Mise en lumière du dialogue entre bactérie et prophage – BacPhageChat

Les génomes bactériens sont extrêmement divers. Cette diversité est en partie due aux prophages qui sont des génomes viraux intégrés dans le génome bactérien. La plupart des gènes portés par les prophages sont silencieux, mais ceux qui sont exprimés peuvent conférer de nouvelles propriétés à leur hôte. A l’inverse, des régulateurs bactériens peuvent contrôler des gènes d’origine prophagique : ainsi s’établit un dialogue entre prophages et bactéries.
RpoS, une sous-unité de l’ARN polymérase, est le régulateur central de la réponse générale au stress chez les gamma-protéobactéries. Il est impliqué dans l’adaptation au stress, la formation de biofilm, la résistance aux antibiotiques, la virulence et la persistance. La régulation de RpoS est complexe et a lieu principalement au niveau post-traductionnel via des changements de sa stabilité. En effet, dans des conditions de croissance favorables, RpoS est adressé à la protéase ClpXP par la protéine adaptatrice RssB pour être dégradé. Dans certaines conditions de stress, de petites protéines anti-adaptatrices nommées Ira (Inhibitor of RssB Activity) titrent RssB et stabilisent RpoS. J’ai montré que la protéine d’origine phagique AppY interagit directement avec RssB pour stabiliser RpoS. AppY est un régulateur transcriptionnel de la famille AraC et il constitue, à ma connaissance, le premier exemple d’une protéine de cette famille impliquée dans une régulation indépendante de la transcription.
Le but du projet BacPhageChat est de comprendre le dialogue qui s’établit entre bactérie et prophage.
Mon projet est organisé en trois axes. Tout d’abord, je veux démontrer qu’AppY est une nouvelle protéine Ira, la première à avoir une double fonction dans la cellule. Dans cette partie du projet, j’éluciderai le mécanisme moléculaire conduisant à la titration de RssB et j’identifierai également les conditions physiologiques conduisant à la stabilisation de RpoS par AppY. Dans la seconde partie du projet, je souhaite définir le régulon AppY. En effet, bien que seulement deux cibles d’AppY aient été identifiées jusqu’à présent, nos résultats préliminaires obtenus à partir d’expériences de RNA-Seq suggèrent que le régulon AppY est plus large qu’attendu. En utilisant des fusions transcriptionnelles à la gfp mais également des expériences de ChIP-Seq ou de gels retards, j’identifierai les cibles directes d’AppY et caractériserai leurs régulations ainsi que leurs conditions d’induction. La dernière partie de ce projet sera centrée sur RpoS. En effet, il a été montré qu’une souche d’E. coli délétée de ses 9 prophages présente des phénotypes similaires à une souche delta rpoS. De plus, le régulon RpoS ainsi que les protéines impliquées dans sa régulation sont extrêmement variés, même chez des bactéries phylogénétiquement très proches. Pour toutes ces raisons, je propose que la plasticité de la régulation et du régulon RpoS soit en partie due à la contribution de protéines d’origine phagique. Dans cette dernière partie, je souhaite identifier les protéines d’origine phagique impliquées dans la régulation de RpoS ainsi que les gènes de prophages sous le contrôle de RpoS.
L’identification du régulon AppY ainsi que la définition du réseau de régulation impliquant RpoS et des protéines d’origine phagique permettront de mesurer l’étendue du dialogue entre bactéries et prophages. Le projet BacPhageChat est innovant car il considère que des protéines d’origine virale peuvent modeler la physiologie de l’hôte et contribuer à l’adaptation au stress bactérien en contrôlant des régulateurs globaux. Je suis convaincue que cette étude permettra des avancées significatives dans le domaine de la réponse au stress et qu’elle permettra de mieux comprendre comment les bactéries et les phages peuvent communiquer.