Chez E. coli, Rho est un facteur essentiel qui contrôle l’expression de multiples unités transcriptionnelles via le phénomène de terminaison de la transcription. Rho est un moteur moléculaire ATP-dépendant ayant une activité ARN hélicase caractéristique de sa capacité à dissocier des obstacles (comme l’ARN polymérase) lors de sa translocation le long de sa piste ARN. Il existe différentes structures de Rho en interaction avec l’ARN qui suggèrent des mécanismes de translocation contradictoires. Afin de mieux comprendre ces mécanismes, nous avons utilisé deux approches complémentaires pour identifier les fonctionnalités moléculaires importantes au sein de l’ARN et de Rho : l’approche NAIM (Nucleotide Analog Interference Mapping) développée au laboratoire et la mutagenèse dirigée. Nos résultats excluent une organisation de l’anneau hexamérique en «trimère de dimère» (ainsi que les mécanismes de translocation qui en découlent) mais sont compatibles avec différents aspects rencontrés dans une structure en anneau asymétrique plus récente. Toutefois, nos résultats ne supportent pas le mécanisme d’escorte nucléotide par nucléotide qui découle de cette structure asymétrique. Ainsi, nous montrons que Rho contacte la chaîne ARN de façon hétérogène et ne nécessite un groupement 2’-OH que tous les sept nucléotides en moyenne. Par ailleurs, nous avons exploré l’interactome d’E. coli dans le but d’identifier d’éventuels régulateurs de la fonction de Rho. Nous montrons que la protéine hexamèrique Hfq présente une similitude topologique avec les protéines endogènes NusG et YaeO et que, comme elles, Hfq s’associe à Rho pour en réguler la fonction. L’interaction Hfq:Rho inhibe les activités enzymatiques de Rho. Ces résultats révèlent un nouveau mécanisme d’anti-terminaison de la transcription avec diverses implications possibles dans le métabolisme bactérien et/ou la virulence de germes pathogènes. / In E. coli, Rho is an essential factor that controls the expression of multiple transcriptional units via the phenomenon of transcription termination. Rho is an ATP-dependent molecular motor displaying RNA helicase activity, a feature typical of Rho’s ability to dissociate obstacles (such as RNA polymerase) during translocation along its RNA track. Different structures of the Rho-RNA complex have been published and suggest contradictory mechanisms of translocation. In order to understand these mechanisms, we have used two complementary approaches to identify functionality molecular comports in RNA and Rho : the NAIM (Nucleotide Analog Interference Mapping) approach developed in the laboratory and site-directed mutagenesis. Our results exclude that Rho forms a functional "trimer of dimer" ring (which rules out related translocation mechanisms) but are compatible with various aspects encountered in a recent asymmetric ring structure. However, our results do not support the "nucleotide by nucleotide" escort mechanism inferred from this asymmetric structure. Indeed, we show that Rho forms heterogonous contacts with the RNA chain and only requires a 2'-OH every seven nucleotides on average. Furthermore, we explored the interactome of E. coli in order to identify potential regulators of Rho function. We show that the hexameric protein Hfq displays topological similarity with the endogenous proteins NusG and YaeO and, that, like them, Hfq associates with Rho to regulate Rho function. The Hfq:Rho interaction inhibits the enzymatic activities of Rho. These results reveal a novel mechanism of transcription anti-termination with potentially important implications in bacterial metabolism and/or virulence of pathogens.

Les petits ARN régulateurs bactériens, généralement de 50 à 300 nt de long, agissent en appariant les bases avec des cibles d'ARNm spécifiques, affectant ainsi leur traduction et/ou leur stabilité, sont des éléments importants qui régulent divers processus. V. tasmaniensis LGP32 est un pathogène de l'huître facultatif. Un ARNs Vsr217 s'est révélé être conservé dans les vibrions et fortement régulé à la hausse lors de l'infection des huîtres. J'ai trouvé que vsr217 et le gène en aval malK (codant pour une sous-unité du transporteur principal de maltose) sont tous deux exprimés à partir d'un promoteur en amont régulé par l'activateur de maltose MalT, Vsr217 étant généré à partir de la longue 5' UTR de l'ARNm de malK. Outre un effet cis sur l’expression du malK, qui diminue chez le mutant Δvsr217, nous avons constaté que l’absence de cet ARNs entraînait, lors de la croissance de cellules dans du maltose, l’augmentation de deux enzymes importantes impliquées dans la voie de la glycolyse/néoglucogenèse, Fbp et PpsA et cet ARNm de fbp étaient une cible directe de Vsr217. J'ai également exploré la régulation de la biosynthèse des acides aminés à chaîne ramifiée (BCAA: Leucine, Valine et Isoleucine) chez V. alginolyticus, un agent pathogène des poissons et mollusques et des poissons de mer et un agent pathogène humain émergent opportuniste. Nous avons constaté que l'opéron ilvGMEDA (codant la voie principale pour la biosynthèse des BCAAs) est régulé par un peptide leader traduit. Ainsi, la traduction d'un peptide riche en BCAA codé en amont des gènes de structure fournit une réponse adaptative par un mécanisme similaire au modèle canonique de E. coli. Cette étude portant sur un organisme non modèle à Gram-négatif met en évidence la conservation mécanistique de l'atténuation de la transcription malgré l'absence de conservation de la séquence primaire. / Bacterial regulatory small RNAs, usually 50-300 nt long, act by base-pairing with specific mRNA targets, affecting their translation and/or stability, are important elements which regulate a variety of processes. V. tasmaniensis LGP32 is a facultative oyster pathogen. A sRNA Vsr217 was found to be conserved within vibrios and highly upregulated during oyster infection. I found that vsr217 and the downstream gene malK (encoding a subunit of the major maltose transporter) are both expressed from an upstream promoter regulated by the maltose activator MalT with Vsr217 being generated from the long 5' UTR of the malK mRNA. Beside a cis-effect on malK expression, which decreases in the Δvsr217 mutant, we found that the absence of this sRNA resulted, when cells grown in maltose, in the increase of two important enzymes involved in the glycolysis/neoglucogenesis pathway, Fbp and PpsA and that fbp mRNA was a direct target of Vsr217. I also explored the regulation of the biosynthesis of branched-chain amino acids (BCAAs: Leucine, Valine and Isoleucine) in V. alginolyticus, a marine fish and shellfish pathogen and an emerging opportunistic human pathogen. We found that the ilvGMEDA operon (encoding the main pathway for biosynthesis of BCAAs) is regulated by a translated leader peptide. Thus, the translation of a BCAA rich peptide encoded upstream of the structural genes provides an adaptive response by a mechanism similar to the E. coli canonical model. This study with a non-model Gram-negative organism highlights the mechanistic conservation of transcription attenuation despite the absence of primary sequence conservation.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La contamination bactérienne des concentrés plaquettaires (CPs) représente le risque le plus fréquent d'infection transmise par transfusion. Malgré les progrès techniques accomplis dans le dépistage des agents infectieux, le risque de transmission de ces agents par transfusion ne peut encore être considéré comme totalement maîtrisé. Nous avons pu développer une méthode de détection par la technique de MALDI-TOF. Notre protocole permet une détection dans un délai de 8 heures à de faibles concentrations bactériennes.Nous avons évalué les performances d’un automate d’hémoculture, le VersaTREK, par rapport au Bactec, qui est fréquemment utilisé par les centres de transfusion. Nos résultats démontrent son intérêt dans la détection de la contamination bactérienne des CPs. Afin de caractériser l’origine de la contamination bactérienne, nous avons comparé, dans une étude rétrospective, les espèces bactériennes identifiées dans les hémocultures des patients de l’hôpital de la Timone, à celles identifiées dans des poches de CPs contaminés. Les espèces responsables de la contamination des CPs sont essentiellement issues de la flore cutanée. Elles sont donc différentes des espèces responsables d’épisodes de bactériémies.Ainsi, ce travail propose de nouvelles méthodes de détection de la contamination bactérienne. La mise en œuvre de ces nouvelles stratégies de diagnostic couplées à une meilleure connaissance de la prévalence et de l’origine de la contamination bactérienne des CPs pourrait permettre d’améliorer davantage la prévention et la réduction de la morbi-mortalité induite par une transfusion de CPs. / Bacterial contamination of platelet concentrates (PCs) is the most common risk of transfusion-transmitted infection. Despite better control of the elements of the technical progress achieved in the detection of infectious agents, the risk of transmission of these agents by transfusion cannot yet be considered as totally mastered. We have developed a method for detecting PCs contamination by MALDI-TOF. To the best of our knowledge, this is the first time that MALDI-TOF is used in the detection of microbial contamination in a complex medium such as PCs. Our protocol allows detection within 8 hours at low bacterial concentrations. In a second step, we evaluated the performance of a blood culture machine, VersaTREK®, compared to Bactec®, frequently used by transfusion centers. Our results demonstrate its interest in the detection of bacterial contamination of PCs. In order to characterize the origin of bacterial contamination of PCs, we compared in a retrospective study, bacterial species identified in patients' blood cultures treated at the Timone hospital, with those identified in infected PC units. The species responsible for the contamination of the PCs are mainly resulting from the cutaneous flora and are therefore different from the species responsible for episodes of bacteremia.Thus, this work proposes new methods for detecting bacterial contamination. The implementation of these new diagnostic strategies coupled with a better knowledge of the prevalence and origin of bacterial contamination of PCs could further improve the prevention and reduction of both morbidity and mortality induced by blood transfusion of PCs.

L’objectif de cette thèse est de définir la chorégraphie de ségrégation des deux chromosomes circulaires de Vibrio cholerae, c’est à dire le positionnement de l’information génétique au cours de la croissance de la cellule, ainsi que les mécanismes dirigeant ces ségrégations. Il a longtemps été supposé que les bactéries étaient trop petites pour avoir une organisation intra-cellulaire, et le manque de techniques appropriées ne permettait pas d’infirmer cette hypothèse. Or la taille des chromosomes comparée à celle de la bactérie impose une compaction et aujourd’hui, de nouvelles techniques de microscopie et d’analyse génétique permettent d’affirmer que les chromosomes bactériens étudiés jusqu’à maintenant ont tous une organisation et une chorégraphie de ségrégation précises et différentes selon les espèces. Toutes les espèces étudiées à ce jour ont un chromosome circulaire unique : la réplication du chromosome commence à une origine unique bidirectionnelle, les deux fourches de réplication se déplacent le long des deux bras de réplication (ou réplichores) et finissent la réplication au terminus, diamétralement à l’opposée de l’origine de réplication sur la carte du chromosome. Peu d’espèces ont été étudiées, et Vibrio cholerae émerge progressivement comme un nouveau modèle : son génome est réparti sur deux chromosomes, et la chorégraphie de plusieurs chromosomes dans une cellule n’a jamais été décrite. De plus, cette espèce semble être au croisement évolutif entre Caulobacter crescentus et Escherichia coli : Vibrio cholerae a d’une part une morphologie en croissant, des systèmes de partition aux origines et un positionnement de l’origine du chromosome I, semblables à C. crescentus, et d’autre part un système de compaction du terminus et un set de gènes impliqués dans la maintenance du chromosome ayant co-évolué, qu’on ne retrouve que dans peu d’espèces proches d’E. coli. Une autre caractéristique intéressante de V. cholerae est que le chromosome II semble avoir été acquis récemment et n’est donc peut être pas gouverné par les mêmes mécanismes que le chromosome I, comme en témoignent le positionnement de son origine et son terminus, inédits pour des chromosomes bactériens. Parmi les Vibrios (environ 60 espèces principalement retrouvées dans les environnements aquatiques), certaines espèces sont des pathogènes dévastateurs pour les poissons, le corail, les crustacés ou les fruits de mer. Mais la plus documentée est Vibrio cholerae, car elle provoque chez l’Humain une maladie provoquée par l’ingestion d’eau contaminée qui peut être mortelle si le patient n’est pas réhydraté à temps. Bien que facilement traitable, le choléra fait encore de nombreuses victimes dans les pays en développement où les structures de santé et les règles d’hygiène font parfois défaut. Ainsi l’étude de Vibrio cholerae présente un intérêt médical, mais également par extension aux autres Vibrios, un intérêt environnemental non négligeable. / The aim of this thesis is to define the segregation choreography of the two circular chromosomes of Vibrio cholerae, which is the positionning of the genetic information during cell growth, as well as the mecanisms directing those segregations. It was supposed for a long time that bacteria were too small to have a intra-cellular organization and the lack of appropriate tools could not prove this hypothesis wrong. The size of the chromosomes compared to the size of the cell means there has to be a compaction and today, new tools for microscopy and genetic analysis allow us to affirm that all bacterial chromosomes studied so far have an organization and a segregation choreography which are precise and different between specie. Most bacterial specie studied to this day have a unique circular chromosome : the replication of the chromosome starts at a unique and bidirectionnal origin, both replication forks move along the two replication arms (or replichores) and end the replication at the terminus which is diametrically to the opposite of the origin on the chromosome map. A few specie have been studied, and Vibrio cholerae progressively emerges as a new model : its genome is divided between two chromosomes, and the choreography of several chromosomes in a cell has never been described. Moreover, this species seems to be at the crossover between Caulobacter crescentus and Escherichia coli : Vibrio cholerae as on one hand, a crescent shape, partition systems positionned at both origins and a positionning of the chromosome I origin similar to C. crescentus, and on the other hand a compaction system of the terminus and a set of genes involved on the maintenance of chromosomes that one only finds in very few specie closely related to E. coli. An other interesting characteristic of V. cholerae is that the chromosome II seems to have been acquired recently and thus might not be governed by the same mecanisms as the chromosome I, as shown by the positionning of its origin and terminus which are completely new to bacterial chromosomes. Among Vibrios (about 60 species mostly found in aquatic environments), some species are devastating pathogens for fish, coral, crustacean and shellfish. But the most documented one is Vibrio cholerae, because it induces a disease in humans caused by the ingestion of contaminated water, which can be deadly if the patient is not rehydrated on time. Although easily treatable, cholera still makes a lot of victims in developing countries where health structures and basic hygiene sometimes lack dramatically. The study of Vibrio cholerae has a medical interest, but also by extention to other Vibrios, a non-negligible environmental interest.

Le feu bactérien des Maloïdées ( Pommier, Poirier, ... ) est causé par la gamma-protéobactérie nécrogène, Erwinia amylovora (Ea), dont le pouvoir pathogène réside essentiellement dans sa capacité d'injection d'effecteurs protéiques dans la cellule hôte par un système de sécrétion de type III. L'objectif de la présente étude était de caractériser le pathosystème Ea-Pommier afin d'identifier les mécanismes régissant le devenir de l'interaction. Les résultats ont permis de montrer que la bactérie attaque principalement, chez un Pommier sensible (génotype MM106), le parenchyme lacuneux des feuilles et le parenchyme cortical des pétioles et tiges, et que cette progression s'accompagne d'une forte répression de la voie de l'acide jasmonique, et d'une forte activation de la voie de l'acide salicylique. A l'inverse, au niveau des feuilles d'un génotype de Pommier résistant (Evereste) plusieurs éléments sont en faveur d'un blocage rapide de la bactérie : (i) lignification importante du sclérenchyme sous-vasculaire dans les nervures, (ii) occlusion du xylème et (iii) modulations transitoires de l'expression de gènes de défense. Ce blocage rapide suggère par ailleurs l'implication de défenses constitutives. L'étude biochimique des dihydrochalcones (DHC), des flavonoïdes présents en très forte quantités dans les feuilles de Pommier, suggère qu'elles ne sont pas impliquées directement dans la résistance constitutive à Ea, malgré leurs propriétés antioxydante et antibactérienne. En revanche, il semble que leur transformation enzymatique, déglucosylation et oxydation, aboutissent, en fonction de leur prépondérance, à des produits qui pourraient jouer un rôle dans l'interaction.

Le flétrissement bactérien causé par Ralstonia solanacearum limite la production mondiale de nombreuses cultures. La diversité génétique étendue de la bactérie a permis au cours des dernières années de concevoir le concept de complexe d'espèces de R. solanacearum (RSSC). Le séquençage génomique de plus de 30 souches représentatives de chaque groupe phylogénétique a élargi notre connaissance de l'évolution et de la spéciation du RSSC. Cela a permis d'identifier de nouvelles fonctions associées à la virulence. En outre, un grand nombre d'études ont été réalisées sur l'interaction plantes hôtes-R. solanacearum et éclairent la génétique, la biologie moléculaire et le développement de la maladie. Ces études ont documenté les stratégies d'infection qu'utilise R. solanacearum pour faire face aux défenses immunitaires des plantes. Bien que ces données qualitatives soient fondamentales pour comprendre l'infection par R. solanacearum, elles sont insuffisantes pour savoir si une plante sera infectées ou non. Cette question fondamentale nécessiteune compréhension quantitative des processus responsables de l'infection et colonisation de la plante par la populations de R. solanacearum. Ce travail a permis une étude quantitative permettant de répondre à la question suivante:"Combien d'individus de R. solanacearum entrent de la racine pour établir la base de l'infection donnant lieu a la maladie bactérienne dans la plante?" Cela nous a permis de déterminer quels facteurs contrôlent cette dynamique d'infection de R. solanacearum au sein de la plante hôte. Cette question scientifique nécessite un réexamen du cycle de vie de R. solanacearum et la caractérisation précise de l'ensemble du processus d'infection dans la plante. Sept paramètres dynamiques ont été affinés à partir de cinq étapes d'infection de R. solanacearum. Ensuite, nous avons établi un modèle mathématique de la dynamique dans l'hôte de la bactérie par l'intégration de ces paramètres. Le modèle suggère que toute la dynamique de la population influe sur la taille de la population de R. solanacearum. L'évaluation in vivo des paramètres et de leurs interactions prédit une petite taille de la population fondatrice, autour de quatre centaines de celluels bactériennes, ce qui a été confirmé par des mesures expérimentales avec une approche probabiliste. Pour comprendre les mécanismes qui restreignent la population de R. solanacearum, nous avons étudié les impacts de la virulence bactérienne, des barrières des plantes et du facteur environnemental sur la population fondatrice de l'infection. Nous avons montré que le goulot d'étranglement des infections est principalement modulé par l'agent pathogène (arsenal de virulence), l'hôte (caractéristiques physiques et immunitaires) et les conditions environnementales (température) en accord avec des études qualitatives. / Bacterial wilt caused by Ralstonia solanacearum limits the global production of many crops. The extensive genetic diversity of the bacterium has in recent years led to the concept of a R. solanacearum Species Complex (RSSC). Genome sequencing of over 30 representative strains of the each phylogenetic groups has broadened our knowledge of the evolution and speciation of RSSC. This enabled the identification of novel virulence-associated functions. Furthermore, a large number of studies have been carried on plants-R. solanacearum interactions and shed light on the genetics, molecular biology, and disease development. These studies have documented the infection strategies of R. solanacearum employed to cope with plant immune defenses. Although these qualitative investigations are a basis to understand the pathogenesis of R. solanacearum, they are insufficient to know whether or not plants will be diseased. These fundamental questions require a quantitative understanding of the processes responsible for the rise, dissemination and fall of the infection populations of R. solanacearum. This work pioneered the quantitative study in plant bacterial pathogens by addressing the following question: "How many R. solanacearum individuals enter from the root to establish the bacterial wilt disease in plant?" It allowed us to determine what factors control the infection dynamics of R. solanacearum within the host plant. This scientific question requires a re-examination on the life cycle of R. solanacearum and the precise characterization of the whole infection process in plant. Seven dynamical parameters were refined from five subsequent infection steps of R. solanacearum in host plant. Then, we established a mathematical model of within-host dynamics of the bacterium by the integration of these parameters. The model suggests that the whole population dynamics influences the founding population/bottleneck size of R. solanacearum. The in vivo assessment of parameters and their interactions predicted a small founding population size, around four hundred bacterial cells, which was confirmed by experimental measurements with a probabilistic approach. To understand mechanisms restricting R. solanacearum population, we further investigated impacts of bacterial virulence, plant barriers and environmental factor on the infection founding population. We showed that infection bottleneck is mainly modulated by the pathogen (virulence arsenal), the host (physical and immunity traits) and the environmental conditions (temperature).

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Le chancre bactérien de la tomate causé par Clavibacter michiganensis (Cm) est l'une des maladies bactériennes les plus dévastatrices affectant l'industrie de la tomate dans le monde entier. Actuellement, aucun cultivar résistant n'est commercialement disponible et les contrôles chimiques et biologiques offerts sont inefficaces. Afin d'augmenter nos outils disponibles pour lutter contre cet agent pathogène, cette étude a permis de développer une méthode d'inoculation artificielle pour induire le chancre bactérien sur les plants de tomate en serre afin d'uniformiser les résultats des différentes études sur Cm. Nous avons comparé deux méthodes d'inoculation, le scalpel et la seringue, avec deux niveaux de fertilisation faible et élevé. Après avoir évalué le pourcentage de feuilles nécrosées et la hauteur des plants, les résultats ont montré que l'inoculation à la seringue avec une faible fertilisation était la méthode d'inoculation la plus efficace, permettant le développement d'une échelle à plusieurs niveaux qui peut être utilisée pour étudier l'interaction entre les plants de tomate et les isolats de Cm. Dans cette étude, nous avons également développé un multiplexe TaqMan qPCR spécifique et sensible pour détecter Cm. Une détection précise est une étape cruciale pour confirmer les foyers de la maladie et permettre le développement de stratégies de gestion. Les résultats faussement positifs et négatifs constituent un problème majeur des méthodes de détection existantes. Ainsi, deux gènes chromosomiques liés à la virulence de Cm, rhuM et tomA, ont été utilisés comme cibles spécifiques. Le gène, α-tubuline, a été inclus dans chacun des multiplexes comme contrôle interne afin d'améliorer la fiabilité du test. La spécificité a été évaluée avec 12 souches de Cm et 15 souches bactériennes, y compris d'autres Clavibacter spp. et des bactéries pathogènes de la tomate provenant de différents lieux géographiques. Notre test a détecté spécifiquement toutes les souches de Cm et jusqu'à 10 copies d'ADN plasmidique pour toutes les paires d'amorces et les sondes. Le test a été validé sur des échantillons de tissus et de semences infectés artificiellement. Il a détecté avec précision la présence de Cm dans tous les échantillons infectés analysés. Le test de diagnostic développé est hautement spécifique, sensible et fiable pour la détection de Cm et peut être adapté à des fins multiples telles que les programmes de certification des semences, la surveillance, la biosécurité, les études épidémiologiques et l'évaluation de nouvelles méthodes de lutte.

Note sur les annexes : 3 tableaux en format Excel, les tableaux supplémentaires S1 et S6 accompagnent le chapitre 1 qui présente le manuscrit « Point mutations in functionally diverse genes are associated with increased natural DNA transformation in multidrug resistant Streptococcus pneumoniae » ; le tableau supplémentaire S2 accompagne le chapitre 2 qui présente le manuscrit « On the role of choline in natural DNA transformation in Streptococcus pneumoniae » / Streptococcus pneumoniae est une bactérie qui colonise le nasopharynx humain. Présent dans le microbiome nasopharyngé sous forme de biofilms complexes, le pneumocoque atteint ses taux de portage maximum vers l'âge de 2 ou 3 ans, où près de 60% des enfants sont colonisés. Heureusement, la colonisation par le pneumocoque se fait de manière asymptomatique. Cependant, sous l'influence de divers facteurs environnementaux le pneumocoque peut quitter sa niche préférentielle pouvant entraîner des maladies potentiellement mortelles telles que la pneumonie ou la méningite. Le pneumocoque est responsable de plus d'un million de décès chaque année, particulièrement chez les enfants, les personnes âgées et les individus immunodéprimés. Cette menace est exacerbée par l'émergence de souches résistantes et par la grande variabilité antigénique qui lui permet d'échapper au programme de vaccination mis en place. Ce défi de santé publique vient de la remarquable plasticité génétique du pneumocoque, entravant ainsi les possibilités d'interventions cliniques ciblées. Au cœur de ce phénomène : la compétence. La compétence est un état physiologique régulée génétiquement qui confère à la bactérie la capacité de capturer, d'internaliser et d'intégrer de l'ADN exogène dans son chromosome par recombinaison homologue. Ce processus de engendre une considérable variabilité phénotypique, notamment en ce qui concerne la résistance aux antibiotiques et la formation de la capsule polysaccharidique, cible des vaccins disponibles. La compréhension approfondie des mécanismes et des facteurs d'induction de la compétence revêt une importance cruciale pour contenir la propagation des résistances aux antibiotiques et pour prévenir toute évasion de la bactérie vis-à-vis des vaccins. Alors que la compétence pour la transformation naturelle de l'ADN est transitoire dans des conditions planctoniques, les biofilms offrent un cadre idéal pour un échange génétique accru. C'est pourquoi notre choix s'est porté sur le biofilm de S. pneumoniae comme modèle d'étude de la transformation naturelle de l'ADN, et, par extension, de la compétence. En laboratoire, la compétence pour la transformation de l'ADN est souvent artificiellement induite par l'utilisation du peptide stimulant la compétence (CSP). Cependant, nos observations ont révélé que l'ajout artificiel de CSP n'est pas toujours nécessaire, dépendant de la souche et des conditions de culture. Nous avons isolé des mutants capables de transformer naturellement sans CSP par un criblage chimio génomique couplé au séquençage de nouvelle génération. Le séquençage du génome de ces mutants a mis en lumière une abondance et une diversité de gènes mutés. L'introduction de ces mutations dans la souche D39 a conduit à une augmentation de la transformation naturelle. Par le biais d'une étude d'association génomique entre des isolats cliniques multirésistants et sensibles aux antibiotiques, nous avons identifié des mutations associées à la multirésistance. Plusieurs gènes sont communs entre les deux études. Ces résultats suggèrent que S. pneumoniae utilise la transformation de l'ADN pour sa survie, et l'évolution de ce pathogène favorise la sélection de mutations améliorant ce mécanisme, contribuant ainsi à l'acquisition de résistances multiples. Dans le même contexte, nous avons évalué l'efficacité de transformation de la souche D39 dans divers milieux sans l'ajout de CSP. Seul le milieu CDM lui permet de transformer de l'ADN. Ainsi, des disparités significatives dans la composition du milieu ont été constatées, impactant le processus de transformation. Notamment, une corrélation positive a été observée entre la concentration en choline et l'amélioration de l'efficacité de la transformation. Une analyse transcriptomique effectuée après l'ajout de choline a révélé des altérations dans diverses voies métaboliques, telles que le métabolisme des carbohydrates ou les métabolismes induits lors de l'état de compétence, comme la biosynthèse des bactériocines et du pilus de type IV, essentiel lors de l'absorption de l'ADN exogène. Lors du criblage chimio-génomique mentionné précédemment, une mutation dans la protéine de liaison à la choline CbpL a été identifiée comme ayant un impact sur la transformation de l'ADN, bien que la voie spécifique par laquelle elle exerce cet impact demeure à déterminer. Cette étude a permis d'approfondir notre connaissance des mécanismes moléculaires influencés par la choline sur la transformation génétique, en mettant en lumière le rôle d'une mutation ponctuelle dans une protéine liant la choline sur ce processus. La transformation représente un mode de vie bactérien induit par une variété de facteurs, lui conférant une adaptabilité aux changements environnementaux. Ces deux études ont validé l'efficacité des approches « omiques » dans la compréhension des mécanismes biologiques régissant la cellule bactérienne. / Streptococcus pneumoniae, commonly known as pneumococcus, is a bacterium that colonizes the human nasopharynx. Present in the nasopharyngeal microbiome in the form of complex biofilms, pneumococcus reaches its peak carriage rates around the age of 2 or 3, when almost 60% of children are colonized by this bacterium. Fortunately, pneumococcal colonization of the nasopharynx is asymptomatic. However, under the influence of various environmental factors, pneumococcus can leave its preferential niche, leading to potentially fatal illnesses such as pneumonia or meningitis. Pneumococcus is responsible for over a million deaths every year, particularly among children, the elderly and immunocompromised individuals. This threat is exacerbated by the emergence of resistant strains, and by the high antigenic variability that allows it to evade established vaccination programs. This public health challenge stems from pneumococcus' remarkable genetic plasticity, which hinders the possibilities of targeted clinical interventions. At the heart of this phenomenon: competence. Competence is a genetically regulated physiological state that confers on the bacterium the ability to capture, internalize and integrate exogenous DNA into its chromosome through homologous recombination. This process generates considerable phenotypic variability, particularly regarding antibiotic resistance and the formation of the polysaccharide capsule, the target of available vaccines. A thorough understanding of the mechanisms and factors involved in the induction of competence is of crucial importance in containing the spread of antibiotic resistance and preventing vaccine evasion. While competence for natural DNA transformation is transient under planktonic conditions, biofilms offer an ideal setting for increased genetic exchange. This is why we chose the S. pneumoniae biofilm as a model for studying natural DNA transformation and, by extension, competence. In the laboratory, competence for DNA transformation is often artificially induced using the competence stimulation peptide (CSP). However, our observations revealed that the artificial addition of CSP is not always necessary, depending on strain and culture conditions. We isolated mutants capable of transforming naturally without CSP by chemo-genomic screening coupled with next-generation sequencing. Genome sequencing of these mutants revealed an abundance and diversity of mutated genes. The introduction of these mutations into the D39 strain led to an increase in natural transformation. Through a genomic association study between multidrug-resistant and antibiotic-susceptible clinical isolates, we identified mutations associated with multidrug resistance. Several genes are common to both studies. These results suggest that S. pneumoniae uses DNA transformation for its survival, and the evolution of this pathogen favours the selection of mutations enhancing this mechanism, thus contributing to the acquisition of multiple resistances. In the same context, we evaluated the transformation efficiency of strain D39 in various media without the addition of PSC. Only CDM medium enabled it to transform DNA. Significant disparities in medium composition were observed, impacting the transformation process. A positive correlation was observed between choline concentration and improved transformation efficiency. Transcriptomic analysis carried out after choline addition revealed alterations in various metabolic pathways, such as carbohydrate metabolism or metabolisms induced during the competence state, such as bacteriocin biosynthesis and type IV pilus, essential for the bacterium's uptake of exogenous DNA. In the chemogenomic screen, a mutation in the choline-binding protein CbpL was identified as having an impact on DNA processing, although the specific pathway by which it exerts this impact remains to be determined. This study has deepened our understanding of the molecular mechanisms influenced by choline on genetic transformation, highlighting the role of a point mutation in a choline-binding protein on this process. Transformation represents a bacterial lifestyle induced by a variety of factors, conferring adaptability to environmental changes. These two studies validated the effectiveness of -omics approaches in understanding the biological mechanisms governing the bacterial cell.

L’Identification rapide et la classification microbienne précise sont cruciales en microbiologie médicale pour la surveillance de la santé humaine et animale, établir un diagnostic clinique approprié et choisir des mesures thérapeutiques et de contrôle optimales. Cependant, les seuils universels utilisés pour la définition des espèces ne sont pas applicables à de nombreux genres bactériens. C'est notamment le cas des espèces du genre Rickettsia, qui expriment peu de caractéristiques phénotypiques distinctives. Compte tenu de la disponibilité des séquences de près de 100 génomes de Rickettsia, nous avons voulu évaluer une gamme de paramètres taxonomiques basés sur l’analyse des séquences génomiques afin de mettre au point des recommandations pour la classification des isolats au niveau de l’espèce et du genre. En comparant le degré de similarité des séquences de 78 génomes de Rickettsia et 61 génomes de 3 genres étroitement apparentés en utilisant 4 paramètres génomiques, nous avons montré que les outils taxonomiques basés sur les séquences génomiques sont simples à utiliser et rapides, et permettent une classification taxonomique fiable et reproductible des isolats de rickettsies avec des seuils spécifiques. Les résultats obtenus nous ont permis d'élaborer des recommandations pour la classification des isolats de rickettsies au niveau du genre et de l'espèce. À l'aide de la taxono-génomique, nous avons également pu décrire 17 nouvelles espèces bactériennes associées à l'homme. L'utilisation des outils génomiques est donc parfaitement adaptée à la classification taxonomique et peut changer radicalement notre vision de la taxonomie et de l'évolution bactérienne à l'avenir. / Rapid identification and precise microbial classification are crucial in medical microbiology for human and animal health monitoring, appropriate clinical diagnosis and selection of optimal therapeutic and control measures. Indeed, the universal used for the definition of species are not applicable to many bacterial genera. This is particularly true of species of the genus Rickettsia which are strictly intracellular alpha-proteobacteria that express few phenotypic characteristics. Given the availability of genomic sequences of nearly 100 rickettsial genomes, we wanted to evaluate a range of taxonomic parameters based on genomic sequence analysis, to develop guidelines for the classification of Rickettsia isolates at the genus and species levels. By comparing the degree of similarity of the sequences of 78 genomes from Rickettsia species and 61 genomes from 3 closely related genera using several genomic parameters, we have shown that genome-based taxonomic tools are simple to use and fast, and allow for a reliable and reproducible taxonomic classification of isolates within species of the genus Rickettsia, with specific thresholds. The obtained results enabled us to develop guidelines for classifying rickettsial isolates at the genus and species levels. Using taxono-genomics, we have also been able to describe 17 new human-associated bacterial species on the basis of a combination of genomic analysis and phenotypic properties. The use of genomic tools is therefore perfectly adapted to taxonomic classification and can dramatically change our vision of taxonomy and bacterial evolution in the future.