R391, to verify if there is a relation between the element and the mutation frequencies. 9 isolates carry the ICE SXT/R391. The frequency of mutants showed no true mutators among the isolates. 11 isolates show a high frequency of FosR mutants. Considering the high rate of infections by P. mirabilis, it is important to understand the fosfomycin phenomenon, since it is currently used to treat urinary infections. We have seen no relation between a high spontaneous mutation frequency and the presence of ICE SXT/R391 in isolates of P. mirabilis.

Les éléments intégratifs et conjugatifs (ICE) de la famille SXT/R391 sont reconnus pour leur rôle prépondérant dans la propagation de la résistance aux antibiotiques parmi des populations de Gammaproteobactéries, en particulier chez Vibrio cholerae, l’agent pathogène causant le choléra. Ces éléments génétiques autonomes possèdent tous les gènes nécessaires à leur dissémination au sein d’une population bactérienne et s’intègrent normalement dans un site précis du chromosome bactérien. L’activateur SetCD et la machinerie de conjugaison encodée par les ICE permettent non seulement leur transfert conjugatif, mais également la mobilisation d’îlots génomiques, les MGI (mobilizable genomic islands). Lorsque leur transfert est enclenché sans excision au préalable, les MGI et les ICE peuvent mobiliser plusieurs centaines de kb d’ADN chromosomique adjacent à leurs sites d’insertions. Cet ADN mobilisé peut alors recombiner avec le génome de la cellule réceptrice, aboutissant à des remplacements d’allèles. En plus du squelette de gènes conservés de cette famille d’ICE, ces éléments portent une cargaison d’ADN variable qui peut coder pour des fonctions adaptatives potentiellement avantageuses pour l’hôte bactérien. Les ICE SXT/R391 portent également les gènes codant pour un système de recombinaison qui promeut la diversité de la famille en générant des ICE hybrides. Ces éléments mobiles sont extrêmement stables dans les populations bactériennes. Cette stabilité est attribuable à leur intégration au chromosome et à plusieurs composantes qu’ils contiennent, par exemple les systèmes toxine-antitoxine de la cargaison d’ADN variable ou encore le système conservé de partition des éléments excisés. La majorité des gènes portés par les ICE SXT/R391 est contrôlée par leur système de régulation qui se situe au cœur de ce projet doctoral. Ce système de régulation comprend SetR, le répresseur responsable du maintien de l’état quiescent dans lequel l’ICE est intégré au chromosome et est propagé verticalement dans la population bactérienne, c’est-à-dire au rythme de la réplication chromosomique et de la division cellulaire. Lorsque l’ADN bactérien est endommagé, il y a activation de la réponse SOS de réparation de l’ADN par RecA, un facteur de l’hôte, qui induit parallèlement l’autoprotéolyse de SetR, levant ainsi la répression exercée sur les gènes setC et setD. Ces derniers codent pour SetCD, le complexe activateur des ICE SXT/R391 qui active l’expression de la machinerie de conjugaison ainsi que d’autres fonctions codées par ces ICE. Ce projet doctoral a permis l’identification de nouvelles composantes importantes pour la régulation des ICE SXT/R391. Premièrement, nous avons généré par génie génétique plusieurs mutants qui ont permis de caractériser CroS par des essais de transfert conjugatif, de PCR quantitatif en temps réel (qRT-PCR) et d’expression avec le gène rapporteur lacZ. Nous avons déterminé que CroS est un régulateur transcriptionnel qui, avec SetR, constitue un interrupteur génétique permettant l’induction du transfert conjugatif dépendante de RecA. Nous avons également validé par gel à retardement la liaison par SetR et CroS d’un site opérateur additionnel. Des essais β galactosidase ont montré que ce site contribue à la répression des gènes croS, setC et setD. De plus, les résultats de ce projet doctoral ont clarifié certains points concernant la régulation par SetCD. Des essais d’immunoprécipitation de la chromatine couplée à la digestion avec une exonucléase (ChIP-exo) combinés avec le séquençage de l’ARN (RNA-seq) et la détermination des sites +1 d’initiation de la transcription (5’-RACE et extension d’amorces) ont permis d’établir le régulon de SetCD chez les ICE SXT/R391 et chez les MGI qu’ils mobilisent. La nécessité de SetCD dans la cellule réceptrice pour qu’il y ait intégration de l’ICE de manière site-spécifique dans l’extrémité 5’ du gène prfC a été mise en évidence à l’aide de la construction de mutants, d’essais de transfert conjugatif, de buvardage de type Southern, d’électrophorèse en champs pulsés et de PCR en temps réel. Nous avons également observé, grâce à des essais de PCR quantitatif et d’activité β galactosidase, une boucle de rétroaction positive médiée par l’activation de l’excision et de la réplication de l’ICE par SetCD. En somme, ce projet doctoral a mené à une meilleure compréhension des composantes et des mécanismes en scène pour la gouvernance de cette famille d’ICE qui sont, entres autres, d’importants vecteurs de la dissémination des résistances aux antibiotiques.