Étude de la variation de phase des fimbriae F1651, Pap et CS31A et de l'impact des régulateurs homologues de PapI

Abstract

Les Escherichia coli pathogènes extra-intestinaux (ExPEC) sont responsables d’une grande variété de maladies. Plus particulièrement, certaines souches ExPEC, du sous-groupe d’E. coli uropathogènes, sont porteuses de fimbriae de type P. Cette famille d’adhésines est soumise à une régulation transcriptionnelle appelée variation de phase; un mécanisme du tout ou rien. Il s’agit d’une compétition entre deux protéines régulatrices : la Dam méthylase et la nucléoprotéine Lrp. Ce mécanisme est aussi soumis à l’influence des régulateurs locaux PapB et PapI, deux régulateurs essentiels. Afin d’étudier PapI et ses homologues ainsi que leur impact sur la variation de phase des fimbriae F1651, Pap et CS31A. Grâce à une fusion chromosomique entre la région régulatrice de clp et les gènes lacZYA, nous avons étudié l’effet, en trans, de PapI et FooI qui ont pu restaurer la variation de phase avec une forte tendance pour la phase OFF. Pour étudier l’action de ces protéines sur foo et pap, nous avons utilisé un système utilisant gfp comme gène rapporteur de l’activité des promoteurs des opérons pap et foo. Cela a permis d’observer la variation de phase au niveau cellulaire par cytométrie en flux et en temps réel par microscopie à fluorescence. Ces expériences ont confirmé que la population de cellules F1651 positives a un phénotype d’expression de F1651 partielle alors que les cellules Pap sont en majorité en phase OFF. PapI et FooI n’ont pas la même influence sur la variation de phase, puisque FooI favorise une plus grande fréquence de variation de phase.

Escherichia coli extra-intestinal pathogenic (ExPEC) are responsible for a wide variety of diseases. Particularly ExPEC strains from the subset called uropathogenic E.coli (UPEC) are carrying fimbriae type P. This adhesin family is subject to transcriptional regulation called phase variation, an all or nothing mechanism. It is a competition between two regulatory proteins: the Dam methylase and the nucleoprotein Lrp. This mechanism is also under the influence of the local regulators PapB and PapI. These two regulators are essential to the phase variation. We therefore sought to investigate PapI and its homologs and their impact on the phase variation of fimbriae F1651, Pap, and CS31A. By means of a chromosomal fusion between the regulatory region of clp gene and lacZYA, we studied the effect in trans of PapI and FooI which could restore the phase variation with a strong tendency to phase OFF. To study the action of PapI and FooI, we used a system with gfp as a reporter gene in operons pap and foo. This allowed the observation of the phase variation at the cellular level by flow cytometry and real-time fluorescence microscopy. These experiments confirmed that the population of F165 positive cells have a partial expression state whereas Pap cells mostly have an OFF expression state. We also confirmed that FooI and PapI do not have the same influence on phase variation and that FooI promotes greater frequency of phase variation.