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京都大学 / 新制・論文博士 / 博士(農学) / 乙第13623号 / 論農博第2919号 / 新制||農||1110(附属図書館) / 京都大学大学院生命科学研究科統合生命科学専攻 / (主査)教授 小川 順, 教授 井上 善晴, 教授 木岡 紀幸 / 学位規則第4条第2項該当 / Doctor of Agricultural Science / Kyoto University / DFAM

Selenium is an essential trace mineral of fundamental importance to human health. Its beneficial functions are largely attributed to its presence within a group of proteins named selenoproteins in the form of the amino acid selenocysteine (Sec). Recently, it was revealed that the human selenoproteome consists of 25 selenoproteins, and for many of them their function remains unknown. The most prominent known roles of selenoproteins are to maintain the intracellular redox homeostasis, redox regulation of intracellular signalling and thyroid hormone metabolism. Sec incorporation into selenoproteins employs a unique mechanism that involves decoding of the UGA stop codon. The process requires interplay between distinct, intrinsic features such as the Sec Insertion Sequence (SECIS) element, the tRNASec and multiple protein factors. The work presented in this thesis has focused on characterising the regulation of human SECIS binding protein 2, SBP2, a factor central to this process. Experimental approaches combined with bioinformatics analysis revealed that SBP2 is subjected to alternative splicing. A total of nine alternatively spliced transcripts appear to be expressed in cells, potentially encoding five different protein isoforms. The alternative splicing events are restricted to the 5?-region, which is proposed to be dispensable for Sec incorporation. One of the variants identified, contains a mitochondrial targeting sequence that was capable of targetting SBP2 into the mitochondrial compartment. This isoform also appears to be expressed endogenously within the mitochondria in cells. Previous reports have depicted SBP2 as a ribosomal protein, despite the presence of a putative Nuclear Localisation Signal (NLS). In this study it was found that SBP2 subcellular localisation is not restricted to ribosomes. Intrinsic functional NLS and Nuclear Export Signals (NESs), enable SBP2 to shuttle between the nucleus and the cytoplasm via the CRM1 pathway. In addition, the subcellular localisation of SBP2 appears to play an important role in regulating Sec incorporation into selenoproteins. The subcellular localisation of SBP2 is altered by conditions imposing oxidative stress. Several oxidising agents induce the nuclear accumulation of SBP2, which occurs via oxidation of cysteine residues within a novel redox-sensitive cysteine rich domain (CRD). Cysteine residues were to form disulfide bonds and glutathione-mixed disulfides during oxidising conditions, which are efficiently reversed in vitro by the thioredoxin and glutaredoxin systems, respectively. These modifications negatively regulate selenoprotein synthesis. Cells depleted of SBP2 are more sensitive to oxidative stress than control cells, which correlated with a substantial decrease in selenoprotein synthesis after treatment with oxidising agents. These results provide direct evidence that SBP2 is required for Sec incorporation in vivo and suggest that nuclear sequestration of SBP2 under such conditions may represent a mechanism to regulate the expression of selenoproteins. Collectively, these results suggest that SBP2 is regulated at multiple levels: by alternative splicing, changes in subcellar localisation and redox control.

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L’atrazine, un des herbicides les plus utilisés pour contrôler le développement des plantes adventices dans les cultures, a conduit à la contamination de l’environnement. L’exposition chronique à cet herbicide a conduit à l’émergence de populations microbiennes du sol capables de dégrader l’atrazine et de l’utiliser comme une source d’azote pour leur croissance. Ces populations microbiennes sont responsables de la biodégradation accélérée (BDA) de l’atrazine, un service écosystémique contribuant à diminuer la persistance de cet herbicidedans l’environnement. L’objectif de ce travail était d’étudier les mécanismes génétiques et physiologiques responsables du fonctionnement et de l’amélioration de ce service écosystémique. Nous avons appliqué une démarche expérimentale allant des gènes codant la dégradation à des communautés microbiennes afin d’identifier les processus adaptatifs impliqués dans l’évolution de la fonction de BDA de l’atrazine.Le premier volet a consisté à évaluer l’importance de mutations accumulées dans le gène atzA dans la transformation de l’atrazine en hydroxyatrazine catalysée par AtzA. Le séquençage de gènes atzA de différents isolats bactériens dégradant l’atrazine (Pseudomonas sp. ADP WT, Pseudomonas sp. ADP Ps et différents Chelatobacter heintzii) a montré que la séquence du gène atzA était très conservée. Toutefois quatre mutations non silencieuses ont pu être identifiées (1 chez Pseudomonas sp. ADP MSE et 3 chez Chelatobacterheintzii). La modélisation de la structure de la protéine AtzA a permis de montrer que trois des mutations étaient situées dans des régions importantes (site actif, poche de liaison avec l’atrazine et liaison avec le métalFe2+. [...] Le second volet a consisté à étudier la plasticité de la voie de biodégradation de l’atrazine dans deux conditions opposées : (i) la première visait à évaluer la persistance de la capacité de dégradation en absence de pression de sélection et (ii) la seconde visait à évaluer l’évolution de la capacité de dégradation en présence d’une pression de sélection élevée. Pour conduire ces études, des manipulations d’évolution expérimentale sur Pseudomonas sp. ADP ont été menées. (i) L’exposition à l’acide cyanurique, intermédiaire métabolique de l’atrazine, a conduit à la sélection d’une population nouvellement évoluée capable de croître plus rapidement dans un milieu de culture ne contenant que l’acide cyanurique comme source d’azote. Cette population est caractérisée par une délétion d’une région de 47 kb du plasmide ADP1 contenant les gènes atzABC. Les analyses conduites ont permis de conclure que le gain de compétitivité de la population évoluée résidait dans la perte du fardeau génétique représenté par la région de 47 kb, la capacité de dégradation de l’acide cyanurique restant inchangée. (ii) L’exposition à l’atrazine a conduit à la sélection d’une populationnouvellement évoluée caractérisée par l’insertion du plasmide ADP1 en quasi-totalité sur le chromosome bactérien. [...] Le troisième volet a consisté à développer un outil permettant d’évaluer, à l’échelle d’une communauté microbienne synthétique, l’évolution du potentiel génétique dégradant. Pour ce faire quatre souches dégradantes dont une, Arthrobacter sp. TES6, isolée au cours de cette étude, ont été choisies. [...] Ces travaux montrent que la fonction de biodégradation accélérée de l’atrazine est très versatile et qu’elle est en constante évolution. Il met en évidence que le principal facteur pilotant cette évolution est le niveau d’exposition des populations dégradantes au pesticide. / Atrazine, one of the most used herbicide to control the development of weeds in crop, has led to the contamination of the environment. Repeated exposure to this herbicide resulted in the emergence of microbial populations able to degrade atrazine and to use it as a nitrogen source for its growth. These microbial populations are responsible for accelerated biodegradation of atrazine (BDA), a key ecosystemic service diminishing the persistence of this herbicide in the environment. The aim of this PhD work was to study genetic and physiological mechanisms responsible for functioning and improving of this ecosystemic service. We applied an experimental approach starting from genes to communities degrading atrazine in order to identify processes of adaptation involved in the evolution of accelerated biodegradation function.The first part of the PhD aimed at evaluating the importance of accumulation of single mutations in the atzA gene for the activity of AtzA transforming atrazine to hydroxyatrazine. Sequencing or atzA genes amplified from different atrazine-degrading isolates (Pseudomonas sp. ADP WT, Pseudomonas sp. ADP Ps and differents Chelatobacter heintzii) showed that atzA sequence was conserved. However, four non synonymous mutations were identified (1 for Pseudomonas sp. ADP Ps and 3 for Chelatobacter heintzii). Modeling of AtzA structure showed that three mutations were located in important regions (active site, interaction with atrazine and with the metal Fe2+). [...] The second part aimed at studying the plasticity of the atrazine-degrading pathway in two opposed conditions: (i) one aiming at evaluating the persistence of degrading capability in absence of selection pressure and (ii) a second one aiming at evaluating the evolution of degrading capability under high selection pressure exerted by atrazine. With these aims, experimental evolutions were carried out with Pseudomonas sp. ADP. (i) We showed that cyanuric acid exposure led to the selection of a newly-evolved population characterized by increased growing ability on culture medium containing this substance as nitrogen source. This population is characterized by the deletion of a 47 kb region containing atzABC genes from ADP1. We showed that increased fitness of newly-evolved population was due to the selective loss of the genetic burden represented by the 47 kb region, the cyanuric acid degrading ability remaining unchanged. (ii) Atrazine exposure led to the selection of population characterized by the insertion of ADP1 plasmid in the bacterial chromosome. [...] The third part aimed at developing a tool allowing monitoring the evolution of atrazine-degrading genetic potential at the scale of a synthetic microbial community. To do so four degrading strains among which, one was isolated in this study, were chosen. [...] Altogether, these results showed that the atrazine accelerated biodegradation function is highly versatile and under constant evolution. Furthermore, they highlight that the exposure to atrazine is the key parameter driving the evolution of degrading population

Bordetella pertussis, l’agent responsable de la coqueluche, provoque près de 200000 morts par an dans le monde. Malgré une forte couverture vaccinale, une réémergence de la maladie a été observée dans les pays développés, liée en partie à une adaptation à la pression vaccinale. Les souches capables d’échapper à la réponse immunitaire montrent des réarrangements génomiques importants, provoqués par des éléments génétiques mobiles (IS) présents en plus de 230 copies, qui pourraient impacter sur la transcription des gènes et ARN régulateurs du pathogène.Pour élucider l’impact des IS sur le transcriptome global de Bordetella pertussis, nous avons d’abord déterminé le transcriptome codant et non-codant du pathogène par des approches de séquençage d’ARN couplées à des prédictions bioinformatiques. Cette étude a permis d’identifier les structures codantes mono- et polycistroniques, incluant des structures régulatrices telles que des riboswitches, un excludon et de longs 5’ et 3’UTR chevauchants. Une cartographie de candidats ARN régulateurs non-codant a été édifiée à partir de nouveaux transcrits localisés en régions intergéniques (IGR) et de transcrits orientés en antisens de séquences codantes. Des prolongements de transcriptions des IS ont été observés, prenant leur origine de promoteurs internes à l’IS ou formés par insertion de celles-ci. Ces transcrits sont spécifiques d’une souche à l’autre du pathogène, et s’orientent en sens ou en antisens des gènes environnant, ou dans des IGR. Le potentiel caractère régulateur de ces transcrits a été étudié par la caractérisation et l’étude du mode d’action d’un ARN régulateur, BPnc264, orienté en antisens du gène de virulence fim2. / Bordetella pertussis, the causative agent of whooping cough, is responsible of more than 200000 deaths worldwide. Despite a high vaccine coverage in developed countries, a reemergence of the disease has been observed, which is in part linked to vaccine-pressure. Strains able to evade vaccine-induced immunity show high genome organization rearrangements, essentially due to mobile genetic elements (IS) present in more than 230 copies, which could impact on messenger and regulatory transcription of the pathogene.To assess the impact of IS on the global transcriptome of Bordetella pertussis, we first determined the coding and non-coding primary transcriptome by a combination of differents RNA-sequencing approaches and predictive bioinformatics analysis software packages. We identify mono- and polycistronic coding structures, including regulatories structures like riboswitches, excludon, and long overlapping 5’ and 3’UTR. A list of candidates regulating transcripts (small RNA) has been mapped from new transcripts located in intergenic regions (IGR) and transcripts oriented in antisense of annotated coding sequences. Extended transcriptions emerging from IS elements have been observed, originating from internal promoters or newly formed promoters by insertion in a specific genomic region. Those transcripts can extend in sense or in antisense of the flanking gene, or in IGR. The regulatory function of those transcripts has been studied from the characterization and the mode of action of an extended regulatory RNA, BPnc264, oriented in antisense of the virulence gene fim2.

Les réarrangements d'ADN à grande échelle, tels que inversions, amplifications, duplications, délétions, insertions et transposition des éléments génétiques mobiles, sont des acteurs essentiels de l'évolution. Ils ont une forte incidence sur l'organisation et l'expression des chromosomes, ce qui affecte le phénotype des organismes. Toutefois, la dynamique de ces réarrangements au cours de l'évolution et leurs effets sur l'adaptation des organismes sont souvent inconnus. Nous avons abordé ces questions en utilisant la plus longue expérience d'évolution en cours. A partir d'un ancêtre commun d'Escherichia coli, douze populations indépendantes sont cultivées dans un milieu limité en glucose depuis plus de 60 000 générations, soit 26 ans. La plupart des études antérieures ont porté sur les mutations ponctuelles et les petites insertions et délétions (InDels). En utilisant des clones isolés au cours du temps dans ces 12 populations, nous avons caractérisé les réarrangements d'ADN à grande échelle à la fois par l'analyse des séquences de génomes et par cartographie optique. A 40 000 générations, nous avons identifié 110 réarrangements parmi lesquelles 82 délétions, 19 inversions et 9 duplications. Plusieurs régions du chromosome ont été touchées à plusieurs reprises par le même type de réarrangements dans des populations indépendantes. Dans une des populations au moins, les réarrangements se sont produits au début de l'expérience d'évolution, au moment où l'augmentation de la valeur sélective est la plus élevée. Par conséquent, certains de ces réarrangements pourraient être bénéfiques dans ces conditions. Même dans le cas contraire, nous avons montré que ces réarrangements affectaient fortement la structure du chromosome au cours de l'expérience d'évolution.Au niveau moléculaire, nous avons montré que ~ 70% des réarrangements se produisent par recombinaison entre séquences d'insertion (IS), ce qui illustre l'importance de ces dernières dans la plasticité du génome. Nous avons donc caractérisé la distribution et la dynamique de ces petits éléments génétiques mobiles dans l'ensemble des 12 populations. Nous avons montré que les éléments IS ont fortement contribué à l'ensemble des mutations après 40 000 générations. Dans une population, les IS représentent même la moitié des mutations, et un des types d'IS, IS150, présente une forte prolifération avec 6 fois plus de copies à 40 000 générations, intervenant dans la plupart des réarrangements détectés dans cette population. Nous avons montré une forte dynamique temporelle d'IS150, avec une forte expansion suivie d'une domestication par l'hôte. En testant trois scenarii évolutifs, nous avons démontré que l'expansion d'IS150 était liée à une forte augmentation de la valeur sélective conférée par les événements initiaux de transposition ayant eu lieu avant 2000 générations. Plus tard, entre 20 000 et 40 000 générations, nous avons mesuré une diminution de la fréquence de transposition, probablement en raison d'une régulation négative de la transposition imposée par l'hôte. Enfin, et pour la première fois, nous avons développé un modèle d'évolution de la dynamique des IS, qui confirme que leur expansion est liée à un nombre seuil d'insertions bénéfiques initiales. Ces résultats montrent que les réarrangements chromosomiques à grande échelle et les éléments IS ont joué un rôle actif dans la trajectoire évolutive au cours de 40 000 générations d'évolution bactérienne. / Large-scale DNA rearrangements, including inversions, amplifications, duplications, deletions, insertions, and transposition of mobile genetic elements, are major drivers of evolution and strongly impact on chromosome organization and expression, thereby altering organismal phenotypes. However, their long-term evolutionary dynamics and effects on organismal fitness are often unknown. We addressed these questions by using the longest-running evolution experiment, during which twelve independent populations are propagated from a common E. coli ancestor in a glucose-limited environment for now over 60,000 generations (26 years). Most past studies have focused on point mutations and small InDels. Using evolved clones sampled over time in all 12 populations, we characterized all large-scale DNA rearrangements by using whole genome sequences and Whole Genome MappingTM (i.e optical mapping). After 40,000 generations, we identified a total of 110 rearrangements including 82 deletions, 19 inversions and 9 duplications. Many chromosomal regions were repeatedly affected by similar rearrangements and, at least in one population, they occurred early in evolution when fitness increase was strong. Therefore, many rearrangements may be under positive selection. At the very least, these rearrangements strongly affected the structure of the chromosome during evolution.At the molecular level, we showed that ~ 70% of all rearrangements occurred by recombination between Insertion Sequence (IS) elements, illustrating their importance in mediating genome plasticity. We therefore investigated the distribution and temporal dynamics of these small mobile genetic elements in all 12 populations. We showed that IS elements were strong contributors of the total mutations after 40,000 generations. In one population, they even represented about half of the total mutations and one IS type, IS150, revealed a strong 6-fold increase in copy number, accounting for the production of most of the rearrangements detected in this population. We showed that IS150 revealed a dynamic temporal behavior with a strong expansion followed by domestication by the host. By testing three evolutionary scenarios, we demonstrated that the IS150 expansion was related to a strong fitness increase conferred by the initial transposition events that occurred before 2000 generations. Later, between 20,000 and 40,000 generations, we measured a decreased transposition frequency, likely owing to a down regulation imposed by the host. Finally, and for the first time, we developed an evolution model of IS dynamics confirming that the IS expansion was related to a threshold number of initial IS beneficial insertions. All of our data showed that large-scale chromosomal rearrangements and IS elements have played an active role in the evolutionary outcomes after 40,000 generations of bacterial evolution.

Le complexe Burkholderia cepacia (Bcc) englobe 17 espèces retrouvées dans les infections pulmonaires d'individus atteints de mucoviscidose. Les bactéries de ce complexe sont présentes dans les sols, la rhizosphère de grandes cultures, les eaux usées et peuvent également être rencontrées dans le cadre d'infections nosocomiales. En France, les espèces B. multivorans et B. cenocepacia (Bcen) sont les espèces majoritaires au niveau des infections de patients atteints de mucoviscidose. Divers clones épidémiques ont été décrits au sein de l’espèce Bcen dont le clone ET12 associé au "syndrome cepacia". En 2004, une épidémie nosocomiale impliquant un clone du Bcc est survenue dans un hôpital de l’Ain. Durant ce travail, l’origine de ce clone (B&B), sa classification au sein du Bcc et certains phénomènes génétiques liés à son émergence ont été étudiés. Cela a permis d’identifier ce clone comme appartenant à l’espèce Bcen et une forte proximité de celui-ci avec la lignée ET12. L’étude des facteurs transcriptionnels de la famille σ70 au sein du Bcc a mis en évidence une structure génétique similaire entre la lignée ET12 et ce clone, mais différente de celle observée chez les autres espèces du Bcc. L’analyse d’éléments génétiques répétés de la famille des séquences d’insertion (IS) a cependant permis d’observer une organisation génomique distincte de la lignée ET12. Celle-ci a été reliée à des phénomènes d’instabilité génétique notamment à des phénomènes d’acquisition d’éléments génétiques mobiles de type îlot génomique. L’ensemble de ce travail a permis de caractériser un ensemble de phénomènes génétiques pouvant expliquer l’émergence de clones épidémiques tels que le clone B&B. / The Burkholderia cepacia complex (Bcc) comprises 17 species found in lung infections of individuals with cystic fibrosis. The bacteria of this complex are present in the soil, the rhizosphere of field crops, wastewater and may also be encountered in nosocomial infections. In France, the B. multivorans and B. cenocepacia species are the major species in infections of cystic fibrosis patients. Various epidemic clones have been described within the B. cenocepacia species whose ET12 clone associated with "cepacia syndrome". In 2004, a nosocomial outbreak involving a clone of Bcc occurred in a French hospital. During this outbreak, origin of this clone (B&B clone), its classification within the Bcc and several genetic events associated with its emergence have been studied. These investigations have identified this clone as belonging to the species B. cenocepacia with a strong proximity with the ET12 lineage. The study of transcriptional factors of σ70 family within the Bcc has revealed a similar genetic structure between the ET12 lineage and this clone, but different from that observed in other species of Bcc. Analysis of genetic elements repeated family of insertion sequences (IS), however, allowed to observe a distinct genomic organization of the ET12 lineage. It has been linked to phenomen of genetic instability including acquisition of mobile genetic elements like genomic island (GI). All of this work has helped to characterize a set of genetic events may explain the emergence of epidemic clones such as clone B&B.

Les bactéries productrices de β-lactamase à spectre élargi (BLSE) ont été rapportées dans plusieurs pays, mais aucune information nest disponible sur les différents types de BLSE produits par les Entérobactéries au Cameroun. On distingue plus de 290 types de β-lactamases divisés en 4 classes (A, B, C, et D) et jusquaujourdhui il nexiste pas des inhibiteurs capables dinhibés toutes les classes de β-lactamase. Un total de 267 souches dEntérobactéries a été isolé entre 1995-1998 (259 souches) et 2002 (8 souches) des produits pathologiques (urines, pus et sang) des patients hospitalisés dans divers services de lHôpital Central de Yaoundé. Létude de la sensibilité in vitro de ces bactéries à 12 antibiotiques (amoxicilline, amoxicilline/acide clavulanique, pipéracilline, imipénème, céfazoline, céfoxitine, céfotaxime, ceftazidime, aztréonam, gentamicine, ofloxacine et triméthoprime/sulfaméthoxazole) par la méthode des disques a permis de noter un certains nombre de faits : limipénème, lofloxacine et la ceftazidime sont les antibiotiques les plus actifs sur les différentes Entérobactéries avec respectivement 100%, 91% et 88% de bactéries sensibles ; les différentes souches présentent un niveau de résistance élevé à lamoxicilline (90%), à la pipéracilline (79%), à la céfazoline (75%) et au triméthoprime/sulfaméthoxazole (74%). En vue de détecter les espèces bactériennes productrices de BLSE, 69 souches résistantes à au moins une céphalosporine de 3ème génération ou au monobactame ont été soumises au test de double synergie. Trente-huit (31 entre 1995-1998 ; 7 en 2002) souches ont montré un test positif. La prévalence des souches productrices de BLSE est de 12% (31/259). Ces souches présentant un phénotype BLSE sont observées chez toutes les espèces dEntérobactéries étudiées avec une prévalence de 18,8% (Klebsiella spp.), de 17,6% (Citrobacter spp.), de 14,3% (E. coli) et de 1,8% (Proteus spp.). Parmi les 38 souches potentiellement productrices de BLSE, 18 (47,4%) ont transféré le gène de résistance des oxyimino-céphalosporines aux souches E. coli HK 225, K12 et DH5α. Seize de ces gènes ont été transférés par conjugaison et deux par transformation. Le transfert de gène de BLSE a été co-transféré avec le gène de résistance à la gentamicine et/ou au triméthoprime/sulfaméthoxazole. Toutes les souches transconjugantes et transformantes ont présenté un phénotype BLSE et ont été toutes sensibles à la céfoxitine et à limipénème. Les extraits enzymatiques bruts obtenus par sonication des souches transconjugantes, transformantes et cliniques ont été capable de réduire les diamètres dinhibition autour des disques de pénicillines, céphalosporines 1ère à la 3ème génération ou monobactame en utilisant une souche dE. coli complètement sensible aux antibiotiques, mais nont pas eu deffet sur ces zones autour des disques dimipénème, de céfoxitine et damoxicilline/acide clavulanique. La détermination des points isoélectriques (pIs) des différentes souches après transfert du gène de résistance par la technique disoélectrofocalisation a montré que les souches transconjugantes et transformantes produisent des β-lactamases dont les pIs varient de 5,4 à 8,8. En effet, 12 souches produisent les BLSE de pI 8,2 ; deux souches en plus de cette BLSE produisent deux autres enzymes de pIs 5,4 et 8,5. Les souches de phénotypes CTX-M produisent soit une enzyme (pI 8,4 ; une souche) soit deux (pIs 7,3, 8,8 ; 2 souches) ou alors 3 types (pIs 5,4 ; 7,3 et 8,8 ; une souche). Les extraits dADN de 19 souches (16 transconjugantes, 2 transformantes et 1 souche clinique) soumis à la technique de PCR, PCR/NheI, en utilisant les amorces spécifiques des gènes blaSHV, blaCTX-M, blaTEM et blaOXA ont montré que les différents extraits contiennent les gènes des b-lactamases du type SHV (sulfhydryl variable), CTX-M (cefotaximase), TEM (Temoniera) et OXA (aoxacillinase). Lanalyse de la séquence des différents produits de PCR a permis de montrer que : 14 souches produisent la BLSE SHV-12, cinq la BLSE CTX-M (CTX-M-1, une souche ; CTX-M-15, 4 souches) ; quatre souches produisent en association avec les BLSE les β-lactamases TEM-1 (SHV-12, 2 souches ; CTX-M-15, 2 souches) OXA-30 (CTX-M-15, 4 souches). Lanalyse des profils de digestion des plasmides portant les gènes blaCTX-M par les enzymes de restriction, dhybridation et des profils génotypiques des souches cliniques productrice de ces enzymes par ERIC-PCR a montré que la dissémination de la BLSE CTX-M peut se faire soit par transfert de plasmide (on retrouve le même plasmide chez deux souches différentes, E. coli YC-14 et K. pneumoniae YC-17) soit par la même souche dun patient à un autre (E. coli YC-5 = E. coli YC-2). Létude de lenvironnement génétique de ce gène (blaCTX-M-15) par lanalyse des séquences a montré que CTX-M-15 est codée par deux plasmides multirésistants différents, parmi lesquels un (pYC-5b) porte lélément ISEcp1-blaCTX-M-15 flanqué par un site de réplication constituée de 5 paires de bases et inséré dans le transposon Tn2. Une forme tronquée de cet élément a été identifiée chez lautre plasmide (pYC-14). Les BLSE SHV-12, CTX-M-1 et CTX-M-15 sont décrites pour la première fois au Cameroun. Dans le but de rechercher de nouveaux inhibiteurs des β-lactamases plus actifs, nous avons étudié deux plantes médicinales, Garcinia lucida (Clusiaceae) et Bridelia micrantha (Euphorbiceae) en vue dévaluer leur activité anti- β-lactamase. Les concentrations inhibant 50 % de l'activité de l'enzyme (CI50) des extraits de G. lucida et B. micrantha sont respectivement de 0,01 mg/ml (β-lactamase P99) et de 0,019 mg/ml (β-lactamase OXA-10) indiquant ainsi une bonne inhibition des β-lactamases par les extraits de ces plantes. Le produit 4 issu de la purification par chromatographie haute performance de lextrait de G. lucida est très actif sur la β-lactamase P99 (CI50 = 0,038 mg/ml) alors que les produits 2' et 3' provenant de lextrait de B. micrantha sont actifs sur lenzyme OXA-10 (CI50 de 0,09 mg/ml et 0,11 mg/ml respectivement). La détermination de la structure des composés actifs de ces deux plantes pourrait être une voie importante dans le développement des inhibiteurs des β-lactamases. / Bacteria producing extended-spectrum β-lactamase (ESBL) have been reported in many countries, but there is no information on different type of ESBL-producing enterobacteria in Cameroon. More than 290 β-lactamases have been described and divided into four classes (A, B, C and D) and up to now, there is no good inhibitor which can inhibite all classes of β-lactamases. A total of 267 strains of Enterobacteriaceaae were isolated between 1995-1998 (259 isolates) and 2002 (eight isolates) from pathological products (urines, pus and blood) of patients at the Yaounde Central Hospital. The susceptibility of the isolates to 12 antibiotics (amoxicillin, amoxicillin/clavulanate, piperacillin, imipenem, cefazolin, cefoxitin, cefotaxime, ceftazidime, aztreonam, gentamicin, ofloxacin and trimethoprim/sulfamethoxazole) was determined using the agar diffusion disk method. Imipenem, ofloxacin and ceftazidime were the most active antibiotics against overall enterobacteria with susceptibility rates of 100%, 91% and 88% respectively. High resistance rates were observed to amoxicillin (90%), piperacillin (79%), cefazolin (75%) and trimethoprim/sulfamethoxazole (73%). Enterobacteria isolates (69) resistant to oxyimino-cephalosporin or monobactam were screened for ESBL production by the double disk (DD) synergy test. Thirty-eight (31 from 1995-1998; seven in 2002) were proved positive to the DD synergy test, suggesting the presence of ESBL. The prevalence of ESBL was 12% (31/259) and ESBL-producing strains were Klebsiella spp. (18.8%), Citrobacter spp. (17.6%), Escherichia coli (14.3%) and Proteus spp. (1.8%). Of the 38 ESBL-producing strains, 18 (47.4%) were transferred resistance to oxyimino-cephalosporins to E. coli HK 225, K12 and DH5α. Sixteen of these strains were transferred ESBL gene by conjugation and two by transformation. Resistance to gentamicin and/or trimethoprim/sulfamethoxazole was co-transferred. All transconjugant and transformant strains exhibited ESBL phenotype but remained susceptible to cefoxitin and imipenem. Crude extracts of β-lactamase-producing transconjugants, transformants and clinical strains were able to reduce the diameters of inhibition zones around disks containing penicillins, 1st to 3rd generation cephalosporins or monobactam when tested against a fully susceptible E. coli strains, but had no effect on such zones around cefoxitin-, imipenem- and amoxicillin/clavulanate disks. The determination of isoelectric points (pIs) of the various strains after transfer of resistance determinant showed that transconjugants and transformants strains produced β-lactamases with pIs 5.4 to 8.8. In fact, 12 strains produced β-lactamase with pI 8.2, 2 strains in addition to the above enzyme produced two others enzymes with pIs 5.4 and 8.5. Strains with CTX-M- phenotype produced enzyme (pI 8.4, 1 strain), two (pIs 7.3, 8.8; 2 strains) or three types pIs (5.4, 7.3, 8.8; 1 strain). PCR, PCR/NheI was performed using total or plasmid DNA from 19 strains as templates, and the primers specific to blaSHV, blaCTX-M, blaTEM and blaOXA. Direct sequencing of PCR products revealed that: 14 strains produced SHV-12 ESBL, 5 CTX-M- ESBL (CTX-M-1, one strain; CTX-M-15, 4 strains); four other strains shared non-ESBL TEM-1 (2 producing-SHV-12 strains and 2 producing-CTX-M-strains) and OXA-30 (4 producing CTX-M-15 strains). Analysis of restriction patterns of plasmid carrying blaCTX-M gene, hybridization, and genotyping patterns of CTX-M-clinical strains by ERIC-PCR showed that dissemination of blaCTX-M gene could be done by plasmid transfer (same plasmid in different strains, E. coli YC-14 and K. pneumoniae YC-17) or by strains from patient to patient (same strain, E. coli YC-2=E. coli YC-5). Sequence analysis of genetic environment of blaCTX-M-15 revealed that CTXM-15 was encoded by two different multiresistant plasmids, of which one (pYC-5b) carried an ISEcp1-blaCTX-m-15 element flanked by five bp target site duplication and inserted within a Tn2-derived sequence. A truncated form of this element in the second plasmid (pYC-14) was identified. ESBLs SHV-12, CTX-M-1, CTX-M-15 are described for the first time in Cameroon. In our effort to find new active β-lactamase inhibitors, we investigated two medicinal plants, Garcinia lucida (Clusiaceae) and Bridelia micrantha (Euphorbiaceae) for anti- β-lactamase activity. The extracts from G. lucida and B. micrantha exhibited good inhibition of β-lactamase P99 (IC50, 0.01 mg/ml) and OXA-10 (IC50, 0.02 mg/ml) respectively. Purified products from these plants by high performance liquid chromatography showed that, product 4 from G. lucida is very active on β-lactamase P99 (IC50, 0.03 mg/ml) whereas products 2 and 3 from B. micrantha are active on OXA-10 (IC50, 0.09 mg/ml; 0.11 mg/ml respectively). The structural elucidation of the active constituents of these plants will provide useful leads in the development of β-lactamase inhibitors.

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