7.1 Impact de l’hôte sur la régulation des éléments
Bien que les ICE codent l’ensemble des fonctions nécessaires à leur maintien et à leur propagation, différentes études ont montré que l’activité de certains ICE peut
être modulée par la cellule hôte. Ainsi, les taux d’excision et de réplication d’ICESt3
sont différents en fonction de la souche de S. thermophilus (Carraro et al. 2011). Cela indique que certains facteurs d’hôte peuvent jouer un rôle dans la fonctionnalité des ICE.
Certaines protéines associées au nucléoïde comme IHF (« Integrated Host Factor »), Fis (« Factor for inversion stimulation ») ou HU (« heat unstable » ou encore « histone-like protein ») (Swinger and Rice 2004), modulent la structure du chromosome et peuvent influencer l’activité de divers plasmides et bactériophages. Ainsi, la protéine IHF est requise pour l’intégration et l’excision du phage λ tandis que Fis stimule son excision (Freundlich et al. 1992; Esposito and Gerard 2003; Ortega and Catalano 2006; Papagiannis et al. 2007). De même, IHF stimule la coupure au
niveau d’oriT par la relaxase et participe à la régulation du module de conjugaison
chez le plasmide F (Nelson et al. 1995).
SXT se transfère à plus haute fréquence entre deux souches d’E. coli qu’entre deux
souches de V. cholerae. De plus, la protéine IHF est requise pour le transfert de SXT
entre deux souches de V. cholerae, mais non pour un transfert entre souches d’E. coli
(McLeod et al. 2006). La protéine IHF pourrait ainsi faciliter le transfert de nombreux ICE.
De même, Tn916 se transfère vers Lactococcus lactis mais est incapable de s’exciser ou de se transférer à partir de cet hôte. Cela suggère que chez cette bactérie, des facteurs d’hôte importants manquent (Marra et al. 1999). L’excision de Tn916 chez
67 La majorité des séquences d’ADN acquises par transfert horizontal présente un taux en A+T supérieur au reste du génome. Certaines bactéries produisent des protéines qui vont cibler spécifiquement ces régions et réprimer leur expression. Les protéines de la famille H-NS des protéobactéries ou de la famille Lsr2 des actinobactéries régulent ainsi les éléments nouvellement acquis (Will and Frost 2006; Ali et al. 2012).
Chez B. subtilis, la protéine Rok, analogue fonctionnel des protéines H-NS, est un répresseur de la mise en place de la compétence et de diverses fonctions extracellulaires (Hoa et al. 2002; Albano et al. 2005). Rok se fixe sur les régions riches
en A+T en particulier sur ICEBs1, ce qui réprime son excision. La délétion du gène
rok induit une augmentation d’un facteur 4 de l’excision d’ICEBs1 (Smits and
Grossman 2010). Ainsi, Rok maintient ICEBs1 quiescent dans le génome contribuant
ainsi à sa stabilité.
Le complexe protéasique ClpPX, très conservé chez les bactéries, joue un rôle dans de nombreux processus cellulaires tels que la dégradation de protéines endommagées ou le contrôle de la stabilité et de l’activité de certains régulateurs transcriptionnels (Frees et al. 2007). Elle joue de fait un rôle dans la régulation de divers prophages. (Laachouch et al. 1996; Frees et al. 2007). De même, de nombreux ICE possèdent des régulateurs de type cI ou cI-like dont la régulation pourrait être
modulée par le complexe ClpXP. Une étude globale du génome de S. mutans a
montré une modulation de l’activité trancriptionnelle de l’ICE putatif TnSmu1 dans
un contexte mutant ClpPX (Chattoraj et al. 2010). De plus, des travaux préliminaires chez B. subtilis, ont montré que, dans un contexte mutant clpP, la quantité de protéase ImmA augmente (Bose and Grossman 2011). L’augmentation de la quantité de cette protéine cause la dérépression de l’expression des gènes d’ICEBs1.
7.2 Impact de l’ICE sur la régulation de la cellule
ICEclc ne possède pas de régulation croisée avec les réseaux de régulation de
son hôte P. aeroginosa (Gaillard et al. 2008). Toutefois, d’autres ICE vont, par leur présence ou en codant des fonctions spécifiques, influencer la régulation de la cellule qui les porte.
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Ainsi, les ICE de la famille de Tn916 peuvent augmenter les zones
hémolytiques des cellules lorsqu’ils sont intégrés dans le plasmide pAD1. Ce plasmide code en effet une propriété hémolytique basée sur un système à deux composants (Clewell et al. 1988; Ike et al. 1992). Une étude menée sur la souche
Bacteroides thetaiotaomicron 5482 montre que l’ICE CTnDOT régule de nombreux gènes chromosomiques via les protéines régulatrices RteA et RteB codées par l’élément (Moon et al. 2007).
Par ailleurs, chez E. coli et V. cholerae, le transfert simple brin de trois plasmides conjugatifs et d’ICE SXT provoque l’activation de la protéine RecA qui clive alors LexA et induit la réponse SOS (Wozniak and Waldor 2010). La réponse SOS va avoir un impact non seulement sur l’élément lui-même en permettant notamment de créer des éléments hybrides via l’échange de modules mais aura également un impact sur les intégrons (Cambray et al. 2011). Le clivage de LexA déréprime l’intégrase des intégrons ce qui amène à la capture de nouvelles cassettes et à la modification de l’ordre des cassettes présentes et donc modifie le profil de résistance de la cellule. Enfin, la réponse SOS a un impact direct sur la cellule en induisant de larges réarrangements chromosomiques ou des mutagénèses.
Enfin, certains ICE vont produire des messagers intracellulaires qui vont induire un changement de style de vie de la bactérie. Chez de nombreuses bactéries, dont V. cholerae, la transition entre un mode de vie libre où la bactérie est mobile et une vie en biofilm est contrôlé par un second messager ubiquitaire, le dimère cyclique de guanosine monophosphate (di-c-GMP). Le niveau de di-c-GMP est régulé par un réseau complexe impliquant des diguanylate cyclases (DGC) qui produisent le composé et par des phosphodiestérases qui le dégradent (Jenal and Malone 2006). Trois ICE de V. cholerae ou V. fluvialis, appartenant à la famille SXT/R391, codent deux DGC chacun, DgcK et DgcL. La délétion de ces gènes augmente la mobilité de l’hôte. Au contraire, la surexpression des deux protéines réduit la mobilité cellulaire et favorise la formation de biofilm. Cette régulation aurait un impact sur la survie de l’hôte en augmentant sa capacité à former des biofilms lorsque nécessaire. De même elle confère un avantage à l’élément, car la croissance en biofilm favorise le contact entre cellules et la propagation de l’ICE (Bordeleau et al. 2010).
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