Genèse des arrangements de prophages conférant sa toxigénicité à Vibrio cholerae

Le bactériophage filamenteux lysogénique CTX (Cholera ToXin) encodant la toxine cholérique est responsable de la pathogénicité de la bactérie Vibrio cholerae, responsable du Choléra. CTX s'intègre au chromosome de son hôte en exploitant la machinerie Xer de l'hôte. Plusieurs autres éléments utilisant ce mécanisme sont retrouvés dans le génome des souches pandémiques de V. cholerae. Appelés IMEX (Integrative Mobile Elements exploiting Xer), ils sont tous insérés au site dif où agissent les recombinases à tyrosine XerC et XerD, et forment des arrangements de prophages pouvant varier en fonction du nombre, de l'ordre et des types d'IMEX. L'analyse de ces arrangements a toutefois permis de dégager des particularités communes à toutes les souches. Ma thèse cherche à expliquer certaines de ces observations en révélant de nouveaux aspects du cycle de vie des IMEX. Le bactériophage satellite TLCΦ (Toxin-Linked Cryptic) est un IMEX invariablement retrouvé en amont de CTX. Il a été proposé que son intégration en premier restore la fonctionnalité d'un site dif ancestral, permettant l'intégration de CTX. Cependant, j'ai montré que le site dif ancestral est fonctionnel. Il permet l'intégration de CTX au même niveau que le site reformé par TLC. J'ai ensuite cherché une autre raison pour expliquer la présence de TLC dans les souches pandémiques. La protéine XafT encodée par TLC est requise pour son intégration en stabilisant le complexe de recombinaison Xer. Mes résultats montrent que XafT est capable d'améliorer la réaction d'intégration de CTX. Cette protéine pourrait être le facteur apporté par TLC facilitant la conversion toxigénique de V. cholerae. De plus, j'ai identifié un nouveau facteur d'activation de Xer encodé par l'IMEX VGJΦ améliorant drastiquement sa propre intégration. J'ai montré que cette protéine, appelée XafV, était également capable d'améliorer l'intégration de CTX. Ces résultats apportent de nouvelles informations sur le mode d'action des protéines Xaf et révèlent que les différents IMEX ont la capacité de coopérer au niveau de la réaction d'intégration. Dans un second temps, je me suis intéressé à la particularité des souches pandémiques de toujours présenter deux copies de CTX intégrées en tandem. Des travaux antérieurs ont montré que cela permet la réplication de CTX depuis le chromosome, essentielle pour sa sortie de lysogénie. Cependant, le mécanisme par lequel CTX s'établit dans cette configuration n'a pas été exploré. J'ai d'abord mis en évidence une boucle de régulation positive par le SOS, permettant une réplication suffisante de CTX dans une souche sauvage. La production d'ADN simple brin par la réplication en cercle roulant semble activer la réponse SOS, ce qui active en retour la réplication de CTX. J'ai également montré que la réplication était entièrement abolie dans une souche possédant deux copies de CTX intégrées, indiquant que la réplication de CTX est limitée à deux copies pour un chromosome. De plus, cette capacité de réplication est couplée à un fort taux d'intégration en deux copies. La capacité d'intégration de CTX est fortement diminuée en absence de recA, lorsqu'on inactive la boucle réplicative. Ces résultats montrent que la régulation de la réplication de CTX permet un maintien de la forme réplicative jusqu'à l'intégration en tandem dans le chromosome. Pris ensemble, mes résultats éclairent deux aspects de la biologie des IMEX de Vibrio cholerae, qui sont fortement liés à l'évolution de la pathogénicité de cette bactérie.