La capacité de Brucella suis, un microorganisme strictement aérobique, a s'adapter aux taux d'oxygène faible est un processus essentiel pour la virulence et la persistance bactérienne. Le manque d'oxygène est une condition hostile à laquelle les bactéries sont confrontées lors de la pénétration de l'hôte et pour établir leur niche replicative et la phase de persistance. Cette bactérie possède plusieurs mécanismes par laquelle elle s'adapte à cette condition. Elle peut utiliser un régulateur transcriptionel de la famille de FnrN dépendant de l'oxygène, deux cytochromes oxydases de haute affinité pour l'oxygène et une voie complète de denitrification pour résister au manque d'oxygène. Ce travail a démontré que la respiration oxydative et la denitrification peuvent être simultanément utilisés par B. suis sous microaerobiosis. RegBA, un système à deux composants chez B. suis, a été aussi identifié nécessaire dans l'adaptation bactérienne au manque d'oxygène. Ce dernier a été démontré à coordonner le contrôle des systèmes respiratoires précédemment évoqués. Un schéma de régulation global chez B. suis des voies respiratoires par le régulateur transcriptionel RegA a été suggéré : lors de la variation de l'état redox, la cytochrome bd oxidase jouerait un rôle dans la transmission d'un signal à RegB le senseur de la histidine kinase. De plus, RegA a été identifié essentiel pour la persistance de B. suis in vivo chez la souris dans les organes avec des teneurs faible en oxygène. RegA est supposé être impliqué dans l'installation de la phase de persistance bactérienne durant l'infection chronique. Cette étude a aussi identifié le rôle potentiel de RegA dans la régulation de nombreux gènes impliqués durant la phase de persistance. En utilisant une analyse transcriptomique, comparant les taux d'hybridation chez les souches sauvage et muté dans un modèle in vitro qui imite les conditions d'une infection chronique correspondant a un manque de nutriment et d'oxygène, 447 gènes avec un taux d'hybridation ≥ 2, ont été détectés réguler par RegA. Chez la souche sauvage, 45% et 55 % des gènes étaient régulés et réprimés par RegA chez la souche sauvage, respectivement. 14% des résultats du transcriptome a été choisi pour la validation génétique par RT-qPCR. RegA induit l'expression de gènes impliqués dans le métabolisme d'énergie y compris des gènes de la respiration oxidative, ce qui confirme qu'il interagit dans l'adaptation bactérienne au manque d'oxygène. RegA réprime des gènes impliqués dans la réplication d'ADN, la biogenèse de l'enveloppe et la division cellulaire, de même certains gènes dans le métabolisme d'énergie, ce qui suggère son effet sur la multiplication et l'adaptation bactérienne à l'hypoxie qui existe durant la phase de persistance. RegA a été démontré a réprimer les facteurs de virulence l'operon virB ainsi que son régulateur VjbR. De plus, cette étude a évalué le rôle de deux gènes BR1614 et BR1510 régulés par RegA et impliqués dans le métabolisme des acides gras. Dans les expériences in vivo chez la souris ont démontré que les deux gènes sont essentiels pour la survie, la multiplication et la persistance bactérienne. En conclusion, RegA régule, directement et indirectement, l'expression de gènes qui codent pour la traduction, la transcription, la production d'énergie et la conversion, la réparation d'ADN et de protéine. Ces résultats suggèrent un rôle majeur pour RegA dans la persistance bactérienne pendant la brucellose. 12% du génome de B. suis est sous le contrôle de RegA ce qui indique qu'il est un régulateur global comme son PrrA d'homologue dans Rhodobacter sphearoides. / The capacity of Brucella suis, a strictly aerobic microorganisms, to adapt to low oxygen level is of high importance as it is a required and an essential process for bacterial establishment of virulence and persistence. Oxygen deficiency is a hostile condition to which bacteria are faced when they penetrate the host and reach their replicative niche as well as the persistence phase. This bacterium possesses several mechanisms that answer remarkably to this condition. It can use an oxygen-dependent transcriptional regulator of the FnrN family, two high-oxygen-affinity terminal oxidases, and a complete denitrification pathway to resist various conditions of oxygen deficiency. This work has demonstrated that the oxidative respiration and denitrification can be simultaneously used by B. suis under microaerobiosis. RegBA, a two component systems in B. suis, was also identified to be necessary in bacterial adaptation to oxygen deficiency as it was demonstrated to coordinate the control of the respiratory systems mentioned previously. A scheme for global regulation of B. suis respiratory pathways by the transcriptional regulator RegA was suggested: under redox variation, the cytochrome bd ubiquinol oxidase would play a role in the transmission of a signal to the histidine sensor kinase RegB. RegA in addition was found to be essential for B. suis persistence in vivo in mice within low oxygenated organs. RegA is thus assumed to be involved in the establishment of bacterial persistence during chronic infections. This study also investigated the potential control of RegA in the regulation of numerous genes during the persistence phase. By using a microarray assay comparing wild-type and ∆regA mutant strains, in an in vitro model that mimic the conditions of a chronic infection corresponding to nutrient and oxygen deficiency, 447 genes with a cutoff of the level of hybridization intensities ≥2, were detected regulated by RegA. In the wild-type strain, 45% and 55 % of the genes were up-regulated and down-regulated in wildtype strain, respectively. 14% of the microarray results were selected for genetic validation by RT-qPCR. RegA induced the expression of some genes involved in energy metabolism including the oxidative respiratory genes confirming that it interacts in bacterial adaptation to oxygen deficiency. RegA down-regulated genes involved in DNA replication, cellular division cell envelope biogenesis as well as certain genes in energy metabolism suggesting its impact on bacterial multiplication and adaptation to hypoxia as it enters into the persistence phase. RegA was also found to down-regulate virulence factors such as the virB operon as well as its regulator VjbR. Moreover, this study evaluated the role of two genes BR1614 and BR1510 regulated by RegA and found implicated in fatty acid metabolism. In vivo experiments in mice demonstrated that both genes are required for bacterial survival, multiplication and persistence. In conclusion, RegA was found to regulate, directly and indirectly, the expression of genes that encode for functions in translation, general transcription, energy production and conversion, repair of DNA and protein which represent its high importance and major role in bacterial persistence during brucellosis. 12% of the genome of B. suis is under the control of RegA which makes it a global regulator such as his homologue PrrA in Rhodobacter sphearoides.

Daugelio T-lyginių ir kai kurių kitų T4 tipo bakteriofagų genomuose yra koduojama unikali endoribonukleazė RegB, kol kas neturinti homologijos su jokiais žinomais baltymais ar kitomis nukleazėmis. Tai yra sekai specifinė endoribonukleazė, kuri atpažįsta mRNR GGAG (rečiau GGAU) sekos motyvą ir hidrolizuoja jį per patį sekos vidurį. Geriausiai ištirta yra fago T4 endoribonukleazė RegB, tuo tarpu kitų T4 tipo fagų koduojamos RegB, ypač tos, kurios turi žymiai pakitusią pirminę struktūrą, kol kas yra tik pradinių tyrimų stadijoje. Šiame darbe buvo sukonstruoti 4 bakteriofagų RB69 ir RB49 temperatūrai jautrūs mutantai: MRB69RegB_M11, RB69RegB_M41, RB49_M97 ir RB49RegB_ts2. Šių RegB mutantų aktyvumo tyrimai buvo atliekami nustatant regB mRNR nukleotidų seką žymėto pradmens ilginimo metodu. Buvo nustatyta, kad RegB aktyvumas prie 30ºC buvo žymiai ryškesnis nei prie 42ºC temperatūros trijų mutantinių RegB atveju (M11, M41 ir ts2). Taip pat buvo pastebėta, jog šie mutantiniai RegB variantai yra mažiau toksiški Escherichia coli ląstelėms prie 42ºC nei prie 30ºC. regB_ts2 genas koduoja ryškiausiu temperatūriniu jautrumu pasižymintį baltymą, todėl jis buvo panaudotas tolimesniems tyrimams. Minėtasis genas buvo klonuotas į vektorių pLT532, kuriame yra lacZ genas sulietas su RegB taikiniu (GGAG seka). Buvo nustatyta, kad RegB_ts2 skelia lacZ transkriptus indukuotus nuo plazmidės ir taip gali reguliuoti jo transliaciją. / The regB gene of T4 – related bacteriophages codes for an endoribonuclease that controls the expression of a number of phage early genes. The RegB protein cleaves its mRNA substrates with an almost absolute specificity in the middle of the tertranucleotide GGAG or, in a few cases, GGAU tetranucleotide making it a unique site-specific restriction endoribonuclease. Endoribonuclease RegB of phage T4 have been studied for almost 20 years, while the homologues of RegB from phylogeneticaly distant T4-type phages deserved only initial studies. In this study, four temperature sensitive mutants of bacteriophages RB49 and RB69 endoribonuclease RegB have been constructed. The activities of RegB mutants RB69RegB_M11, RB69RegB_M41 and RB49RegB_ts2, as determined by primer extension analysis of regB transcripts, were detectable at 30ºC and decreased markedly at 42ºC temperature. We found that these mutants were less toxic to Escherichia coli cells at 42ºC than at 30ºC. The regB_ts2 gene, coding for the most clear RegB temperature sensitive mutant, was cloned into the vector pLT532, which carries lacZ gene fused with the Shine-Dalgarno region of T4 gene 30.7 carrying RegB cleavage site. We found that RegB_ts2 cleaves the lacZ transcripts induced from this plasmid and regulates its translation.

L'endoribonucléase de restriction RegB est une enzyme produite par le bactériophage T4. Elle est impliquée dans la transition phase précoce-phase moyenne durant le cycle lytique du virus. RegB coupe avec une spécificité quasi absolue la séquence GGAG impliquée notamment dans l'initiation de la traduction chez la bactérie Escherichia coli. Nous avons caractérisé dans cette thèse de façon précise la toxicité de RegB dans la bactérie et nous avons proposé des outils pour contourner cette toxicité tels la manipulation du nombre de copies du vecteur d'expression ou l'atténuation de l'efficacité du site d'initiation de la traduction. Nous avons, par ailleurs, proposé une application de RegB pour la construction d'un vecteur de clonage à sélection positive et à expression duale dans les systèmes procaryotes et eucaryotes. L'étude par RMN du 31P de la cinétique de clivage d'un ARN par RegB a permis de définir RegB comme une "transphosphorylase libérant un phosphodiester 2', 3'-cyclique". Des études de mutagenèses dirigées et aléatoires combinées à l'évolution du gène regB dans un virus apparenté au phage T4 (le virus RB49) ont mis en évidence le rôle des résidus Glutamate 19, Histidine 48, Arginine 52 et Histidine 68 dans l'activité de RegB. Le mutant RegB H48A a été choisi pour construire un modèle structural du site actif de RegB. L'attribution séquentielle de cette protéine par RMN hétéronucléaire 1H/15N/13C a été entreprise avec succès.