Caractérisation de l’environnement génétique des gènes alpR/alpI

Initialement, les travaux menés sur les QS chez Azospirillum avaient permis de

caractériser les gènes alpR et alpI, codant respectivement un régulateur de transcription de

type LuxR et une AHL synthase de type LuxI chez A. lipoferum TVV3 (Vial et al., 2006a).

Le séquençage d’une région comportant les gènes alpR et alpI avait révélé la présence d’ORF

phagiques en amont et en aval de ces gènes (Vial, 2005). Le séquençage complet de la région

clonée dans le cosmide pR1.4 a donc permis d’apporter des informations complémentaires sur

l’environnement génétique des gènes alpR/alpI.

Une région présentant des homologies avec les gènes codant les toxines de type RTX

est présente en amont des gènes alpR/alpI. Ces toxines sont synthétisées par de nombreuses

bactéries Gram négatif et sont des cytolysines formant des pores dans les membranes (Lally et

al., 1999). Ces toxines de type RTX sont généralement rencontrées chez des pathogènes où

elles ont un rôle important dans la virulence de ces bactéries vis à vis des cellules eucaryotes.

Une des toxines de type RTX les plus étudiées est l’hémolysine HlyA d’E. coli qui présente

une activité cytolytique contre diverses cellules eucaryotes (Stanley et al., 1998). Une toxine

de type RTX a également été mise en évidence chez Rhizobium leguminosarum et semble

impliquée dans la compétitivité pour la nodulation (Oresnik et al., 1999). Un nonapeptide

(L/I/F-X-G-G-X-G-N/D-D-X) caractéristique de ces protéines permet la liaison au calcium et

est nécessaire pour l’activité cytolytique (Baumann, 1994). Une région de dix acides aminés

(L/I/F-X-G-G-X-G-N/D-D-X-L/I) est ainsi retrouvée dix-neuf fois dans la protéine déduite de

l’ORF 5. Les gènes codant les toxines RTX sont généralement organisés en opéron dit

CABD, le gène A codant pour la toxine HlyA, le gène C codant pour une protéine

d’activation HlyC, et les gènes B et D codant respectivement les protéines HlyB et HlyD. Les

toxines RTX dépourvues de séquence signal sont transportées du cytoplasme à la surface

cellulaire par les protéines HlyB et HlyD impliquées dans un système de sécrétion de type I.

Les ORFs 3 et 4, homologues respectifs des gènes B et D présents sur la séquence du pR1.4,

pourraient donc coder les protéines permettant le transport de la protéine de type RTX codée

par l’ORF 5. Cependant, aucun ORF correspondant au gène C n’a été identifié dans cette

séquence ; mais un autre gène fonctionnel analogue au gène C pourrait être présent dans une

autre région du génome de TVV3. Dans le génome d’A. lipoferum 4B (séquençage en cours

d’achèvement au Génoscope), une région contenant les gènes B, D, et A organisés comme sur

le pR1.4 a été identifiée ; par contre, le gène C n’a pas été identifié ni à proximité de ces

gènes ni autre part dans le génome. Cette situation a également été observée chez

Burkholderia cenocepacia J2315, mais l’absence de gène homologue au gène C dans le

génome de cette bactérie ne semble pas empêcher la production d’une protéine de type RTX

active (Whitby et al., 2006). Le fait que les ORFs 2, 4 et 5 semblent organisés en opéron et

que l’ORF 5 soit exprimé chez TVV3 (Résultats RT-PCR § 3.2.) suggère la production d’une

protéine de type RTX active. Cependant, des études complémentaires devront être réalisées

afin de déterminer la fonction de cette toxine et l’identification de cibles potentielles.

Une région présentant des homologies avec des gènes de queues de phages, et

notamment avec les gènes de queue du bactériophage P2, a été mise en évidence en aval des

gènes alpR/alpI. L’organisation dite FETUD rencontrée notamment chez les bactériophages

de type P2, le phage VHML de Vibrio harveyi et le phage phi-CTX de Pseudomonas

aeruginosa, a également été identifiée chez A. lipoferum TVV3. Toutefois, le gène noté E’

(une extension du gène E après un décalage de la traduction en –1) n’a pas été mis en

évidence sur la région séquencée (Christie et al., 2002). Deux autres ORFs codant

potentiellement des protéines de queue de phage homologues à celles du phage P2 (GpI et

GpJ) ont été identifiées à l’extrémité de la séquence du pR1.4, en aval des gènes alpR/alpI, ce

qui suggère que la région entre l’ORF 12 et 25 fait partie d’un prophage. Le séquençage d’une

région située en amont de l’ORF 25 permettrait de déterminer une des bornes de ce prophage

putatif dans le génome de TVV3. A l’opposé, deux ORFs codant potentiellement des

régulateurs transcriptionnels phagiques sont positionnés en amont des gènes alp. La protéine

Ogr, potentiellement codée par l’ORF 7, est impliquée dans la transcription tardive des gènes

du bactériophage P2 d’E. coli alors que la protéine Ner, potentiellement codée par l’ORF 8,

est un répresseur transcriptionnel des gènes phagiques précoces chez le phage Mu d’E. coli

(Kukolj et al., 1989). La protéine Ner serait ainsi impliquée dans la régulation du passage du

cycle lysogénique au cycle lytique (Levin & DuBow, 1989). Le gène codant le régulateur Ogr

est directement situé en aval du gène D chez le phage P2, ce qui suggère que les ORFs 7 et 8

pourraient également faire partie du même prophage. De plus, l’ORF 7 pourrait constituer une

borne du prophage putatif car aucun autre ORF phagique n’a été identifié en aval de celui-ci.

Ces hypothèses impliquent donc que les gènes alpR et alpI feraient aussi partie intégrante de

ce prophage. La présence des gènes alpR/alpI dans un environnement constitué d’ORFs

phagiques suggère que ces gènes aient pu être acquis par la bactérie TVV3 par transfert

horizontal de gènes via transduction. Ce phage pourrait faire partie de la famille des

Myoviridae car l’ensemble des ORFs phagiques identifiés sur la séquence du pR1.4 sont

homologues à des gènes présents dans les génomes de phage de type P2 ou Mu appartenant à

la famille des Myoviridae.