Soutenance de thèse de Emma FORTIER

Shewanella oneidensis est une bactérie aquatique qui vit dans des environnements rudes et versatiles. Pour son adaptation, S. oneidensis possède deux systèmes chimiosenseurs fonctionnels, Che1 et Che3. Ces systèmes permettent d’apprécier les conditions extérieures, de transférer l’information et d’y apporter la réponse la plus appropriée pour la survie de la bactérie. Parmi ces deux systèmes, Che3 est le système chimiotactique permettant d’orienter la nage de la bactérie en fonction des signaux détectés par des chimiorecepteurs. Une autre stratégie d’adaptation est la reprogrammation de l’expression des gènes par activation d’un facteur σ, dont le facteur σS responsable de la réponse aux stress généraux. Il a été montré chez S. oneidensis que la régulation post-traductionnelle du facteur σS dépend d’un système partner-switch, CrsRA qui séquestre ou libère σS en fonction des besoins de la cellule. Les gènes codant CrsR et CrsA sont intégrés dans l’opéron che1 qui code pour le second système chimiosenseur fonctionnel de la bactérie dont le rôle était jusque-là inconnu. Ce système est composé de deux senseurs de signaux, les chimiorécepteurs McpAso et Aer2so, d’une protéine de connexion CheW1, une histidine kinase CheA1 et un régulateur de réponse CheY1. Ce projet de thèse s’articule autour du système partner-switch qui fait le lien entre « l’entrée » d’un signal perçu par le système chimiosenseur Che1 et l’activation du facteur σS qui constitue la réponse de la bactérie au signal perçu. L’objectif de ce travail était donc d’étudier le système Che1 et le régulon de σS afin de mieux appréhender les mécanismes d’adaptation de S. oneidensis. Diverses approches, alliant génétique, biochimie et microscopie ont permis d’approfondir les connaissances sur la voie de signalisation très efficace et hautement sophistiquée permettant l’activation du facteur σS. Nous montrons que les deux chimiorécepteurs McpAso et Aer2so, génétiquement liés à Che1 forment des complexes de signalisation distincts et transmettent l’information respectivement à Che1 et Che3. A partir de ces senseurs, deux réponses simultanées seraient permises pour échapper à un environnent défavorable : une réponse via McpAso et Che3 pour activer la nage et une réponse dépendante d’Aer2so avec Che1 pour activer le facteur σS qui, d’après nos résultats retarderait la formation du biofilm. De plus, nous montrons que la réponse aux stress généraux est particulièrement orientée vers le transport et le stockage des métaux chez S. oneidensis.

Shewanella oneidensis colonizes aquatic and sedimentary environments characterized by their versatility in biotic and abiotic stresses. To adapt, S. oneidensis has two functional chemosensory systems, Che1 and Che3. These systems allow detection and transduction of environmental cues to enable the most appropriate response for the adaptation of the bacteria. Among these two systems, the Che3 machinery is responsible for chemotaxis that directs the swimming of the bacterium according to signal detection ensured by chemoreceptors. To adapt and survive, bacteria can also reprogram their gene expression through various mechanisms, including use of σS, an alternative σ factor for the RNA polymerase, involved in the general stress responses. A previous study revealed that σS of S. oneidensis is post- translationally controlled by a partner-switching system composed of CrsR and CrsA. The two genes coding for CrsR and CrsA are part of the che1 locus coding for the second functional chemosensory system Che1 whose role was unknown. This system encompasses two chemoreceptors, McpAso and Aer2so, the coupling protein CheW1, the histidine kinase CheA1 and the response regulator CheY1. This study is centered on the input and the output of the Che1 machinery and σS, both connected by the partner-switch system. The objective of this study was to characterize the Che1 system and to determine the σS regulon to better understand the survival mechanisms of the environmental bacteria S. oneidensis. Using approaches combining genetics, biochemistry and microscopy, we have expanded the knowledges about the very efficient and highly sophisticated Che1 machinery that controls the availability of the σS factor. We have showed that the two chemoreceptors McpAso and Aer2so, genetically related to Che1 system, form distinct core-signaling units and signal to Che1 and Che3, respectively. From these two chemoreceptors, two simultaneous responses are allowed to escape harsh conditions : a response by McpAso and Che3 to direct the swimming of the bacteria and an Aer2so-dependent response with the chemosensory system Che1 to activate the σS factor which, according to our results would delay biofilm formation. Moreover, we show that the general stress responses is particularly oriented towards the uptake and storage of metals in S. oneidensis.