Staphylococcus aureus, pathogène opportuniste de l’homme, est responsable de 30% des infections nosocomiales. L’apparition de souches multi résistantes aux antibiotiques en font un problème majeur de santé publique. La pathogénie de la bactérie résulte de l’expression d’une pléthore de facteurs de virulence, mais quels sont les mécanismes de régulation contrôlant l’expression de ces gènes ? Aujourd’hui, il est clairement établi que les ARN non-codant sont des molécules clés dans la régulation de l’expression des gènes. Plus de 50 ARN ont été identifiés chez S. aureus. Néanmoins la fonction de peu d’entre eux est connue. Durant ce travail de thèse, l’étude de la fonction et du mécanisme de régulation des ARN RsaA et RsaE a été entreprise. RsaA est un ARN sous le contrôle du facteur de stress sigmaB. Les résultats obtenus montrent que ce dernier régule la traduction de l’ARNm mgrA qui code pour un facteur de transcription important dans l’expression des gènes de virulence et la régulation de l’autolyse. Par appariement de base, RsaA cible l’ARNm en utilisant deux sites distants et coopératifs, permettant un interaction forte qui empêche la traduction de l’ARNm. In vivo, la délétion du gène rsaA perturbe la synthèse de biofilm de capsule. En régulant la traduction de sa cible, RsaA permet de relier l’adaptation au stress à l’expression des gènes de virulence. De manière plus générale, les réseaux de régulation des ARN se connectent les uns aux autres pour permettre à la bactérie d’intégrer une multitude de signaux provenant du milieu extracellulaire afin de moduler finement l’expression des gènes. / Staphylococcus aureus is a versatile and opportunist human pathogen, which is responsible of 30% of nosocomial infections. S. aureus is today an important public safety concern due to high persistence rate in hospital combined with emergence of multi resistant strains against antibiotics. The pathogenicity of the bacteria results from the expression of numerous virulence factors. An importance focus has been made to understand what triggers virulence genes expression. Regulatory RNAs are important regulators of genes expression in bacteria. In S. aureus, there is more than 50 RNAs identified, but there is a lack of investigations about their functions and regulatory networks. The aim of this work was to characterize the function and mechanism of action of RsaA and RsaE RNAs. RsaA is under the control of the stress factor sigma B. Computational analysis combined with global analysis of the proteome led to the discovery of one target : mgrA mRNA, which is a global transcription factor involved in autolysis and biofilm regulation. In vitro studies show that RsaA binds efficiently mgrA mRNA using two distant and cooperative interaction sites. Binding of RsaA to the mRNA prevents initiation of the translation. In vivo, rsaA gene deletion shows impact on biofilm and capsule production. By regulating the expression of mgrA mRNA, RsaA network is linked to agr system and virulence gene expression. In a more general way, this work shows that regulatory RNAs networks allow bacteria to modulate virulence, stress and metabolism gene expression depending on the signals provided by the environment of the bacteria.

Staphylococcus aureus, pathogène opportuniste de l'homme, est responsable de 30% des infections nosocomiales. L'apparition de souches multi résistantes aux antibiotiques en font un problème majeur de santé publique. La pathogénie de la bactérie résulte de l'expression d'une pléthore de facteurs de virulence, mais quels sont les mécanismes de régulation contrôlant l'expression de ces gènes ? Aujourd'hui, il est clairement établi que les ARN non-codant sont des molécules clés dans la régulation de l'expression des gènes. Plus de 50 ARN ont été identifiés chez S. aureus. Néanmoins la fonction de peu d'entre eux est connue. Durant ce travail de thèse, l'étude de la fonction et du mécanisme de régulation des ARN RsaA et RsaE a été entreprise. RsaA est un ARN sous le contrôle du facteur de stress sigmaB. Les résultats obtenus montrent que ce dernier régule la traduction de l'ARNm mgrA qui code pour un facteur de transcription important dans l'expression des gènes de virulence et la régulation de l'autolyse. Par appariement de base, RsaA cible l'ARNm en utilisant deux sites distants et coopératifs, permettant un interaction forte qui empêche la traduction de l'ARNm. In vivo, la délétion du gène rsaA perturbe la synthèse de biofilm de capsule. En régulant la traduction de sa cible, RsaA permet de relier l'adaptation au stress à l'expression des gènes de virulence. De manière plus générale, les réseaux de régulation des ARN se connectent les uns aux autres pour permettre à la bactérie d'intégrer une multitude de signaux provenant du milieu extracellulaire afin de moduler finement l'expression des gènes.

L'ARN antisens CopA régule le taux de réplication du plasmide bactérien R1 en contrôlant la synthèse de la protéine initiatrice de la réplication, RepA. CopA se fixe à sa séquence complémentaire (CopT) dans la région 5' non traduite de l'ARNm repA. Cette interaction induit principalement une inhibition de la traduction de l'ARNm repA et favorise sa dégradation par la RNase III. L'efficacité du contrôle est directement reliée à la vitesse de formation du complexe CopA-CopT. Nous avons montré que les deux ARN interagissent via une interaction de type boucle-boucle, mais que celle-ci doit être rapidement convertie pour former un complexe irréversible et fonctionnel. Celui-ci n'est pas un duplexe étendu mais contient une jonction à quatre hélices stabilisée par une longue hélice intermoléculaire. Plusieurs intermédiaires réactionnels menant au complexe stable ont été caractérisés, ainsi que les déterminants structuraux de CopA et de CopT nécessaires à cette conversion qui est essentielle au contrôle. Ainsi, nous proposons un mécanisme de formation du complexe stable qui implique plusieurs étapes dans un ordre hiérarchique. Ce mode d'appariement ARN-ARN insoupçonné apparaît être une règle plutôt qu'une exception. En effet, nous avons montré qu'il est conservé dans de nombreux plasmides homologues à R1. L'ARN-III contrôle l'expression des gènes de virulence chez Staphylococcus aureus. Cette deuxième partie de mon travail de thèse a eu pour but de déterminer la structure secondaire de cet ARN en solution et in vivo, et de définir des domaines fonctionnels. En combinant différentes approches in vitro, nous avons établi que l'ARN-III contient 14 structures en tige-boucle et trois interactions à longue distance. Nous avons également identifié un sous domaine fonctionnel impliqué dans le contrôle de la synthèse de la protéine A.