Plusieurs types de bactéries peuvent se déplacer dans leur milieu à l’aide de flagelles rotatifs. Ces flagelles sont composés d’un moteur rotatif ainsi que d’un filament long qui peut atteindre plusieurs fois la longueur du corps (10-15 μm) à l’extérieur de la cellule. Ceux-ci sont composés d’un assemblage de plusieurs milliers de protéines identiques appelées flagelline (FliC). Chaque filament croît par auto-assemblage des unités de FliC à son extrémité extérieure. Chaque FliC doit donc être transportée, partiellement dépliées dans un mince canal à l’intérieur du filament. Au bout du filament se trouve une structure, nommée le cap, composée de 5 protéines FliD essentielles à la polymérisation de la flagelline. Le travail réalisé au cours de cette thèse porte sur deux aspects particuliers de l’assemblage d’un filament. Premièrement, un filament peutil continuer à s’assembler s’il est cassé ? Deuxièmement, quel est le taux de croissance d’un filament et est-ce que ce taux varie avec la longueur du filament ? En utilisant des impulsions laser ultrabrèves, nous avons coupé des filaments marqués d’un fluorophore pour observer s’ils continuaient à s’assembler. Suivant une période de croissance de 2 heures, les filaments étaient marqués de fluorophores différents et observées sous un microscope en épifluorescence. Une souche de Salmonella enterica génétiquement modifiée pour n’exprimer en moyenne qu’un seul filament par cellule a été utilisée. Cette modification assure que chaque filament revisité a bien été coupé auparavant. La même expérience fut aussi réalisée à l’aide d’une souche surexprimant la protéine FliD. En tout, 82 filaments bactériens furent ainsi coupés, puis observés après une période de croissance et aucune reprise de croissance ne fut observée. Ces résultats peuvent sembler surprenants à la lumière de récentes études qui ont rapporté que les filaments continuent de s’assembler lorsqu’ils sont cassés mécaniquement par des forces de cisaillement (”shearing”). En utilisant des marquages de couleurs différentes, nous avons aussi mesurer le taux de croissance du filament en fonction de sa longueur. Nos résultats démontrent que le taux de croissance diminue graduellement avec la longueur, allant de ∼ 4μm/h à 1μm jusqu’à ∼ 1μm/h à 10 μm. Ces résultats contrastent avec le taux constant de 2.3m/3h rapporté récemment dans la littérature. Les expériences décritent dans cette thèse ont donc permis d’élaborer un modèle novateur décrivant le mécanisme de croissance du filament bactérien combinant la simple diffusion avec un mécanisme actif qui introduit les flagellines à la base du filament. / Many types of bacteria swim using a rotary motor. These remarkable biological motors are composed of a stator, a rotor and a bacterial flagellar filament which extends many body lengths (10-15μm) outside of the cell. The filaments are constructed of as many as 20000- 30000 protein subunits (called flagellin). Each filament grows at its distal end by self-assembly of flagellin subunits that have to be exported in an unfolded conformation through the narrow channel inside the filament. At the very end of the filament, a “cap” structure made of the FliD protein is essential for flagellin self-assembly and polymerization. The work performed in this doctoral thesis focuses on two specific aspects of the filament assembly. First, we ask whether the filament can continue to grow after being cut? Secondly, the rate of growth is measured as a function of the filament’s length. Using femtosecond laser ablation, we cut individual bacterial filaments and observed whether they could regrow. Bacterial filaments were first labeled with an orange fluorophore, cut with the laser, and then re-labeled with a green fluorophore after a 2h regrowth period. The experiments were performed with a genetically modified Salmonella enterica strain that grows only one filament per cell. This modification allows us to make sure that we revisit (after the regrowth period) the exact individual filaments that were cut by the laser. The same experiment was also performed with a strain where the cap protein FliD could be overexpressed. Overall, 82 filaments were cut and we did not observe any regrowth. Interestingly, this conclusion differs from results reported recently using mechanically broken (sheared) Escherichia coli filaments. Using a similar approach (sequential labeling of filaments with different colors) we also investigated the rate at which bacterial filaments grow as a function of their initial length. Our results lead us to the conclusion that the growth rate decreases with length (from ∼ 4μm/h at 1μm down to ∼ 1μm/h at 10μm). These observations again contrast with the constant growth rate (2.3 μm/3h) reported in a recent study. Those two separate results helped in the developement of a new model for the mechanism behind the bacterial flagellar growth combining simple diffusion with an active mecanism feeding the flagellin proteins at the base of the filament.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/29621 |
| Date | 07 May 2018 |
| Creators | Paradis, Guillaume |
| Contributors | Rainville, Simon |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xix, 110 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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