Soutenance de thèse de TRONCHE Nolan
Titre de thèse
Caractérisation du régulateur transcriptionnel YbcM chez Escherichia coli
Characterization of the YbcM transcriptional regulator in Escherichia coli
Résumé de la thèse
La capacité d'adaptation des bactéries repose en partie sur des réseaux de régulation transcriptionnelle complexes qui permettent d'ajuster l'expression des gènes en réponse aux fluctuations environnementales. Chez la bactérie modèle Escherichia coli K-12, de nombreux régulateurs transcriptionnels, notamment ceux issus d'éléments génétiques mobiles tels que les prophages, restent non caractérisés. Dans ce projet de thèse, nous avons cherché à élucider le rôle physiologique d'YbcM, un régulateur transcriptionnel de fonction inconnue dont le gène est localisé sur le prophage DLP12.
Afin de définir le régulon d'YbcM et de comprendre l'implication de ce régulateur dans la physiologie bactérienne, nous avons dans un premier temps entrepris des études transcriptomiques. Les données obtenues ont révélé qu'YbcM module l'expression d'environ 150 gènes impliqués dans des processus divers ; parmi eux 19 sont directement régulés par YbcM. La recherche de phénotypes associés à ce régulateur nous a permis de démontrer son implication dans deux processus majeurs. D'une part, le phénotype de filamentation cellulaire observé lors d'une surproduction d'YbcM, nous a permis d'établir que ce régulateur régule la division cellulaire en réprimant l'expression du gène zipA, codant une protéine essentielle à l'ancrage de l'anneau FtsZ à la membrane. D'autre part, nous avons également montré que ce régulateur contrôle la motilité bactérienne via la régulation d'un ARN antisens qui lui-même contrôle une cascade de régulation entrainant une diminution de la quantité de flagelline dans la cellule. Finalement, des données complémentaires suggèrent qu'YbcM puisse être impliqué dans la régulation de diverses voies métaboliques, confirmant l'effet pléiotrope de ce régulateur sur la physiologie bactérienne.
L'ensemble de mes travaux de thèse marque une première étape dans la caractérisation du régulateur transcriptionnel YbcM, tout en ouvrant plusieurs pistes de recherche qui pourront être explorées par la suite pour déterminer tous les processus cellulaires qu'il contrôle. De plus, nos travaux mettent en avant l'importance d'une étude exhaustive des régulateurs transcriptionnels, afin d'acquérir une compréhension intégrée de la physiologie et de l'évolution bactérienne.
Thesis resume
The adaptability of bacteria relies in part on complex transcriptional regulatory networks that allow for the adjustment of gene expression in response to environmental fluctuations. In the model bacterium Escherichia coli K-12, many transcriptional regulators, particularly those encoded by mobile genetic elements such as prophages, remain uncharacterized.
In this thesis project, we sought to elucidate the physiological role of YbcM, a transcriptional regulator of unknown function whose gene is located on the DLP12 prophage.
To define the YbcM regulon and understand the involvement of this regulator in bacterial physiology, we first undertook transcriptomic studies. The resulting data revealed that YbcM modulates the expression of approximately 150 genes involved in diverse processes, with 19 of them being directly regulated by YbcM. Searching for associated phenotypes allowed us to demonstrate its involvement in two major processes. Firstly, the cellular filamentation phenotype observed upon YbcM overproduction established that this regulator controls cell division by repressing the expression of the zipA gene, which codes for a protein essential for the anchoring of the FtsZ ring to the membrane. Secondly, we also showed that this regulator controls bacterial motility through the regulation of an antisense RNA which, in turn, controls a regulatory cascade leading to a decrease in the amount of flagellin in the cell. Finally, complementary data suggest that YbcM may also be involved in the regulation of diverse metabolic pathways, confirming the pleiotropic effect of this regulator on bacterial physiology.
The entirety of this thesis work marks a first step in the characterization of the transcriptional regulator YbcM, while opening up several avenues of research that can be subsequently explored to determine all the cellular processes it controls. Ultimately, our work highlights the importance of an exhaustive study of transcriptional regulators to gain an integrated understanding of bacterial physiology and evolution.