Des analyses de génomes avaient suggéré que de nombreux îlots génomiques bactériens seraient des éléments intégratifs conjugatifs (ICE) ou des éléments en dérivant. Les ICE s'excisent sous forme circulaire par la recombinaison site-spécifique, se transfèrent par conjugaison et s'intègrent chez une cellule réceptrice. Les éléments de ce type sont très abondants aux seins des génomes de bactéries et d'archées. Divers îlots génomiques apparentés sont intégrés dans l'extrémité 3' de l'ORF fda chez plusieurs souches de Streptococcus thermophilus. Cette famille inclut 2 éléments intégratifs potentiellement conjugatifs, dont ICESt3, et 4 éléments qui dérivent d'ICE par délétion, les CIME (cis mobilizable elements). Ce travail a montré qu'ICESt3 se transfère entre souches de S. thermophilus et entre espèces proches. Cet élément est le premier élément conjugatif identifié chez ce streptocoque. Le transfert d'ICESt3 vers une cellule portant un ICE ou un CIME intégré a conduit à l'accrétion site-spécifique d'ICESt3 et d'un îlot génomique apparenté. À partir de cellules portant un tandem CIME-ICE, le co-transfert du CIME et de l'ICE ainsi que le transfert du CIME seul ont été obtenus, démontrant la mobilisation conjugative d'un CIME par ICESt3. Ainsi, les îlots génomiques de S. thermophilus évoluent par accrétion site-spécifique et mobilisation conjugative. Par ailleurs, une analyse de séquences disponibles dans les bases de données et une analyse bibliographique suggèrent très fortement que les CIME sont très répandus et que les événements d'accrétion site-spécifique entre îlots génomiques jouent un rôle important dans l'évolution bactérienne. / Analyses of genomes had suggested that numerous bacterial genomic islands would be integrative conjugative elements (ICEs) or elements deriving from them. ICEs excise under a circular form by site-specific recombination, transfer by conjugation, and integrate in a recipient cell. The type of elements is very widespread in genomes of bacteria and archaea. Various related genomic islands are integrated at the 3' of the fda ORF in different Streptococcus thermophilus strains. This family includes 2 integrative and potentially conjugative elements, of which ICESt3, and 4 elements deriving from ICEs by deletion and named CIMEs (cis mobilizable elements). This work has demonstrated that ICESt3 transfers between S. thermophilus and related species. This element is the first conjugative element identified in this streptococcus. The ICESt3 transfer to a cell already carrying an ICE or a CIME leads to the characterization of site-specific accretions of ICESt3 and a related genomic island. Using donor cell harboring a CIME-ICE tandem, the co-transfer of the CIME and the ICE, the transfer of the ICE and the transfer of the only CIME were obtained, demonstrating conjugative mobilization of a CIME by ICESt3. Thus, the genomic islands from S. thermophilus evolve by site-specific accretion and conjugative mobilization. Moreover, an analysis of sequences from databases and an analysis of literature strongly suggest that CIMEs are widespread and that site-specific accretions between genomic islands play a key role in bacterial evolution.

L’îlot génomique SGI1 est un élément intégratif mobilisable identifié initialement chez le clone épidémique penta-résistant de Salmonella enterica Typhimurium DT104. La présence de SGI1 chez différents sérotypes de Salmonella et chez Proteus mirabilis a conduit à démontrer son transfert conjugatif. SGI1 s’excise du chromosome pour former un intermédiaire circulaire capable d’être mobilisé en trans par un élément conjugatif corésident. Dans la bactérie réceptrice, SGI1 s’intègre de manière site-spécifique grâce à l’intégrase codée par l’îlot. L’objectif de ce travail était d’étudier les mécanismes impliqués dans la mobilisation de l’îlot génomique. Des expériences de mobilisation de SGI1 avec des plasmides de différents groupes d’incompatibilités ont montré que seuls les plasmides de résistance du groupe IncA/C étaient capables de mobiliser l’îlot génomique. L’origine de transfert (oriT) de SGI1 a été identifiée sur un fragment de 135 pb capable de rendre mobilisable un plasmide non mobile. La diminution du transfert de SGI1 dépourvu de ce fragment a permis de confirmer la localisation de l’oriT. L’implication de l’ORF S020 dans le transfert de l’îlot a aussi été démontrée. Une autre région comprise entre les ORF S013 et S019 contient un élément indispensable au transfert de l’îlot. L’identification des différents composants moléculaires impliqués dans la mobilisation de SGI1 est une étape importante pour comprendre la dissémination de l’îlot génomique. / The Salmonella genomic island 1 is an integrative mobilizable element (IME) originally identified in epidemic multidrug-resistant Salmonella enterica Typhimurium DT104. The occurrence of SGI1 in several S. enterica serovars and recently in Proteus mirabilis has led to demonstrate its horizontal transfer. SGI1 excises from the donor chromosome to form a circular extrachromosomal intermediate that can be mobilized in trans to the recipient. SGI1 integrates site-specifically into the chromosome at the 3’ end of the trmE gene. Here, we have studied the mechanism of conjugative transfer of SGI1. First, we have shown by SGI1 mobilization assays with different plasmid incompatibility groups that only multidrug-resistance IncA/C plasmids were able to mobilize SGI1. The transfer origin of SGI1 has been located on a 135 bp DNA region by mobilization assays of a non mobile plasmid containing this region. The decrease in transfer frequency of a SGI1 lacking this putative oriT region confirmed this location. The involvement in the SGI1 transfer of the S020 ORF coding for a putative integrase was also demonstrated. One other region located between S013-S019 ORFs contained an element required for SGI1 mobilization. The identification of the different molecular components involved in SGI1 mobilization is an important step for understanding the dissemination of the genomic island.

L’objectif de ce travail a été de caractériser la souche MPEC Escherichia coli P4. Une étude phylogénétique a montré qu’elle appartenait au groupe phylogénétique A de l’espèce E. coli et que son génome “core” se rapprochait de celui de la souche commensale non pathogène E. coli K12 MG1655 appartenant également au groupe A. Une recherche au sein de son génome de gènes codant différents facteurs de virulence connus chez les autres pathotypes de l’espèce E. coli a permis de détecter uniquement la présence du gène traT, codant un facteur de résistance au sérum. Un criblage de quinze loci d’ARNt connus pour accueillir fréquemment des îlots génomiques, effectué au sein de son génome, a révélé, pour sept d’entre eux la présence de telles structures. Le séquençage partiel ou complet des régions aval à ces sept loci a montré la présence systématique de séquences nucléotidiques différentes de celles présentes chez E. coli K12 MG1655. Si l’analyse du contenu de ces îlots n’a pas encore permis d’expliquer directement la virulence d’E. coli P4, leur mise en évidence est une première de ce type au sein du pathotype MPEC et laisse envisager la découverte d’autres régions génomiques spécifiques à ce pathotype, pouvant expliquer son tropisme et sa nature. Par ailleurs, afin d’évaluer le rôle d’E. coli P4 dans la caséinolyse élevée du lait observée lors d’une mammite bovine, une sécrétion apparemment constitutive de quatre protéases extracellulaires a été mise en évidence par zymographie caséines. L’activité caséinolytique de ces enzymes ne semble toutefois pas significative, laissant envisager plutôt un rôle dans la virulence de la souche / The objective of this work was to characterize the MPEC Escherichia coli P4 strain. A phylogenetic study showed that it belongs to the phylogenetic group A of the E. coli species and that its core genome is similar to the one of the commensal non-pathogenic E. coli K12 MG1655 strain which also belongs to the group A. A search in its genome of different genes encoding virulence factors known among other pathotypes of the E. coli species was done and only the traT gene, encoding a serum resistance factor, was detected. A screening of fifteen tRNA loci known for frequently hosting genomic islands, made in its genome, revealed for seven of them the presence of such structures. The partial or complete sequencing of the regions downstream from these seven loci showed the systematic presence of nucleotide sequences different from those present in E. coli K12 MG1655. If the content analysis of these islands does not yet explain the virulence of E. coli P4, their highlighting is the first of this kind in the pathotype MPEC and suggests the discovery of other genomic regions specific to this pathotype, which may explain its tropism and its nature. In addition, to assessing the role of E. coli P4 in milk caseinolysis observed during bovine mastitis, a constitutive secretion of four extracellular proteases was highlighted by casein zymography. However, the caseinolytic activity of these enzymes does not seem significant. This fact may suggest a role in virulence of the strain

La région fos de la souche d’Escherichia coli pathogène aviaire BEN2908 permet le métabolisme des fructanes, des prébiotiques largement utilisés en alimentation humaine et animale. Ce métabolisme contribue à l’implantation de BEN2908 dans son réservoir, l’intestin. La région fos, située au sein de l’îlot génomique AGI-3, est composée de 6 gènes codant pour un transporteur de sucre et des enzymes impliquées dans le métabolisme des fructanes, et d’un gène transcrit de façon divergente codant pour FosR, un régulateur transcriptionnel de la famille LacI/GalR. Nous avons montré que l’expression des gènes fos est réprimée par FosR, contrôlée par la répression catabolique et induite en présence de fructanes. FosR se lie à 2 séquences opératrices de la région promotrice de l’opéron fos et cette liaison est inhibée en présence de fructanes, surtout par le 1-kestose. La région fos confère un avantage de croissance en présence de contenu cæcal et contribue à la colonisation des cæca in vivo. De plus, AGI-3 est mobile et transférable, ce qui suggère une possible diffusion du métabolisme des fructanes au sein de l’espèce E. coli. / The fos region of the avian pathogenic Escherichia coli strain BEN2908 is involved in fructan metabolism, prebiotics widely used commercially in food products for both humans and animals. This metabolism contributes to the establishment of BEN2908 in its reservoir, the intestine. The fos region, located within the genomic island AGI-3, is composed of six genes encoding a sugar transporter and enzymes involved in fructan metabolism, and of a divergently transcribed gene encoding a transcriptional regulator, FosR, belonging to the LacI/GalR family. We demonstrated that the expression of fos genes is repressed by FosR, controlled by catabolite repression and induced in the presence of fructans. FosR binds to two operator sequences of the fos operon promoter region. This binding to DNA is inhibited in the presence of fructans, especially by 1-kestose. The fos region strongly benefits growth on cecal content and colonization of the ceca in vivo. Moreover, AGI-3 is mobile and transferable, suggesting a possible dissemination of fructan metabolism within the species E. coli.