Résumé: De nos jours, les bactériophages (c.-à-d. des virus bactériens, ou phages) sont
reconnus comme un des principaux facteurs qui influencent l’évolution et la biologie
bactérienne. De plus, la nature dynamique des relations phage-hôte engendre des adaptations
mutuelles au niveau des stratégies d’infection et de défense, phénomène communément
appelé « course à l’armement ». Malgré une importance démontrée chez de nombreuses
espèces bactériennes, l’étude du rôle des phages dans la biologie du pathogène Clostridium
difficile est demeurée très limitée. Or, les infections à C. difficile sont considérées comme
étant la principale cause des diarrhées associées à la prise d’antibiotiques. Alors, l’objectif
de la présente étude avait pour but de mieux caractériser l’implication des phages dans la
biologie de C. difficile. Des travaux préalables ont montré que la lysogénisation par le phage
tempéré φCD38-2 pouvait mener à une augmentation de la production de toxines chez
certaines souches de C. difficile suggérant une implication des phages dans la virulence
bactérienne. En utilisant cette étude comme point de départ, nous avons évalué l’influence
de la lysogénisation du phage φCD38-2 sur le transcriptome global d’une souche de C.
difficile d’importance clinique. Ainsi, nous avons montré que la lysogénisation par le phage
φCD38-2 a un impact significatif sur la transcription de 39 gènes bactériens dont près de la
moitié encodent des protéines reliées au métabolisme des sucres, suggérant une implication
du phage dans les processus métaboliques de l’hôte. Cependant, le gène présentant la plus
grande altération transcriptionnelle encode une protéine de surface nommée CwpV. À partir
de sa localisation sur la surface bactérienne, nous avons démontré que son expression a un
effet protecteur sur les cellules face aux infections par les phages. Les expériences
subséquentes ont permis de lier l’activité antiphage au domaine carboxy-terminale variable
de la protéine. Étant donné que l’adsorption virale n’est pas affectée par la présence de
CwpV, nous avons établi que le mode d’action du système consiste à bloquer l’injection
d’ADN virale dans la cellule bactérienne. De plus, l’effet antiphage est plus prononcé envers
les siphophages comparé aux myophages suggérant un mode d’action dépendant de la
morphologie virale. Finalement, les expériences préliminaires suggèrent que les cellules qui
expriment la CwpV ont un avantage sélectif par rapport aux cellules qui ne l’expriment pas
dans un essai de co-culture soumise à une infection virale. / Abstract: Bacteriophages (or simply phages) are viruses that specifically infect and kill bacteria. They are omnipresent in every niche where bacteria thrive and as such are considered as the most abundant biological entities in the biosphere. Their massive impact on bacterial biology has incited scientific community to consider the phages as the major driving force in bacterial evolution. Nowadays, it is also assumed that phages act as the principal vectors for horizontal transfer of genetic information among prokaryotes. Moreover, highly dynamic nature of phage host relationships usually results in mutual adaptations that effectively stimulates acquisition of new offensive and defensive strategies. This phenomenon is generally described as the “phage-host arms race”. Despite their obvious importance, the contribution of phages to the biology of Clostridium difficile, the main cause of nosocomial infectious diarrhea, has not been extensively explored. Thus, the main objective of this study was to assess the overall impact of phages to C. difficile lifestyle. Our previous work has revealed the potential of a specific C. difficile phage termed φCD38-2 to stimulate the production of bacterial toxins. Based on those results, we have performed a global study of the impact of the φCD38-2 lysogeny on the bacterial transcriptome. Thus, we have found a total of 39 genes whose expression was altered during the lysogeny of φCD38- 2 with near half of them encoding proteins implicated in bacterial sugar metabolism. This suggests phage implication in the regulation of bacterial utilization of carbon sources. However, the largest transcriptional alteration has been observed for cwpV which encodes a phase-variable surface-anchored protein. Owing to its variable nature, we have hypothesized that CwpV might play a role in phage infection and indeed, we have shown that CwpV expression protects bacterial cells from phage infection. Moreover, variable C-terminal domain of CwpV was found to be essential for antiphage phenotype since its deletion restored bacterial susceptibility to infection. Additionally, CwpV did not significantly affect phage adsorption, but phage DNA replication was prevented suggesting that CwpV act as a superinfection exclusion system. Interestingly, the antiphage effect was more pronounced against phages from Siphoviridae family compared to phages from Myoviridae family suggesting that structural differences are important for the antiphage phenotype. Finally, our preliminary data suggest that CwpV expression confers selective advantage when mixed cocultures are challenged by phage infection.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usherbrooke.ca/oai:savoirs.usherbrooke.ca:11143/6808 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Sekulovic, Ognjen |
| Contributors | Fortier, Louis-Charles |
| Publisher | Université de Sherbrooke |
| Source Sets | Université de Sherbrooke |
| Language | French, English |
| Detected Language | French |
| Type | Thèse |
| Rights | © Ognjen Sekulovic, Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Pas de Modification 2.5 Canada, Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Pas de Modification 2.5 Canada, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ca/ |
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