Soutenance de thèse de Cyril GAMBARI

La bactérie aquatique Shewanella oneidensis est capable, en condition statique et en présence d'oxygène, de former un biofilm à l'interface air-liquide, appelé pellicule. Mon travail a porté sur la biogenèse de cette pellicule. Il a été montré dans le groupe que le régulateur de réponse du système chimiotactique, la protéine CheY3, était impliqué dans la biogenèse de la pellicule. Cette protéine est essentielle à la fois dans les étapes précoces et tardives de la formation de la pellicule alors que son partenaire habituel, l'histidine kinase CheA3 semble ne jouer un rôle que dans les étapes tardives. Mon travail s'est donc focalisé sur la recherche de partenaires de CheY3 pour la formation de la pellicule. J'ai donc introduit une banque multi-copie d'ADN génomique de S. oneidensis dans la souche ΔcheY3 et j'ai cherché des gènes dont la surexpression permettait de restaurer la formation de la pellicule. Cette approche a révélé deux gènes pdgA et pdgB. Nous avons montré que les protéines PdgA et PdgB étaient capables de synthétiser du di-GMPc, suggérant que ce messager secondaire est impliqué dans la biogenèse de la pellicule. L'hydrolyse du di-GMPc par des enzymes dédiées empêche effectivement la formation de la pellicule. Nous avons également montré que l'opéron mxd, contrôlant la synthèse d'exopolysaccharides chez les biofilms de surface, était également impliqué dans la formation de la pellicule. De plus, la première protéine codée par cet opéron, MxdA, est capable de lier le di-GMPc. Des expériences de pontage chimique et de double hybride bactérien ont révélé que MxdA, CheY3, PdgA et PdgB, formaient un réseau de régulation complexe gouvernant la biogenèse de la pellicule. Enfin, nous avons montré que les systèmes à deux composants BarA/UvrY et ArcS/ArcA contrôlant la transcription de l'opéron mxd sont aussi impliqués dans la formation du biofilm flottant.

The aquatic bacterium Shewanella oneidensis is able to form, in static condition and in presence of oxygen, a biofilm at the air-liquid interface, called pellicle. Our work is focused on the biogenesis of this pellicle. It was previously shown in the team, that, surprisingly, the CheY3 protein, the response regulator of the chemotactic regulatory system, is involved in the biogenesis of the pellicle. This protein was shown to be essential both in early and late steps of pellicle formation whereas its usual partner, the kinase CheA3 seems to play a role in the late steps only. We are therefore looking for the partners of the CheY3 protein for pellicle formation. For this purpose, we have introduced a multi-copy genomic library in the ΔcheY3 strain and searched for genes whose overexpression allowed pellicle restoration. Strikingly, this approach revealed two genes pdgA and pdgB. Interestingly, we showed that PdgA and PdgB proteins are able to synthesize the second messenger c-di-GMP, suggesting a role for c-di-GMP in pellicle biogenesis. Indeed, c-di-GMP hydrolysis by dedicated enzymes blocks pellicle formation. We also showed that the mxd operon, controlling the exopolysaccharides synthesis in biofilm associated with a solid surface, is also involved in pellicle formation. Moreover, the first protein encoded by this operon, MxdA, is able to bind c-di-GMP. Cross-link and bacterial two-hybrid experiments reveal that MxdA, CheY3, PdgA and PdgB, form a complex regulatory pathway governing the biogenesis of the pellicle. Finally, we have showed that two-component systems BarA/UvrY and ArcS/ArcA, controlling the mxd transcription, are also involved in pellicle formation.