Autres mécanismes de régulation

De même, la protéine RapI, codée par ICEBs1 et responsable de l’activation de l’excision et du transfert de l’ICE, est réprimée par la protéine AbrB (Auchtung et al. 2005; Bose et al. 2008) (Figure 17). AbrB réprime de nombreux gènes lors de la phase exponentielle de croissance mais est inactive en phase stationnaire (Phillips and Strauch 2002). Ainsi, lorsque les cellules entrent en phase stationnaire de croissance, le gène rapI est déréprimé ce qui entraîne l’excision et le transfert d’ICEBs1

(Auchtung et al. 2005).

Par ailleurs, chez S. thermophilus, les niveaux d’excision et de transcription des

modules de conjugaison et de recombinaison d’ICESt1 et d’ICESt3 sont plus élevés

en phase stationnaire qu’en phase exponentielle (Carraro et al. 2011).

6.5 Autres mécanismes de régulation

En plus des mécanismes de régulation induits par les dommages à l’ADN, liés à un système de quorum sensing ou contrôlés par la phase de croissance, certains éléments sont activés par des conditions environnementales où la possession de l’ICE confère un avantage sélectif à l’hôte.

Ainsi, ICEclc permet à la cellule hôte de dégrader le chlorobenzoate et d’utiliser ce dernier comme unique source de carbone (Ravatn et al. 1998). L’expression des gènes, l’excision et le transfert d’ICEclc sont très fortement augmentés lors d’une croissance sur chlorobenzoate (Sentchilo et al. 2003a; Sentchilo et al. 2003b; Gaillard et al. 2010). Cette augmentation est dépendante de la source de carbone et est moindre en présence de glucose, de fructose ou de succinate (Gaillard et al. 2010). La régulation par le chlorobenzoate n’est pas contrôlée directement par le composé lui-même mais par un intermédiaire. L’augmentation de la transcription du régulateur InrR et de l’intégrase indique qu’il fait intervenir les mêmes acteurs que lors de la régulation par la phase stationnaire de croissance (Gaillard et al. 2008) (Figure 18).

Les ICE Tn916 et CTnDOT, ICE codant une résistance à la tétracycline, sont quant

à eux régulés par la tétracycline (Wozniak and Waldor 2010). Chez Tn916, l’induction

du transfert est basée sur un mécanisme d’atténuation transcriptionnelle (Su et al. 1992). Le système de régulation de cet ICE par la tétracycline est présenté en figure 19. Le gène orf12 est situé en amont du gène tetM codant la résistance à la

64 tétracycline. Ce gène code un petit peptide composé d’acides aminés rares ralentissant la traduction. En absence de tétracycline, la traduction et la transcription sont découplées. La transcription va alors s’arrêter au niveau d’un terminateur situé

en amont de tetM. Ce dernier sera exprimé à un niveau basal faible. En présence de

l’antibiotique, la majorité des ribosomes est inactivée. Les ARN de transfert vont s’accumuler dans la cellule, y compris ceux portant des acides aminés rares. Le peptide Orf12 sera alors traduit plus rapidement par les quelques ribosomes restés

actifs grâce au produit du gène tetM. Cela prévient ou détruit la structure terminale

et permet la transcription d’un plus long transcrit. Ce dernier comprend le gène tetM

mais aussi les gènes orf7 et orf8 codant des régulateurs transcriptionnels (Su et al. 1992; Celli and Trieu-Cuot 1998). Ces derniers permettront d’augmenter la transcription à partir du promoteur Porf7. Cela entraîne l’expression des gènes de

recombinaison mais également des gènes de transfert lorsque Tn916 est excisé (Celli

and Trieu-Cuot 1998; Roberts and Mullany 2009). Lorsque TetM protège une majorité des ribosomes, orf12 est de nouveau traduit plus lentement, tetM, orf7 et orf8 sont moins transcrits et la fréquence de transfert diminue. Cela permet une réponse rapide et efficace en fonction de la concentration en tétracycline (Roberts and

Mullany 2009). Enfin, le gène orf9 coderait un répresseur du système. En absence de

tétracycline, il réprimerait la transcription à partir du promoteur Porf7. En présence de

tétracycline, l’activation transcriptionnelle en amont de tetM permettrait la synthèse

d’un ARN antisens qui réduirait l’expression d’orf9 (Celli and Trieu-Cuot 1998; Roberts and Mullany 2009).

65

Figure 19 : Représentation schématique de la régulation de Tn916 par la tétracycline (Mullany et al. 2002)

En absence de tétracycline, la transcription à partir de Ptet est stoppée en aval d’orf12. Orf9 réprime la transcription d’orf7 et d’orf8. L’élément est inactif. En présence de tétracycline, le terminateur situé en aval d’orf12 est inactif ou détruit et permet ainsi la transcription d’un plus long transcrit à partir du promoteur Ptet. Les protéines Orf7 et Orf8 sont produites à un plus haut niveau. Ces deux régulateurs vont permettre l’expression des gènes adjacents via Porf7 et donc des gènes du module de conjugaison après excision de Tn916.

Les triangles noirs représentent des promoteurs et les carrés blancs des terminateurs. Les flèches noires indiquent une transcription des gènes schématisés par les flèches blanches. Enfin, les flèches bombées indiquent que la protéine à une action positive (+) ou négative (-) sur le promoteur considéré.

L’ICE CTnDOT de Bacteroides est également régulé par un mécanisme

d’atténuation transcriptionnelle induit par la tétracycline mais structurellement et mécanistiquement très différent de celui observé chez Tn916. Dans le cas d’ICE CTnDOT, la tétracycline induit la transcription du gène de résistance à la tétracycline et d’un système à deux composants. Ce dernier va stimuler un régulateur qui pourra induire directement les gènes impliqués dans l’excision de l’élément et indirectement

66 ceux impliqués dans le transfert (Whittle et al. 2002; Wang et al. 2004; Moon et al. 2005; Wang et al. 2005; Jeters et al. 2009; Park and Salyers 2011; Keeton et al. 2012).