Streptococcus pyogenes ist ein humanpathogenes Bakterium, welches verschiedene Gewebe besiedeln kann und dadurch unterschiedliche Krankheiten verursacht. Die enorme Anpassungsfähigkeit des Bakteriums beruht auf dessen Fähigkeit, verschiedene, vom Wirt induzierte Stresskonditionen zu ertragen. Genetische Faktoren, die in diesem Zusammenhang eine Rolle spielen, sind Toxin-Antitoxin (TA) Systeme. Typ II TA Systeme kodieren für zwei Proteine, ein Toxin und ein Antitoxin, die einen stabilen TA Komplex bilden. Verschlechtern sich die Wachstumsbedingungen, kann das Antitoxin proteolytisch abgebaut werden, wodurch das freigesetzte Toxin essentielle zelluläre Prozesse des Bakteriums inhibiert. In dieser Studie charakterisierte ich zwei chromosomal kodierte ParDE TA Systeme des pathogenen Bakteriums S. pyogenes. Ähnlich zu anderen Systemen werden das Toxin und das Antitoxin beider hier charakterisierten Systeme co-transkribiert und durch Stresseinwirkung (z.B. Aminosäure-mangel) induziert. Zudem konnten weitere posttranskriptionelle bzw. posttranslationale Mechanismen zur Regulierung der Genexpression beider Systeme nachgewiesen werden. Die extrachromosomale Expression der Toxine ParE1 und ParE2 führten in S. pyogenes und Escherichia coli zum Zelltod, wobei die Co-expression der entsprechenden Antitoxine ParD1 und ParD2 die Toxizität minderte. Allerdings verursachte die Überexpression der Antitoxine allein ebenfalls eine Inhibierung des Zellwachstums. ParD1 hemmte die Zellteilung in E. coli, wobei der N-Terminus des Proteins entscheidend für diesen Effekt zu sein schien. Zusammengefasst erweitern die Ergebnisse dieser Arbeit unser Verständnis von ParE Toxinen und verdeutlichen die diversen Mechanismen, welcher sich TA Systeme bedienen, um die bakterielle Physiologie zu beeinflussen. Zusätzlich gibt diese Arbeit einen Einblick in mögliche Mechanismen, die S. pyogenes implementiert, um Stresskonditionen im Wirt zu überdauern. / Streptococcus pyogenes is a human pathogen with a remarkable ability to colonize different tissues and to endure diverse host-induced stress conditions through mechanisms that have yet to be fully understood. One strategy employed by bacteria to cope with changing environments are toxin-antitoxin (TA) genetic modules. Under non-ideal conditions, the antitoxin is subject to proteolysis and thus the freed toxin protein can target crucial pathways in the cell modulating bacterial growth. This study, describes the characterization of two chromosomally encoded ParDE-like TA systems from the human pathogen S. pyogenes. The antitoxin-toxin genes of the parDEF1 and parDE2 TA systems are co-transcribed and triggered by stress-induced conditions. The parDE2 TA showed an inspected mRNA processing under amino acid starvation which suggest a putative post-transcriptional regulation. At the post-translational level, both systems are controlled by ClpXP antitoxin-protein degradation in vivo, an important factor for TA triggering. Furthermore, bacterial plasmid-based expression of the toxins ParE1 and ParE2 resulted in effects in cell viability while the antitoxin molecules ParD1 and ParD2 were able to prevent the toxins lethality, respectably. Unlike canonical antitoxins, both ParD1 and ParD2 molecules also displayed deleterious effects, which seemed to be exclusive and related with the N-terminus domain potentially involved in DNA-interaction. Finally, the ParE toxins presented remarkable plasticity, able to harm not only gyrase but also topoisomerase IV, two important bacterial drug targets that modulate DNA-topology. These results expand the view on the ParE molecular targets and highlight the diverse mechanisms TAs employ to modulate bacterial physiology. We also provide more insights into possible mechanisms that S. pyogenes employs to endure stress in the host and efficiently cause disease.

The aim of this study was to identify and characterise type II toxin-antitoxin (TA) systems in Burkholderia pseudomallei, the causative agent of the human disease melioidosis. 8 putative TA systems were identified within the genome of B. pseudomallei K96243. 5 of these were located witihn genome islands. Of the candidate toxins, BPSL0175 (RelE1) or BPSS1060 (RelE2) caused growth to cease when expressed in Escherichia coli, whereas expression of BPSS0390 (HicA) or BPSS1584 (HipA) (in an E. coli ΔhipBA background) caused a reduction in the number of culturable bacteria. HicA also caused growth arrest in B. pseudomallei K96243 ΔhicAB. These toxin induced phenotypes were enhanced by an <3kDa extracellular factor that accumulated in the spent medium during growth. Expression of the cognate antitoxins could restore growth and culturability of cells. Expression of hicA in E. coli gave an increased number of persister cells in response to ciprofloxacin or ceftazidime. Site directed mutagenesis studies identified two key residues within the HicA toxin that were essential for both the reduced culturability and increased persistence phenotypes. Deletion of hicAB from B. pseudomallei K96243 did not affect persister cell or survival frequencies compared to the wild type following treatment with a variety of stress conditions. Deletion of the ΔhipBA locus from B. pseudomallei K96243 also had no affect on bacterial persistence or survival under the conditions tested.

Thesis (DSc)--Stellenbosch University, 2014. / ENGLISH ABSTRACT: Plasmids belonging to the IncQ family have an exceptionally broad host-range and are highly mobilizable in the presence of the self-transmissible IncP plasmids. All IncQ plasmids identified to date have certain features in common. The feature that distinguishes them most from all other plasmids is that they have a unique mechanism of replication. Their replicons consist of repA, repB and repC genes encoding a replicase, primase and DNA-binding proteins respectively. All IncQ plasmids contain at least three 22-bp iterons (or 20-bp iterons with 2-bp spacers) that are identical in sequence and to which the RepC DNA-binding protein binds. They replicate by means of a unique strand-displacement mechanism that is considered to place a limit on their size. Replication proceeds by a partially single-stranded intermediate that is believed to result in an increased likelihood of structural instability with an increase in plasmid size. The most compact backbone of IncQ plasmids is approximately 5.9-kb and the largest natural IncQ plasmid reported is 14.2-kb. Although the mobilization regions of IncQ plasmids are not as unique as the replicons, they are all characterized by the primase of the replicon being fused to the relaxase of the mobilization genes. The remainder of the mobilization genes may vary substantially in number and sequence between plasmids and have been subdivided into at least four distinct lineages. This dissertation consists of twenty one manuscripts published during the period 1984 to 2012. The focus is almost entirely on the IncQ plasmid subfamily known as IncQ2. Most of the earlier work was on determining the nature and extent of the replicons, mobilization genes and the toxin-antitoxin plasmid stability system. A strong theme in the latter work focussed on using the natural variation among the IncQ2 plasmids as a means to understand IncQ plasmid evolution. The collection of articles comprises a combination of original research and reviews. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Plasmiede wat aan die IncQ familie behoort kom ‘n uitsonderlike wye gasheerselreeks voor en is hoogs mobiliseerbaar deur middel van die selfoordraagbaar IncP plasmiede. Alle IncQ plasmiedes wat tot datum identifiseer is het sekere gemeenskaplike eienskappe. Die eienskap wat hulle van alle ander plasmiedes onderskei is hul unieke dupliseringsmeganisme. Hul dupliseringsmeganisme bestaan uit repA, repB en repC gene wat onderskeidlik ‘n helikase, ‘n ‘primase’ en ‘n DNSbindingsproteïen enkodeer. Die IncQ plasmiede het ten minste drie 22-bp iterone (of 20-bp iterone met 2-bp skeidingsnukleotiede) met ‘n identiese nukleotiedvolgorde en waaraan die RepCbindingsproteïen bind. Hulle dupliseer deur middel van ‘n unieke DNA-string-vervangingsmeganisme wat ‘n beperking op hul grootte plaas. Tydens replikasie word ‘n intermediêre struktuur gevorm wat gedeeltelik enkelstring is en dit is blykbaar die rede vir ‘n verhoging in strukturële onstabilitiet as die plasmied groter word. Die kleinste ruggraat onder die IncQ plasmiede is min of meer 5.9-kb en die grootste natuurlike IncQ plasmied wat gerapporteer is, is 14.2-kb. Alhoewel die mobiliseringsgebied van die IncQ plasmiede nie so duidelik uitkenbaar as die replikons nie, hierdie gebied is gekenmerk deur ‘n ‘primase’ wat aan ‘n ‘relaxase’ in die mobiliseringsgene gekoppel is. Die oorblywende mobiliseringsgene verskil in beide getal en nukleotiedvolgorde tussen plasmiede en is gebruik om die plasmiede in vier duidelike oorsponggroepe in te deel. Hierdie proefskrif bestaan uit een-en-twintig artikels wat tussen 1984 en 2012 gepubliseer is. Die fokus is hoofsaaklik op die IncQ plasmiedsubfamilie wat as IncQ2 bekend is. Baie van die vroeër werk het oor die aard en omvang van die duplisering en mobiliseringsgene asook die toksienteentoksien plasmiedstabiliseringsmeganisme hanteer. ‘n Sterk tema in die latere werk was om die natuurlike variasie onder die IncQ2 plasmiede te bestudeer ten einde IncQ plasmiedevolusie te verstaan. Die publikasie versameling bestaan uit ‘n kombinasie van oorspronklike navorsing en oorsigartikels.

Toksino-antitoksino (TA) sistemos – tai poros viename operone esančių bakterijų ir archėjų genų, kurių vienas koduoja toksišką baltymą, o antras – jį neutralizuojantį baltymą-antitoksiną. Tol, kol ląstelėje gaminamas pakankamas abiejų baltymų kiekis, antitoksinas jungiasi su toksinu ir jį išaktyvina. Tačiau, esant nepalankioms aplinkos sąlygoms, labilesnis antitoksinas suardomas aktyvintų proteazių, o likęs laisvas stabilesnis toksinas slopina gyvybiškai svarbius ląstelinius procesus – baltymų arba DNR biosintezę, dėl ko stabdomas ląstelių augimas arba jos žūva. Escherichia coli chromosomoje aprašyta daugiau nei dešimt TA sistemų, kurių viena yra dinJ-yafQ, apie kurią žinoma labai nedaug. Anksčiau laboratorijoje atliktuose darbuose nustatyta, kad dinJ-yafQ koduoja transliaciją slopinantį toksiną YafQ, o DinJ ir YafQ baltymai sudaro stiprų baltymų kompleksą, slopinantį YafQ toksišką poveikį. Kol kas nieko nėra žinoma apie YafQ molekulės sritis, svarbias sąveikai su antitoksinu DinJ. Šiame darbe sekai atrankios mutagenezės metodu buvo tirtos YafQ baltymo sritys, svarbios sąveikai su „savuoju“ toksinu DinJ. TA sistemoms būdinga savo operono transkripcijos autoreguliacija. DNR sulėtinimo gelyje eksperimentais parodėme atrankią DNR ir antitoksino DinJ bei DinJ-YafQ baltymų komplekso sąveiką. Laisvas antitoksinas DinJ silpniau sąveikauja su DNR nei būdamas komplekse su YafQ, o sąveikai su DNR svarbi DinJ baltymo N galinė dalis. Iš dviejų dinJ-yafQ operono promotoriaus srityje... [toliau žr. visą tekstą] / Prokaryotic toxin antitoxin systems consist of two adjacent genes, where one encodes a stable toxin harmful to essential cellular processes (translation or DNA synthesis), and the other a labile antitoxin, capable of blocking the toxin's activity by binding into stable protein complex. TA systems are proposed to be involved in bacterial adaptation to stress conditions by modulating the level of essential biological processes. There are at least ten characterized chromosome-encoded TA loci in Escherichia coli. The dinJ-yafQ operon codes for YafQ toxin which is neutralized by its cognate antitoxin, DinJ. YafQ is known to inhibit translation in vivo and belongs to the RelE toxin family of toxin ribonucleases. By using site-specific mutagenesis of YafQ, we have investigated the protein regions important for its interaction with DinJ antitoxin. Transcriptional autoregulation has been reported for members of all known TA gene families and appears to be general characteristic of regulation of TA loci. In this work electrophoretic mobility shift assay was used to investigate the interaction between the antitoxin DinJ and DinJ-YafQ complex and dinJ-yafQ operon promoter DNA. Antitoxin DinJ in the complex with YafQ had an enhanced DNA-binding affinity compared to free DinJ. N-terminal domain of antitoxin is crucial for interaction with DNA. Bioinformatic analysis of dinJ-yafQ operon promoter region revealed several palindromic DNA islands and their importance for interaction with DinJ... [to full text]

L'interaction symbiotique entre la bactérie du sol Sinorhizobium meliloti et la plante de la famille des légumineuses Medicago sp. conduit au développement d’un nouvel organe racinaire: la nodosité. Au sein de cet organe, les bactéries différenciées en bactéroïdes, réduisant l’azote atmosphérique en ammoniac directement assimilable par la plante, favorisant ainsi sa nutrition azotée. En échange, la plante, grâce à son activité photosynthétique, fournit aux bactéroïdes des composés carbonés. Cette association à bénéfice mutuel n’est toutefois pas permanente. En effet, quelques semaines seulement après l'établissement de la symbiose, une sénescence définie par une dégradation des bactéroïdes puis des cellules végétales, est observée. Cette étape du développement nodositaire est aujourd’hui encore peu étudiée et mal comprise.L’objectif premier de ce travail était donc d’analyser le rôle du bactéroïde dans cette rupture symbiotique. Pour cela, nous nous sommes plus particulièrement intéressés au rôle des systèmes Toxine Antitoxine (TA) de type VapBC de S. meliloti. En effet, ces opérons sont, dans la littérature, connus pour être impliqués dans la réponse aux stress, la persistance et/ou la mort bactérienne ainsi que la survie de la bactérie au sein de la cellule hôte. Dans un premier temps, nous avons développé une analyse globale du rôle des 11 systèmes VapBC chromosomiques de S. meliloti dans l’interaction symbiotique par des analyses in silico et de phénotypes de mutants d'invalidation du gène de la toxine en interactions avec Medicago sp. Deux études ont été réalisés de façon plus détaillées sur deux modules vapBC (VapBC5 et VapBC7). / The symbiotic interaction between the soil bacterium Sinorhizobium meliloti and the legumes plant Medicago sp. led to the development of a new root organ: the nodule. In this nodule differenciated bacteria into bacteroids, reducing atmospheric nitrogen into ammonia directly assimilated by the plant, thus promoting its nitrogen nutrition. In exchange, the plant, thanks to its photosynthetic activity, provides carbon compounds to the bacteroids. This mutual benefit association is however not permanent. Indeed, just weeks after the establishment of the symbiosis, senescence defined by a degradation of Bacteroides and plant cells, is observed. This stage of development is poorly understood in particularly about bacterial signal.The primary objective of this study was therefore to analyze the role of bacteroids in this symbiotic rupture. For this, we are particularly interested in the role of VapBC toxin antitoxin systems (TA) of S. meliloti. Indeed, in the literature, they are known to be involved in the stress response, persistence and / or bacterial death and the survival of the bacteria within the host cell. At first, we developed a global analysis of the role of 11 VapBC chromosomal systems in S. meliloti symbiotic interaction. After an in silico study, we studied the symbiotic phenotype with Medicago sp., Of each of the bacterial toxin mutants invalidation. Given the results, we, as a second step, developed a detail analysis of phenotypes obtained with two of these mutants: vapC5- and vapC7-.

L'îlot génomique Salmonella Genomic Island 1 (SGI1) est un élément intégratif et mobilisable, support de nombreux gènes de résistance aux antibiotiques, et identifié chez de nombreux genres bactériens. Le transfert de SGI1 requiert spécifiquement la présence d'un plasmide conjugatif du groupe d'incompatibilité IncA/C. Les régulateurs globaux AcaCD des plasmides IncA/C activent l’excision de SGI1 qui, une fois sous forme d’un intermédiaire extrachromosomique circulaire, va pouvoir être transféré en utilisant la machinerie de conjugaison encodée par les plasmides IncA/C (mobilisation conjugative en trans). Depuis la description de SGI1, plusieurs études ont relaté une apparente stabilité de SGI1 au cours des générations bactériennes. Cependant, des observations préliminaires indiquaient des difficultés de cohabitation entre SGI1 et les plasmides IncA/C. L’objectif de ce travail était d’étudier la stabilité de SGI1 et sa compatibilité avec les plasmides conjugatifs IncA/C dont dépend sa mobilité. L’opéron putatif S026- S025 de SGI1 a été identifié comme constituant un système Toxine-Antitoxine (TA) qui a été appelé sgiAT. Le rôle de ce système TA dans la stabilité de SGI1 a été mis en évidence en présence d'un plasmide IncA/C. De plus, l’incompatibilité entre SGI1 et les plasmides IncA/C a été démontrée expérimentalement pour la première fois. La stabilité de SGI1 est liée à son intégration chromosomique. Cependant, lorsque SGI1 est excisé du chromosome et donc vulnérable (il peut être perdu), c’est-à-dire en présence d’un plasmide IncA/C, le système TA sgiAT joue un rôle important dans le maintien de SGI1 dans les populations bactériennes. / The multidrug resistance Salmonella Genomic Island 1 (SGI1) is an integrative mobilizable element identified in several enterobacterial pathogens. This chromosomal island requires specifically the presence of a conjugative IncA/C plasmid to be excised and transfered by conjugation (mobilization in trans). Preliminary observations suggest stable maintenance of SGI1 in the bacterial host but paradoxically also incompatibility between SGI1 and IncA/C plasmids. Here, using a Salmonella enterica serovar Agona clonal bacterial population as model, we demonstrate that a Toxin-Antitoxin (TA) system encoded by SGI1 plays a critical role in its stable host maintenance when an IncA/C plasmid is concomitantly present. This system, designated sgiAT for Salmonella genomic island 1 Antitoxin and Toxin respectively, thus seems to play a stabilizing role in a situation where SGI1 is susceptible to be lost through plasmid IncA/C-mediated excision. Moreover and for the first time, the incompatibility between SGI1 and IncA/C plasmids was experimentally confirmed.

Staphylococcus aureus, est un pathogène humain majeur responsable d’infections nosocomiales et communautaires. Avec l’utilisation excessive des antibactériens, l’incidence et l’émergence de souches de S. aureus multi-résistantes aux antibiotiques ont augmenté rapidement depuis plusieurs années et constituent un véritable problème de santé publique. Le succès de S. aureus en tant que pathogène est lié à sa capacité à s’adapter rapidement à un nouvel environnement et à produire un arsenal de facteurs de virulence dont l’expression fait intervenir des protéines mais également des ARN régulateurs (ARNrég). Au cours de cette thèse, nous avons montré que les ARNrég sprG1 et SprF1 constitue un système toxine-antitoxine (STA) de type I fonctionnel où sprG1 code pour deux peptides toxiques. En condition normale de croissance, l’expression de la toxine est régulée par l’antitoxine SprF1 au niveau transcriptionnel et/ou post-transcriptionnel et traductionnel, permettant au pathogène S. aureus de croître normalement. En revanche, lorsque la bactérie est confrontée à une carence nutritive globale, l’expression de l’antitoxine est réprimée, laissant ainsi la toxine sprG1 s’accumuler dans la cellule et traduire les peptides toxiques PepG144 et PepG131, responsables de la stase bactérienne. Les deux peptides sécrétés sont capables de lyser les bactéries compétitrices présentes dans le milieu et les érythrocytes humains. Nous avons également montré, qu’en condition de stress hyperosmotique, SprF1 fixe directement les ribosomes, probablement par l’intermédiaire d’un ou de deux sites de fixation aux ribosomes, afin de réguler la synthèse protéique globale et de favoriser la persistance de S. aureus. Ces résultats montrent que SprF1 appartient à une nouvelle classe émergente d’ARNrég régulant la traduction par fixation directe sur le ribosome. Le STA sprG1/SprF1 est le premier exemple de STA de type I où l’antitoxine est le principal acteur de la fonction biologique. / Staphylococcus aureus is a major human pathogen responsible for nosocomial and community-acquired diseases. With the excessive use of antibiotics, incidence and emergence of multidrug-resistant strains of S. aureus have rapidly increased over the last decade and constitute a serious public health concern. The success of S. aureus as a pathogen is due to its ability to adapt quickly to new environment and to produce an arsenal of virulence factors whose expressions are regulated by proteins and regulatory RNA (regRNA). During my PhD thesis, we showed that RNAs sprG1 and SprF1 constitute a functional type I toxin-antitoxin system (TAS) where sprG1 encodes two toxic peptides. During normal growth conditions, toxin expression is regulated by the antitoxin SprF1 at transcriptional and/or post-transcriptional and translational level, allowing the pathogen to grow. Conversaly, when bacteria are confronted to global nutritive starvation, the antitoxin expression is repressed. This allows accumulation of the sprG1 toxin in cell and translation of both toxic peptides, PepG144 and PepG131, responsible for bacterial stasis. Interestingly, both secreted peptides are able to lyse competitor bacteria in the medium and human erythrocytes. We also showed that upon hyperosmotic stress, SprF1 directly binds ribosomes, probably though one or two ribosome-binding sites, to regulate overall protein synthesis and promote S. aureus persistence. These results suggest that SprF1 belongs to the new emerging class of regRNA regulating translation by direct ribosome-binding. The sprG1/SprF1 TAS is the first example of type I TAS where antitoxin is the leading player of the biological function.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医科学) / 甲第19631号 / 医科博第69号 / 新制||医科||5(附属図書館) / 32667 / 京都大学大学院医学研究科医科学専攻 / (主査)教授 中川 一路, 教授 岩井 一宏, 教授 西渕 光昭 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

<p>The <em>Sinorhizobium meliloti</em> genome consists of 6204 predicted protein-coding regions of which approximately 2000 are proteins of unknown function (PUFs). To identify functions of <em>S. meliloti</em> PUFs, we employed the FRT/Flp recombination system to delete large gene clusters and then screened for phenotypes. Large-scale deletions have been mainly used to define minimal gene sets that contain only those genes that are essential and sufficient to sustain a functioning cell. To adapt FRT/Flp for use in <em>S. meliloti</em>, we used an already constructed pTH1522-derived integration gene library of the <em>S. meliloti</em> genome (pTH1522 carries a single FRT site). A second FRT site was inserted at defined locations in the genome through integration of a second plasmid (pTH1937) that also carries a single FRT site. Here we outline how this Flp/FRT system was used to delete defined regions and hence generate multiple gene knock-out mutants. This system was used to delete 32 and 56 defined regions from the 1340 Kb pSymA and 1678 Kb pSymB megaplasmid, respectively. The structures of the resulting megaplasmid deletion mutants were confirmed by PCR analysis. Carbohydrate and nitrogen utilization phenotypes were associated with the deletion of specific regions. Deleting large, regions of the genome helped us to identify phenotypes such as inability to grow on minimal media with fucose, maltotriose, maltitol, trehalose, palatinose, lactulose and galactosamine as sole carbon source. For several FRT-flanked regions, few or no recombinants were recovered which suggested the presence of essential genes. Through this strategy, two essential genes <em>tRNA^arg </em>and<em> engA</em> located on the pSymB and three toxin/antitoxin-like systems, <em>sma0471</em>/<em>sma0473</em>, <em>sma2105</em> and <em>sma2230</em>/<em>sma2231</em> on pSymA megaplasmid were identified.</p> / Doctor of Philosophy (PhD)

Les métallo-b-lactamases (MBL) acquises constituent une menace sanitaire par risqué d’impasse thérapeutique dans les infections causées par les bacilles à Gram négatif, en particulier lorsque ces bactéries produisent une b-lactamase à spectre étendu (BLSE). La MBL VIM-1 est une carbapénémase qui hydrolyse toutes les β-lactamines, à l’exception des monobactames. Cette enzyme a émergé en Grèce où elle est désormais endémique chez les entérobactéries. Six souches de bacilles à Gram négatif produisant une carbapénémase ont été isolées chez un même patient qui avait été rapatrié de Grèce. Trois de ces souches, Providencia stuartii (Ps), Proteus mirabilis (Pm) et Escherichia coli (Ec), produisaient la MBL VIM-1 et la BLSE SHV-5. Dans chacune de ces trois souches, les gènes blaVIM-1 et blaSHV-5 étaient portés par un plasmide transférable par conjugaison in vitro. Les plasmides extraits des transconjugants présentaient le même profil de restriction et portaient un intégron de classe 1 identique dans lequel le gène blaVIM-1 était intégré. Nous avons émis l’hypothèse qu’un plasmide codant pour VIM-1 et SHV-5 avait été transféré de la souche Ps vers les souches Pm et Ec dans le tube digestif du patient et avons reproduit ce transfert in vivo dans un modèle de souris gnotoxéniques. Au cours de cette expérience, le plasmide codant pour VIM-1 et SHV-5 a été transféré avec succès de la souche Ps vers la souche réceptrice E. coli J53, en dehors de toute pression de sélection par les antibiotiques. Nous avons ensuite analysé la séquence complète du plasmide pTC2 extrait d’un transconjugant obtenu par conjugaion in vivo. Ce plasmide de type co-intégrat (IncA/C, IncR) de 180kb possédait un squelette de type IncA/C et une région de multirésistance (MDR1) au sein de laquelle était intégré un fragment de type IncR de 13kb. L’analyse de cette séquence nous a permis d’identifier un système de transfert de type IncA/C complet et intact et différents types de systèmes de maintien, à la fois au sein du squelette IncA/C et au sein du fragment IncR. La région mosaïque MDR1 contenait neuf séquences d’insertion (sept copies de l’IS26, une IS1 et une IS6100), 10 gènes de résistance aux antibiotiques et l’opéron mer de résistance au mercure qui étaient intégrés dans des transposons unitaires, des transposons composites ou des intégrons. Le plasmide pTC2 cumule des propriétés qui font de lui un véhicule performant de la résistance aux antibiotiques : un large spectre d’hôte, de bonnes capacités de transfert, de bonnes capacités de maintien dans une population bactérienne, une grande plasticité de sa région MDR1 et une grande variété de gènes de résistance. / Acquired metallo-b-lactamases (MBLs) represent a threat for the treatment of infections caused by Gram-negative bacteria, particularly by enterobacteria that already produce extended-spectrum b-lactamases (ESBL). VIM-1 MBL, which is a carbapenemase that can hydrolyze all classes of β-lactam antibiotics except monobactams, has emerged in Greece and is now commonly found in Enterobacteriaeae. Six carbapenemase-producing strains of Gram-negative bacilli were isolated from a unique patient transferred from Greece to a French hospital. Three of these strains, Providencia stuartii (Ps), Proteus mirabilis (Pm) and Escherichia coli (Ec) strains, were shown to produce the MBL VIM-1 and the ESBL SHV-5. In each of these three strains, the blaVIM-1 gene was carried by a plasmid transferable by in vitro conjugation. The plasmids extracted from the transconjugants displayed a unique restriction profile and harboured identical VIM-1-containing class 1 integrons. Considering the hypothesis that this VIM-1 plasmid had probably been transferred from the Ps strain to the Ec and Pm strains, we performed in vivo conjugation assays in the digestive tract of gnotobiotic mice colonized with E. coli J53, to demonstrate that the VIM-1 plasmid harboured by strain Ps was transferable in vivo, in absence of antibiotic pressure. We determined the complete nucleotide sequence of the VIM-1-encoding plasmid pTC2, which was isolated in a Greek Providencia stuartii multiresistant strain. This 180-kb plasmid was found to be a multireplicon plasmid (IncA/C, IncR), with a large IncA/C backbone and a mosaic multidrug resistance (MDR1) region, in which was inserted a 13-kb IncR fragment. A CD-search-based annotation of the plasmid allowed the identification of a complete IncA/C-type transfer system and of several putative maintenance modules, either on the IncA/C backbone, and on the IncR fragment. The complex MDR1 region contained nine insertion sequences (seven copies of the IS26, one IS1 and one IS6100), 10 resistance genes and a mercury resistance operon integrated either into unit transposons, composite transposons or integrons. The broad-host range, the transfer capacities, the stability, the high plasticity of the MDR1 region combined to the variety of resistance genes make pTC2 a superspreader of resistance determinants.