GENES IMPLIQUES DANS LA BIOSYNTHESE DU LIPOPOLYOSIDE DE SHIGELLA FLEXNERI F6S

La figure 13 résume les données que nous avons pu rassembler à propos de la localisation chromosomique des gènes spécifiquement impliqués dans la biosynthèse de la partie polyosidique du lipopolyoside de Sh. flexneri f6S ou de la souche m42-43 (sérotype 2a) de Sh. flexneri (Tl) comparativement aux cartes génétiques d'E. coli K12 (9) et de S. typhi- murium LT2 (26?, 231).

3.1 - Gènes impliqués dans la biosynthèse du polyoside 0.

En préalable à notre approche génétique de la biosynthèse du core du lipopolyoside chez Sh. flexneri F6S, nous avons vérifié la locali­ sation des gènes responsables de la biosynthèse du polyoside 0 par rapport aux données déjà acquises chez quelques autres souches de Sh. flexneri.

Le polyoside 0, porteur des principaux déterminants antigéniques de la bactérie, est construit sur la base d'un polymère linéaire d'unités oligosidiques commun aux différents sérotypes et présent comme tel chez la variante Y (voir introduction en 3.2). Les antigènes de groupe 3,^* lui sont associés (2^5> 133). L'accrochage de glucose(s) en chaîne(s) latérale(s) sur cette structure Y y provoquerait la disparition éventuelle des antigènes de groupe 3,^ et l'apparition de l'un ou l'autre des antigènes de groupe 7,8 et de type I, II, IV, V (tableau U) (205, 255, 251, 157). Les autres facteurs antigéniques que l'on rencontre chez Sh. flexneri, soit l'antigène de type III et l'antigène de groupe 6, résulteraient, eux, de l'acétylation de la structure Y (251).

gènes responsables de la présence des antigènes de type I, II, IV, V ou de groupe 7,8 ont été localisés près du marqueur lac"*" par Luria et Burrous (l6l), ainsi que par Petrovskaya et Bondarenko (205) lors de conjugaisons avec diverses souches Hfr d'E. coli K12 ; de même. Formai et coll. (71) ont mesuré une liaison de l'ordre de 100^ avec le marqueur pro"*^ lors du transfert de l'antigène de type II à E. coli K12 par une souche Hfr de Sh. flexneri sérotype 2a. La perte fréquente des caractères antigéniques V et 7,8 avec le démasquage des caractères 3,^ chez les souches Hfr formées par l'introduction dans

Sh. flexneri F6S de la région F-lac'*' d'E. coli PUx Hfr, de même que chez les quelques recomhinants lac"*” obtenus lors des conjugaisons entre la souche F6S-3 Hfr (-:3,^) et le mutant R F680 F , s'accorde avec cette localisation. Dans plusieurs cas, il est apparu que la manifestation des antigènes 7,8 ou I, II, IV, V était liée à la présence de prophages de conversion (91, 90, 205, 70). Ainsi, un phage PE5 déterminant le caractère V semble coder au moins pour une polyprénylphosphateglucosesynthétase et pour une transférase

(70). Ces prophages convertisseurs s'intégreraient dans la région pro - lac sur le chromosome de Sh. flexneri, en un site que Petrovskaya et Bondarenko désignent par Tp ; les de\ix prophages porteurs des déterminants V et 7»8 pourraient s'y trouver simultanément (205, 157)*

Les réactions d'acétylation correspondant aux antigènes III et 6

(ce dernier éventuellement lié à la présence d'ion prophage de conversion) seraient également déterminées par des gènes de la région pro - lac mais en des sites distincts du site Tp (205).

Antigènes de groupe 3,^ (polyoside Y) : La localisation des gènes rfb responsables de la présence des antigènes de groupe 3,^ chez Sh. flexneri résulte de l'étude du transfert de ce caractère à E. coli Kl2. Chez Sh.

flexneri F6S sérotype 5t> comme chez Sh. flexneri M42-1+3 sérotype 2a (71)» il s'agit de gènes très proches des gènes his (respectivement 95^ et 97^ de liaison mesurée par conjugaison). De même, Petrovskaya et Bondarenko signalent

28,5^ de cotransduction par PI dans le cas d'une souche de sérotype 2a (205). Nous avons constaté l'apparition parallèle des antigènes de groupe 3,^ et d'une réaction avec le sérum spécifique de l'antigène de type IV de Sh. flexneri dans le cas des deux souches réceptrices d'E. coli Kl2 que nous avons utilisées. Or, l'antigène IV ne se manifeste ni chez Sh. flexneri F6S ni chez les souches Hfr dérivées de F6S. En outre, il est très peu

vraisemblable que la région lac - où ont été localisés les gènes codant pour cet antigène - ait été transférée à tous les recombinants his"*” ; de fait, aucune liaison entre les régions Tp(ll) - pro et rfb(3,^) - his n'a été observée chez Sh. flexneri Mi+2-1i3 dans des conditions semblables (71 )•

Faut-il imaginer néanmoins un transfert pendant la conjugaison du déterminant génétique de l'antigène IV, peut-être porté par un plasmide et inapparent

d'effectuer la glucosylation de la structure Y de Sh. flexneri en une structure antigénique correspondant au type IV ? L'on suppose qu'il reste chez Kl2, au moins dans le cas de certaines souches, des gènes qui

intervenaient dans la synthèse du polyoside 0 de l'hypothétique ancêtre S (9). Et nous noterons que des antigènes tels que les antigènes 050, 0129, 0135 et peut-être 025 d'E. coli semblent apparentés aux antigènes 0 de Sh. flexneri

(59, 8, 60, 89, 196b). Un phage convertisseur pour l'antigène de type V de Sh. flexneri a même été isolé chez E. coli 0129 (8).

Des situations et des gènes analogues ont été décrits chez

Salmonella et chez E. coli (267, 289, 231, 237, 2U0, 12ô', 89, 9, 210,196b). Par exemple, la synthèse du facte\ar antigénique 1 de S. typhimurium est liée à la présence du prophage P22, dont le site d'attachement au chromo­ some bactérien est très proche des gènes pro ; d'autre part, des gènes rfb liés aux gènes his déterminent la synthèse des nucléotides des sucres spé­ cifiques du polyoside 0, des transférases responsables de leur addition successive pour former les imités répétitives, éventuellement de l'enzyme de polymérisation de ces unités et probablement d'une enzyme participant à l'attachement du polyoside 0 au core. Ils semblent fonctionner à un niveau constant, relativement peu élevé, quelles que soient les conditions de culture des bactéries ; les mécanismes de régulation sont encore mal définis (267, 289).

Il faut signaler que des gènes supplémentaires ont encore été identifiés comme spécifiquement nécessaires à la biosynthèse du polyoside 0

chez certains sérogroupes de Salmonella ou chez des souches d'E. coli : rfc (près de trp) pour la polymérisation de certaines unités oligosidiques répétitives (267), rfe (près de ilv) probablement pour la formation d'un intermédiaire servant d'amorce à la synthèse de chaînes 0 (9^), rft (près de purE) comme rfe et rff (près de ilv) pour l'accrochage au core de chaînes polyosidiques moins spécifiques lors de circonstances parti­ culières (267, 2UU, 168, 290).

3.2 - Gènes impliqués dans la biosynthèse du core.

Le transfert par conjugaison du caractère rntl"*" de Sh. flexneri F6S“3 Hfr à E. coli F50i+ F s'accompagne du remplacement du core RI de la souche F50U par le core R3 de F6S chez 53

%

des recombinants. Ce transfert situe donc près d'une région mtl des gènes nécessaires à la biosynthèse d'un core de spécificité R3. (La spécificité d'un core, liée à sa constitution chimique, se caractérise généralement par la sensibi­ lité aux phages et/ou par les propriétés sérologiques). Selon la terminologie établie chez Salmonella (231 ) comme chez E. coli (9)5 nous nommons ces gènes rfa. La mutation rfa-T, que nous avons étudiée dans la souche Sh. flexneri F680, empêche l'accrochage du troisième glucose à la fin de la biosynthèse du core. Elle affecte donc vraisemblablement une glucosyltransférase spécifique. Sa fréquence de réversion de l'ordre de

5.10 par bactéri-e et par génération fait penser à une mutation ponctuelle. Les résultats de nos expériences de conjugaison et de transduction entre la souche F6S et son mutant F680 localisent cette mutation rfa-7 à environ

1 min de notre mutation mtl de référence sur le chromosome de Sh. flexneri f6s.

Ces résultats sont comparables avec ceux du transfert à E. coli K12 des gènes rfa responsables de la synthèse d'une core de spécificité RI

chez Sh. dysenteriae et Sh. newcastle: ces gènes sont cotransduits avec pyr e"*” par Plkc à la fréquence d'environ

20-2^% {2k3),

ce qui les situerait à un peu moins d'1 min de distance vis-à-vis de ce marqueur, lui-même

à un peu plus d'1 min des gènes mtl chez K12.

Chez Salmonella, de nombreux gènes et fonctions rfa ont été étudiés (267,289,231,232,12T). La plupart de ces gènes, et notamment ceux qui déterminent les glucosyltransférases I et II, se localisent à 79 min sur le chromosome, entre les gènes mtl et pyr E. D'autre part, des mutations concernant la phosphorylation du core, la présence d'heptose ou

le transfert du galactose I affectent des gènes rfa à 77 min et à 8^+ min (231 ).

Chez E. coli, plusieurs mutations empêchant la synthèse d'un core RI ont été localisées par conjugaison près du marqueur rntl"*" (2^0 ) et,

RI ont été cotransduits avec le marqueur pyr e"*" par Plkc à la fréquence d'environ ^5

%

(2^3 )• De même ,deux mutations rfa ont été situées entre mtl (80 min) et ilv (83 min) lors d'expériences de conjugaison chez

E. coli K12

{6h

); en outre, le transfert par conjugaison à une souche E. coli de core RI d'un core de spécificité K12 a permis de localiser ces gènes rfa dans la séquence xyl - mtl - rfa - ilv à environ 1 min des gênes mtl

( 237).

Par ailleurs, nous avons aussi obtenu chez Sh. flexneri f6S des mutations provoquant simultanément l'incapacité de fermenter le galactose et l'apparition d'un chimiotype Rd. Il s'agit vraisemblablement de mutations qui empêchent la synthèse d'uridinediphosphoglucose, intermédiaire commun à l'utilisation du galactose comme source d'énergie et à l'accrochage de glucose au cours de la formation du lipopolyoside. En effet, certains gênes, tels ceux de la biosynthêse de l'uridinediphosphogalactose (gai E) et de 1'uridinediphosphoglucose (gai U), participent à la fois à la

biosynthêse du lipopolyoside et à d'autres fonctions métaboliques importantes chez Salmonella et E. coli (20l); ils sont dissociés des régions rfa et rfb

11+1+. 3.3 - Lipopolyoside d'un hybride Sh. flexneri F6S - E. coli K12.

Si l'on ne détecte pas la présence d'antigène 0 chez E. coli K12 ( 126 )> il semble bien par contre que son lipopolyoside contienne un core complet (237)* El en effet^malgré la différence entre les cores d'E. coli K12 et de Sh. flexneri f6S, la conjugaison d'E. coli K12 P4x Hfr avec le mutant rfa-7 F680 CSD F peut rétablir le phénotype S de Sh. flexneri f6S sérotype 51>. Les recombinants S sont stables et plusieurs d'entre eux présentent une modification des exigences nutritives par rapport aux souches parentales. La région rfa"*" d'E. coli pourrait donc s'intégrer dans le chromosome de Sh. flexneri. Cette région rfa"*" paraît fonctionnelle dans les hybrides et contribue à la présence de lipopolyoside S.

Alors que l'introduction des gènes du polyoside 0 spécifique de S. typhimurium dans des bactéries E. coli Kl2 ne s'est montrée fonctionnelle que s'il y avait eu transfert préalable de la région des gènes du core de Salmonella ( 126), plusieurs travaux font penser à la possibilité de

l'attachement à un core donné, de Sh. flexneri ou d'E. coli, d'un polyoside

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