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Penaud, Stéphanie (2006) Analyse de la séquence génomique et Etude de l'adaptation à l'acidité de L. delbrueckii ssp. bulgaricus ATCC11842. Doctorat Génétique moléculaire, INAPG 2006INAP0013.
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Résumé
Le travail décrit dans cette thèse a commencé à un moment où peu de données génétiques sur Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus (L. bulgaricus) étaient disponibles. Le séquençage du génome de la souche ATCC 11842, en collaboration avec le Génoscope, était en cours. La première partie de cette thèse décrit le travail effectué sur l'annotation et l'analyse du génome.
Cette dernière suggère que L. bulgaricus est en voie de spécialisation à une niche écologique restreinte, le milieu lait. Elle révèle également que L. bulgaricus possède peu de systèmes de régulation et de résistance aux stress environnementaux. Ces résultats nous ont conduit à faire l'hypothèse que L. bulgaricus serait un bon modèle pour identifier les mécanismes essentiels pour l'adaptation à l'acidité (ATR).
La deuxième partie de la thèse décrit les études menées sur l'ATR de L. bulgaricus par différentes approches complémentaires. Les résultats transcriptomiques mettent en évidence que l'expression de 20% des régulateurs ainsi que celle de 50% des transporteurs d'ions de L.
bulgaricus est modifiée par l'ATR. En revanche, aucun des 5 facteurs s ni des 5 systèmes à deux composants du génome ne présente une expression variable. L'analyse protéomique par électrophorèse bidimensionnelle révèle 19 protéines dont l'abondance est affectée par l'ATR, parmi lesquelles les protéines chaperons et des protéines impliquées dans la biosynthèse des acides gras. L'ensemble des résultats suggère que l'ATR de L. bulgaricus fait intervenir de multiples régulateurs, des phénomènes d'atténuation de la transcription, et des régulations posttranscriptionnelles et post-traductionnelles. Ces résultats préliminaires nécessitent cependant des analyses complémentaires pour déterminer quelle partie des réponses visualisées est réellement à la base de la résistance accrue à l'acidité acquise après adaptation.
| Type d'EPrint: | Thèse (Doctorat) |
|---|---|
| Directeur de Mémoire: | Maguin, Emmanuelle |
| Date: | Juillet 2006 |
| Jury de Mémoire: | Meunier, Jean-Claude et Guzzo, Jean et Ritzenthaler, Paul et Smokvina, Tamara et van de Guchte, Maarten |
| Ecole Doctorale: | ED 435 AGRICULTURE, ALIMENTATION, BIOLOGIE, ENVIRONNEMENTS ET SANTE |
| Discipline: | Génétique moléculaire |
| Fonds: | INAPG INAPG |
| Institution: | INAPG |
| Sujets: | 7. Sciences de la vie et ingénierie du vivant |
| Mots-clés libres: | Génome, Adaptation acide, Transports d'ions, Bactéries lactiques, Régulation |
| Code ID: | 2283 |
| Déposé par : | Nadine Pontal |
| Déposé le : | 03 Avril 2007 |
Table des Matières
Liste des principales abréviations - 5
INTRODUCTION - 7
1. LES BACTÉRIES LACTIQUES, UN GROUPE COMPLEXE ET HÉTÉROGÈNE - 9
1.1. DES BACTÉRIES UTILES À L'HOMME - 9
1.1.1. Une utilisation millénaire - 9
1.1.2 .Caractéristiques générales des Bactéries Lactiques - 10
1.1.3. Utilisation industrielle des bactéries lactiques - 10
1.1.4. Des bactéries commensales de l'homme - 11
1.2. CLASSIFICATION ET TAXONOMIE - 13
1.3. LES LACTOBACILLES: UN GENRE REPRÉSENTATIF DE LA DIVERSITÉ DES BL - 16
1.3.1. Diversité génétique - 16
1.3.2. Diversité des habitats - 17
1.3.3. Effets des lactobacilles sur la santé - 18
1.3.4. Le groupe acidophilus - 22
2. APPORTS DE LA GÉNOMIQUE SUR L'ÉTUDE DES BACTÉRIES LACTIQUES - 24
2.1. GÉNOMIQUE ET GÉNOMIQUE COMPARATIVE DES CAPACITÉS D'ADAPTATION DES SOUCHES - 24
2.1.1. Informations issues d'un génome - 24
2.1.1.1. Structure du génome - 24
2.1.1.2. Capacités métaboliques - 26
2.1.2. Comparaison de génomes - 27
2.1.3. Génome minimal et ancêtre commun - 31
2.2. RECONSTRUCTION DES RÉSEAUX DE RÉGULATION - 34
2.2.1. Généralités sur les systèmes de régulation transcriptionnelle - 34
2.2.2. Identification de régulons - 37
3. LES RÉPONSES AUX STRESS - 38
3.1. RÉGULATION DES MÉCANISMES DE RÉSISTANCE AU STRESS - 38
3.1.1. La réponse générale au stress - 38
3.1.2. Le stimulon de réponse au stress thermique: exemple de régulons coordonnés - 39
3.1.3. Les BL et la régulation des réponses aux stress - 41
3.2. LE STRESS ACIDE - 43
3.2.1. Effets de l'acide lactique sur les bactéries - 43
3.2.2. Mécanismes de résistance au stress acide des BL - 43
3.2.2.1. Maintien de la force protomotrice - 44
3.2.2.2. Production de composés alcalins - 49
23.2.2.3. Modifications de l'enveloppe cellulaire - 51
3.2.2.4. Prise en charge des protéines dénaturées - 52
3.2.2.5. Réparations de l'ADN - 53
4. L. DELBRUECKII SSP. BULGARICUS - 55
RESULTATS - 57
PARTIE I: ANALYSE DU GENOME DE L. BULGARICUS ATCC11842 - 57
1. INTRODUCTION - 59
2. ANNOTATION DU GÉNOME - 59
2.1. AGMIAL, PRÉSENTATION ET ÉVOLUTION DE LA PLATEFORME D'ANNOTATION - 59
2.1.1. Présentation d'Agmial - 60
2.1.2. Validation des annotations - 64
2.2. COMPARAISON ERGO/AGMIAL - 69
2.2.1. Prédiction de gènes - 69
2.2.2. Annotation automatique - 69
2.2.3. Reconstructions métaboliques - 70
3. ANALYSE DES DONNÉES GÉNOMIQUES - 70
3.1. CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES DES CDS - 70
3.2. CAPACITÉS MÉTABOLIQUES - 73
3.2.1. Métabolisme des acides aminés - 73
3.2.2. Métabolisme des bases azotées - 74
3.3. LES SYSTÈMES DE RÉGULATION TRANSCRIPTIONNELLE - 74
3.3.1. Les facteurs sigma - 74
3.3.2. Les systèmes à deux composants - 77
3.3.3. Les régulateurs - 78
3.4. PROPRIÉTÉS PROBIOTIQUES ET SURVIE DANS LE TRACTUS DIGESTIF - 79
3.5. LES FONCTIONS IMPLIQUÉES DANS LES RÉPONSES AU STRESS - 81
3.5.1. Le stress thermique - 81
3.5.1.1. Le stress hyperthermique - 81
3.5.1.2. Le stress hypothermique - 84
3.5.2. Le stress oxydant - 85
3.5.3. Réparation des lésions ADN: le système SOS - 87
3.5.4. Le stress osmotique - 88
3.5.5. Le stress acide - 90
3.6. CONCLUSION - 91
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