Academic literature on the topic 'Eléments intégratifs conjugatifs (ICE)'

Des analyses de génomes avaient suggéré que de nombreux îlots génomiques bactériens seraient des éléments intégratifs conjugatifs (ICE) ou des éléments en dérivant. Les ICE s'excisent sous forme circulaire par la recombinaison site-spécifique, se transfèrent par conjugaison et s'intègrent chez une cellule réceptrice. Les éléments de ce type sont très abondants aux seins des génomes de bactéries et d'archées. Divers îlots génomiques apparentés sont intégrés dans l'extrémité 3' de l'ORF fda chez plusieurs souches de Streptococcus thermophilus. Cette famille inclut 2 éléments intégratifs potentiellement conjugatifs, dont ICESt3, et 4 éléments qui dérivent d'ICE par délétion, les CIME (cis mobilizable elements). Ce travail a montré qu'ICESt3 se transfère entre souches de S. thermophilus et entre espèces proches. Cet élément est le premier élément conjugatif identifié chez ce streptocoque. Le transfert d'ICESt3 vers une cellule portant un ICE ou un CIME intégré a conduit à l'accrétion site-spécifique d'ICESt3 et d'un îlot génomique apparenté. À partir de cellules portant un tandem CIME-ICE, le co-transfert du CIME et de l'ICE ainsi que le transfert du CIME seul ont été obtenus, démontrant la mobilisation conjugative d'un CIME par ICESt3. Ainsi, les îlots génomiques de S. thermophilus évoluent par accrétion site-spécifique et mobilisation conjugative. Par ailleurs, une analyse de séquences disponibles dans les bases de données et une analyse bibliographique suggèrent très fortement que les CIME sont très répandus et que les événements d'accrétion site-spécifique entre îlots génomiques jouent un rôle important dans l'évolution bactérienne<br>Analyses of genomes had suggested that numerous bacterial genomic islands would be integrative conjugative elements (ICEs) or elements deriving from them. ICEs excise under a circular form by site-specific recombination, transfer by conjugation, and integrate in a recipient cell. The type of elements is very widespread in genomes of bacteria and archaea. Various related genomic islands are integrated at the 3' of the fda ORF in different Streptococcus thermophilus strains. This family includes 2 integrative and potentially conjugative elements, of which ICESt3, and 4 elements deriving from ICEs by deletion and named CIMEs (cis mobilizable elements). This work has demonstrated that ICESt3 transfers between S. thermophilus and related species. This element is the first conjugative element identified in this streptococcus. The ICESt3 transfer to a cell already carrying an ICE or a CIME leads to the characterization of site-specific accretions of ICESt3 and a related genomic island. Using donor cell harboring a CIME-ICE tandem, the co-transfer of the CIME and the ICE, the transfer of the ICE and the transfer of the only CIME were obtained, demonstrating conjugative mobilization of a CIME by ICESt3. Thus, the genomic islands from S. thermophilus evolve by site-specific accretion and conjugative mobilization. Moreover, an analysis of sequences from databases and an analysis of literature strongly suggest that CIMEs are widespread and that site-specific accretions between genomic islands play a key role in bacterial evolution

Mycoplasma agalactiae est responsable de l'agalactie contagieuse, maladie des petits ruminants difficilement contrôlée et figurant sur la liste de l’OIE. Afin d’évaluer la diversité génétique de ce pathogène, 101 isolats ont été comparés par trois techniques (VNTR, RFLP, répertoire vpma). Les résultats révèlent une grande homogénéité génétique dont la souche type PG2 est représentative. Quelques isolats font exception telle la souche 5632 que nous avons séquencée et analysée ici. La comparaison des génomes et des protéomes entre 5632 et PG2 indiquent que la plasticité de ces génomes est liée à d’importants échanges d'ADN et à la présence de nombreux éléments génétiques mobiles (10% du génome). Ces analyses révèlent également une forte dynamique au sein de répertoires de gènes codant des protéines de surfaces. Pour les mycoplasmes, bactéries minimales dépourvues de paroi, ces évènements ont certainement joués un rôle dans leur survie et leur adaptation à des hôtes complexes<br>Mycoplasma agalactiae is responsible of contagious agalactia, a disease of small ruminants that is still difficult to control and is listed by the OIE. In order to evaluate the genetic diversity of this pathogen, 101 isolates were compared using three techniques (VNTR, RFLP, vpma repertoire). Results revealed a high genetic homogeneity with the PG2 type strain as representative. Some isolates however diverged such as the 5632 which was sequenced and analysed here. Whole comparative genomic and proteomic analyses of the 5632 and PG2 strains indicate that their genomic plasticity resides in important genes flux and in the presence of several mobile genetic elements (10% of the genome). These analyses also revealed that specific loci encoding repertoire of surface proteins are highly dynamic. For these minimal bacteria that lack a cell-wall, these events have most likely played a major role in their survival and adaptation to complex hosts

Les mycoplasmes sont des bactéries à petit génome dérivées d’ancêtres à Gram positif par une succession de pertes de matériel génétique. Il a longtemps été considéré que la réduction génétique était la seule force régissant l’évolution de ces bactéries, cependant, des transferts horizontaux de grandes régions chromosomiques au sein et entre les espèces de mycoplasmes ont été récemment mis en évidence. Des éléments conjugatifs et intégratifs (ICE) découverts chez certaines espèces de mycoplasme pourraient être à l’origine de ces transferts. Ces ICEs codent les systèmes nécessaires pour leur excision, leur transfert conjugatif et leur intégration dans la cellule receveuse.Mycoplasma hominis est un mycoplasme commensal des voies génitales qui peut être responsable d’infections gynécologiques, d’infections néonatales et d’infections extragénitales. L’analyse préliminaire de génomes de M. hominis avait montré la présence de régions codantes caractéristiques des ICEs. Les objectifs de cette thèse étaient de rechercher et caractériser les ICEs chez 12 isolats cliniques de M. hominis entièrement séquencés et de déterminer la prévalence de ces ICEs au sein de l’espèce M. hominis. Pour cela, une étude rétrospective sur une période de 6 ans a été menée sur des isolats cliniques obtenus au CHU de Bordeaux. Les concentrations minimales inhibitrices des tétracyclines et des fluoroquinolones ainsi que les mécanismes de résistance ont été déterminés, permettant de disposer d’une collection d’isolats cliniques caractérisés pour l’étude des ICEs.Des ICEs de près de 30 kpb ont été trouvés en une ou plusieurs copies dans sept des 12 souches de M. hominis séquencées. Seulement cinq de ces ICEs semblaient fonctionnels puisqu’une forme circulaire a pu être détectée. Tous les ICEs de M. hominis présentaient une structure similaire avec un module spécifique de M. hominis d’environ 4-kpb, codant des protéines ayant des caractéristiques structurelles similaires à des effecteurs TAL (transcription activator-like), impliqués dans la reconnaissance de nucléotides et dans la transduction de signaux chez les bactéries symbiotiques. La caractérisation des mécanismes de résistance aux antibiotiques des isolats cliniques de M. hominis collectés au CHU de Bordeaux nous a permis de disposer d’une collection de 183 isolats isolés entre 2010 et 2015, parmi lesquels 14,8% étaient porteur du gène tet(M) responsable de la résistance aux tétracyclines, 2,7% étaient résistant à la lévofloxacine et 1,6% étaient résistants à la moxifloxacine par mutation des gènes de la topoisomérase IV et de l’ADN gyrase. Le screening de 120 de ces isolats cliniques a révélé une prévalence élevée des ICEs dans l’espèce M. hominis, mesurée à 45%. Il n’y avait pas de prédominance des ICEs dans les isolats portant le gène tet(M), suggérant que les ICEs n’étaient pas responsables de la dissémination de la résistance à la tétracycline.Des expériences complémentaires de conjugaison seront nécessaires pour confirmer la fonctionnalité des ICEs retrouvés dans l’espèce M. hominis. Cependant, la forte prévalence et le caractère très conservé des ICEs chez M. hominis suggèrent que ces ICEs pourraient conférer un avantage sélectif pour la physiologie ou la physiopathologie de la bactérie. Ce travail ouvre ainsi la voie à de futures études qui permettront une meilleure compréhension des transferts horizontaux de gènes et des facteurs de virulence chez M. hominis<br>Mycoplasmas are small-genome bacteria derived from Gram-positive ancestors by a succession of genetic material losses. It has long been considered that genetic reduction was the only force governing the evolution of these bacteria, however, horizontal transfers of large chromosomal regions within and between mycoplasma species have recently been reported. Conjugative and integrative elements (ICE) found in some species of mycoplasma may be responsible for these transfers. These ICEs encode the systems necessary for excision, conjugative transfer and integration into a recipient cell.Mycoplasma hominis is a commensal genital mycoplasma that can be responsible for gynecological infections, neonatal infections and extragenital infections. Preliminary analysis of M. hominis genomes had showed the presence of coding regions characteristic of ICEs. The objectives of this thesis were to search for and characterize ICEs in one reference strain and 11 fully sequenced M. hominis clinical isolates and to determine the prevalence of these ICEs in the M. hominis species. To do so, a retrospective study over a period of 6 years was conducted on clinical isolates collected at the Bordeaux University Hospital. The minimum inhibitory concentrations of tetracyclines and fluoroquinolones as well as resistance mechanisms were determined, providing a collection of clinical isolates characterized for the study of ICEs.ICEs of 27-30 kpb were found in one or two copies in seven of the 12 M. hominis sequenced strains. Only five of these ICEs seemed functional since circular forms of extrachromosomal ICE were detected. All M. hominis ICEs exhibited a similar structure consisting of a 4.0-5.1 kb module composed of five to six juxtaposed CDSs, encoding proteins that share common structural features with transcription activator-like (TAL) effectors, involved in polynucleotide recognition and signal transduction in symbiotic bacteria. The characterization of antibiotic resistance mechanisms in M. hominis clinical isolates collected at Bordeaux University Hospital enabled us to obtain a collection of 183 isolates isolated between 2010 and 2015, of which 14.8% harbored the tet(M) gene responsible for tetracycline resistance, 2.7% were resistant to levofloxacin and 1.6% were resistant to moxifloxacin by mutation in topoisomerase IV and DNA gyrase genes. Screening of 120 of these clinical isolates revealed a high prevalence of ICEs in M. hominis, measured to be 45%. The proportion of ICEs was not higher in isolates carrying the tet (M) gene, suggesting that ICEs were not responsible for the spread of tetracycline resistance.Additional mating experiments will be necessary to confirm the functionality of the ICEs found in the M. hominis species. However, the conserved and specific structure of M. hominis ICEs and the high prevalence in clinical strains suggest that these ICEs may confer a selective advantage for the physiology or pathogenicity of the bacteria. This work opens the way for future studies that will provide a better understanding of horizontal gene transfers and virulence factors in M. hominis

Les éléments intégratifs conjugatifs (ICE) sont des éléments génétiques mobiles se transférant horizontalement d’une bactérie à une autre. Les ICE sont porteurs de gènes adaptatifs pouvant significativement améliorer le fitness de la bactérie hôte et permettre son adaptation à de nouvelles niches écologiques. Lors de ces travaux, des ICE apparentés à ICESt3 ont été retrouvés chez la bactérie commensale et pathogène opportuniste Streptococcus salivarius. Les analyses in silico réalisées ont démontré la diversité des ICE de cette famille, notamment au niveau de leurs modules de recombinaison, de régulation mais aussi de leurs gènes adaptatifs potentiellement mis à disposition de la communauté microbienne orale et digestive de l’Homme. La fonctionnalité de deux de ces ICE a été mise en évidence expérimentalement à travers l’évaluation de la capacité de ces éléments à se transférer intra- et inter-spécifiquement. Ces travaux ont également permis l’identification de facteurs d’hôte influençant la mobilité d’ICESt3, révélant ainsi l’importance, pour le transfert et l’acquisition de cet ICE, des molécules de surface telles que les lipoprotéines, les acides téichoïques et les exopolysaccharides. En conclusion, il a été démontré que les éléments de la famille ICESt3 participent à l’évolution du génome chez différentes espèces de streptocoques et aux échanges génétiques entre bactéries issues de l’alimentation et bactéries de la flore digestive humaine. Enfin, ces travaux ont contribué à une meilleure compréhension des mécanismes et des facteurs d’hôte influençant la mobilité de ces éléments génétiques mobiles<br>Integrative Conjugative Elements (ICEs) are mobile genetic elements that can be horizontally transferred from a bacterium to another, eventually regardless of the species or any other classification, allowing them to benefit from a broad host spectrum. ICEs can carry adaptive genes that can significantly improve the bacterial fitness and allow its adaptation to new ecological niches. In this work, ICEs related to ICESt3 were found in the commensal and opportunistic pathogen Streptococcus salivarius. In silico analysis highlighted the diversity of the ICESt3 family within this species, especially concerning their recombination and regulation modules, but also their adaptive genes likely available for the oral and digestive microbial community of the human host. The functionality of two ICEs found in S. salivarius was experimentally confirmed through their ability to transfer in intra- and interspecific manners. This work also allowed the identification of host factors affecting ICESt3 mobility, and revealed the importance, for the transfer and the acquisition of this ICE, of cell surface molecules such as lipoproteins, teichoic acids and exopolysaccharides. In conclusion, this thesis allowed expanding the knowledge regarding the mobile genetic elements of the ICESt3 family. This work demonstrated that these elements contribute to genome evolution of different streptococci species and gene exchanges between bacteria originated from food and the human gut flora. Finally, this study contributes to a better comprehension of the mechanisms and host factors influencing the mobility of these mobile genetic elements

Les éléments intégratifs et conjugatifs (ICE) de la famille SXT/R391 sont reconnus pour leur rôle prépondérant dans la propagation de la résistance aux antibiotiques parmi des populations de Gammaproteobactéries, en particulier chez Vibrio cholerae, l’agent pathogène causant le choléra. Ces éléments génétiques autonomes possèdent tous les gènes nécessaires à leur dissémination au sein d’une population bactérienne et s’intègrent normalement dans un site précis du chromosome bactérien. L’activateur SetCD et la machinerie de conjugaison encodée par les ICE permettent non seulement leur transfert conjugatif, mais également la mobilisation d’îlots génomiques, les MGI (mobilizable genomic islands). Lorsque leur transfert est enclenché sans excision au préalable, les MGI et les ICE peuvent mobiliser plusieurs centaines de kb d’ADN chromosomique adjacent à leurs sites d’insertions. Cet ADN mobilisé peut alors recombiner avec le génome de la cellule réceptrice, aboutissant à des remplacements d’allèles. En plus du squelette de gènes conservés de cette famille d’ICE, ces éléments portent une cargaison d’ADN variable qui peut coder pour des fonctions adaptatives potentiellement avantageuses pour l’hôte bactérien. Les ICE SXT/R391 portent également les gènes codant pour un système de recombinaison qui promeut la diversité de la famille en générant des ICE hybrides. Ces éléments mobiles sont extrêmement stables dans les populations bactériennes. Cette stabilité est attribuable à leur intégration au chromosome et à plusieurs composantes qu’ils contiennent, par exemple les systèmes toxine-antitoxine de la cargaison d’ADN variable ou encore le système conservé de partition des éléments excisés. La majorité des gènes portés par les ICE SXT/R391 est contrôlée par leur système de régulation qui se situe au cœur de ce projet doctoral. Ce système de régulation comprend SetR, le répresseur responsable du maintien de l’état quiescent dans lequel l’ICE est intégré au chromosome et est propagé verticalement dans la population bactérienne, c’est-à-dire au rythme de la réplication chromosomique et de la division cellulaire. Lorsque l’ADN bactérien est endommagé, il y a activation de la réponse SOS de réparation de l’ADN par RecA, un facteur de l’hôte, qui induit parallèlement l’autoprotéolyse de SetR, levant ainsi la répression exercée sur les gènes setC et setD. Ces derniers codent pour SetCD, le complexe activateur des ICE SXT/R391 qui active l’expression de la machinerie de conjugaison ainsi que d’autres fonctions codées par ces ICE. Ce projet doctoral a permis l’identification de nouvelles composantes importantes pour la régulation des ICE SXT/R391. Premièrement, nous avons généré par génie génétique plusieurs mutants qui ont permis de caractériser CroS par des essais de transfert conjugatif, de PCR quantitatif en temps réel (qRT-PCR) et d’expression avec le gène rapporteur lacZ. Nous avons déterminé que CroS est un régulateur transcriptionnel qui, avec SetR, constitue un interrupteur génétique permettant l’induction du transfert conjugatif dépendante de RecA. Nous avons également validé par gel à retardement la liaison par SetR et CroS d’un site opérateur additionnel. Des essais β galactosidase ont montré que ce site contribue à la répression des gènes croS, setC et setD. De plus, les résultats de ce projet doctoral ont clarifié certains points concernant la régulation par SetCD. Des essais d’immunoprécipitation de la chromatine couplée à la digestion avec une exonucléase (ChIP-exo) combinés avec le séquençage de l’ARN (RNA-seq) et la détermination des sites +1 d’initiation de la transcription (5’-RACE et extension d’amorces) ont permis d’établir le régulon de SetCD chez les ICE SXT/R391 et chez les MGI qu’ils mobilisent. La nécessité de SetCD dans la cellule réceptrice pour qu’il y ait intégration de l’ICE de manière site-spécifique dans l’extrémité 5’ du gène prfC a été mise en évidence à l’aide de la construction de mutants, d’essais de transfert conjugatif, de buvardage de type Southern, d’électrophorèse en champs pulsés et de PCR en temps réel. Nous avons également observé, grâce à des essais de PCR quantitatif et d’activité β galactosidase, une boucle de rétroaction positive médiée par l’activation de l’excision et de la réplication de l’ICE par SetCD. En somme, ce projet doctoral a mené à une meilleure compréhension des composantes et des mécanismes en scène pour la gouvernance de cette famille d’ICE qui sont, entres autres, d’importants vecteurs de la dissémination des résistances aux antibiotiques.

S. agalactiae (SGB), première cause d'infections néonatales, est aussi associé à des infections chez l'animal. Or, c'est avant tout une bactérie commensale du tube digestif chez l'homme. Son génome est riche en gènes codant pour des systèmes de régulation qui participent à l'adaptation de la bactérie à différents environnements. En partant de l'analyse de données de transcriptomes, j'ai caractérisé la réponse transcriptionnelle associée à plusieurs de ces systèmes de régulation. J'ai pu mettre en évidence que le processus de D-alanylation, responsable de l'ajustement de la charge nette à la surface de la bactérie, est contrôlé par deux boucles de rétrorégulation faisant intervenir deux TCS CiaRH et DltRS. J'ai également étudié la régulation de l'expression de deux facteurs de virulence, la protéine Srr et le pilus PI-2a, qui fait intervenir une régulation croisée de régulateurs de la famille RofA-like et un contrôle indirect par le régulateur CovRS appartenant au core génome. Les EGMs jouent un rôle majeur dans l'évolution des génomes par transfert horizontal. Chez SGB, une nouvelle famille d'ICEs, les TnGBS, est impliquée dans des phénomènes de transfert de type Hfr. Nous avons montré qu'ils constituent la première famille d'ICE codant pour une transposase à motif DDE. Ils possèdent aussi une spécificité d'insertion originale au niveau des régions promotrices. L'analyse comparative des séquences de ces ICE a permis de prédire les protéines impliquées dans les différentes phases du processus de conjugaison. Les TnGBS forment deux sous-familles qui associent une même transposase avec deux modules de conjugaison , de réplication distincts

Le choléra est une infection gastro-intestinale associée à la consommation d'eau ou de nourriture contaminée par la bactérie Vibrio cholerae . Elle est caractérisée par une diarrhée sévère causée par la toxine cholérique pouvant mener à une perte de fluide de 0,5 à 1 L/h et la mort peut s'en suivre quelques heures seulement après l'apparition des symptômes. Le choléra fait des ravages dans les pays du tiers-monde. À chaque année, cinq millions de cas de choléra sont estimés mondialement dont environ 120 000 sont mortels. La plupart des cas sont répertoriés en Afrique et au sud de l'Asie ou la bactérie est endémique. Vibrio cholerae est une bactérie aquatique retrouvée dans différents écosystèmes marins qui va soit nager librement, soit croître en association au zooplancton. Dans des conditions hostiles, la bactérie est capable de persister dans l'environnement en formant du biofilm et en entrant dans un état viable mais non cultivable où son activité métabolique est réduite à un niveau indétectable. Plusieurs souches de V. cholerae ne sont pas pathogènes pour l'homme. Cependant, certaines souches ont acquis des gènes de virulence suite à leur infection par certains phages, dont CTX? qui code pour la toxine cholérique. V. cholerae a causé sept importantes pandémies qui ont débuté dans le sud de l'Asie et se sont répandues jusqu'en Europe et en Amérique. Les six premières pandémies ont été causées par le sérogroupe O1 de Vibrio cholerae . Cependant, lors de la septième pandémie, une seconde éclosion de choléra a eu lieu et le sérogroupe O139 a été associé à cette éclosion. Les souches pathogènes du sérogroupe O139 ont démontré une multiple résistance aux antibiotiques. L'étude d'une des souches cliniques a associé cette multiple résistance à l'élément intégratif et conjugatif (ICE) SXT, faisant parti d'une nouvelle classe d'éléments génétiques mobiles. SXT fait parti des ICE de la famille SXT/R391 et se dissémine par conjugaison, un processus pour lequel il code pour la machinerie requise. Les protéines de transfert des ICE SXT/R391 ont beaucoup d'homologie avec celles du plasmide conjugatif R27. Cela suggère que les ICE SXT/R391 se transféreraient selon un mécanisme similaire à R27. SXT. Par contre, certaines protéines de transfert de SXT ne sont pas synthétisées par le plasmide R27. Le gène s063 est impliqué dans le transfert conjugatif des ICE SXT/R391. Ce gène est unique aux ICE SXT/R391 et aux plasmides de la famille IncA/C. Son contexte génétique est totalement différent du contexte génétique habituel des gènes tra . Puisque les ICE de la famille SXT/R391 (et les plasmides de la famille IncA/C) sont impliqués dans la dissémination de gènes de résistance aux antibiotiques, nous avons été particulièrement intéressés à étudier la fonction de ce gène isolé dans le transfert conjugatif.

Les éléments intégratifs conjugatifs (ICE) et les éléments en dérivant jouent un rôle important dans le transfert horizontal de gènes chez les bactéries. Les ICE s'excisent par recombinaison site-spécifique sous forme circulaire, se transfèrent par conjugaison et s'intègrent dans un réplicon de la cellule réceptrice. Streptococcus agalactiae est une bactérie pathogène opportuniste responsable d'infections néonatales sévères chez l'Homme et d'infections chez les animaux (bovins, poissons, ...). Une analyse in silico antérieure de 8 génomes séquencés de Streptococcus agalactiae avait permis d'identifier plusieurs éléments intégrés dans l'extrémité 3' d'un gène codant un ARNtLys CTT dont 4 ICE putatifs. Cette étude élargie à 246 génomes a confirmé la prévalence et la diversité des éléments intégrés dans ce locus (présence d'ICE, éléments mobilisables en trans ou en cis, éléments composites, ... chez 98 % des souches). Une nouvelle famille d'éléments mobilisables putatifs s'intégrant dans l'oriT d'ICE a été caractérisée. L'étude fonctionnelle de 5 ICE a montré que 4 s'excisent du chromosome mais que seuls ICE_FSL S3-026_tRNALys et ICE_515_tRNALys se transfèrent par conjugaison au sein de l'espèce et vers S. pyogenes pour l'un des 2. Des éléments composites ont été obtenus par transfert d'ICE_515_tRNALys vers une souche possédant déjà un élément intégré dans ce locus. Un de ces éléments composites est capable de s'exciser et de se transférer par conjugaison conduisant à une mobilisation en cis de l'élément résident. En conclusion, les ICE et les éléments mobilisables (en cis ou en trans) sont très répandus chez S. agalactiae et contribuent à la plasticité génomique chez cette espèce<br>Integrative and Conjugative Elements (ICEs) and related elements are widespread in bacteria and play a key role in horizontal gene transfer. ICEs excise by site-specific recombination as a circular intermediate, promote their own transfer by conjugation and then integrate into a replicon of the recipient cell. Streptococcus agalactiae is an opportunistic pathogen that causes severe human invasive neonatal infections as well as infections in animals (bovine, fish...). Previous in silico analysis of eight sequenced genomes of S. agalactiae identified in each genome a different element integrated in the tRNALys CTT gene with four putative ICEs. This study, carried on 246 other genomes of S. agalactiae, confirmed the prevalence and diversity of elements integrated in this locus with 98% of the strains carrying an element (ICE, trans or cis mobilizable elements composite elements...). A novel family of putative mobilisable elements which can integrate in the oriT of ICE has been characterized. Functional analysis of 5 ICEs demonstrated that four can excise of the chromosome but that only ICE_FSLS3-026_tRNALys and ICE_515_tRNALys can transfer by conjugation inside the species or to S. pyogenes for one of them. Composite elements have been obtained after transfer of ICE_515_tRNALys to a recipient strain already carrying an element integrated in the same locus. One of this composite element is able to excise and transfer by conjugation to a new strain leading to cis-mobilization of the resident element.In conclusion, ICEs and cis and trans mobilizable elements are widespread in S. agalactiae and contribute to the genomic plasticity in this bacterial species

Le transfert horizontal participe à l'évolution rapide des génomes bactériens. Les éléments intégratifs et conjugatifs (ICE) sont des îlots génomiques capables de se transférer par conjugaison vers une bactérie receveuse. Streptococcus agalactiae est une bactérie pathogène opportuniste qui est à l'origine de problèmes sanitaires et économiques majeurs. Des études ont révélé la présence de nombreux ICE chez cette espèce, notamment à l'extrémité 3' d?un gène codant un ARNtLys. La fonctionnalité de l'ICE intégré à ce locus chez la souche 515 de S. agalactiae a été démontrée. Les fonctions véhiculées par ICE_515_tRNALys et pouvant conférer un avantage adaptatif ont été caractérisées et leur transfert vers d'autres espèces a été évalué. Les résultats ont montré que l'ICE confère à S. agalactiae des propriétés d'adhésion à l'hôte et de formation de biofilm et pourrait être impliqué dans l'agrégation cellulaire. Un antigène I/II codé par l'ICE est impliqué dans des phénotypes d'adhésion. De plus, un nouveau facteur co-hémolytique de type CAMP, codé par l'ICE et qui pourrait être impliqué dans la virulence et la survie des souches, a été caractérisé. La fonctionnalité de ces facteurs de virulence chez des espèces bactériennes pathogènes et non pathogènes a été établie. Les travaux ont également révélé la prévalence et la dynamique évolutive des ICE appartenant à la famille d'ICE_515_tRNALys et des fonctions adaptatives codées par ces éléments chez plusieurs espèces de streptocoques. En conclusion, les ICE de la famille d'ICE_515_tRNALys représentent des vecteurs de traits phénotypiques importants pour la virulence et la survie chez les streptocoques<br>Horizontal gene transfer is a rapid mechanism of evolution. Integrative and conjugative elements (ICEs) are genomic islands which can transfer by conjugation to recipient bacteria. Streptococcus agalactiae is a human and animal opportunistic pathogen that is responsible for major health and economic problems. Studies revealed the presence of numerous ICEs in S. agalactiae, in particular at the 3' end of a tRNALys encoding gene. The functionality of the element present in strain S. agalactiae 515 was demonstrated and was thus chosen as a model for this study. This work focused on the characterization of adaptive and virulence functions encoded by ICE_515_tRNALys and their transfer to other species. Results indicated that this ICE confers adhesion properties to host, increases biofilm formation and may be involved in cell aggregation. A new protein belonging to the antigens I/II family is involved in fibronectin binding and contributes to the biofilm phenotype. In addition, a new co-hemolytic CAMP factor encoded by ICE_515_tRNALys, which could be involved in virulence and bacterial survival, was identified and characterized. These virulence factors are functional in other bacterial species. This work also revealed the prevalence and evolutionary dynamics of ICE belonging to the family of ICE_515_tRNALys and adaptive functions encoded by these elements in several species of streptococci. In conclusion, ICEs of the ICE_515_tRNALys family represent vectors of phenotypic features important for virulence and survival in streptococci

Les génomes bactériens évoluent principalement grâce au transfert horizontal de gènes. La conjugaison bactérienne en est un des mécanismes majeurs. Elle est notamment médiée par les éléments intégratifs et conjugatifs (ICE). En plus de leur transfert, les ICE codent d'autres fonctions conférant à leur hôte un avantage adaptatif, comme par exemple des résistances aux antibiotiques dont la diffusion est un enjeu majeur en santé publique. Il est donc nécessaire de comprendre comment les ICE se transfèrent si l'on veut limiter leur dissémination. Le transfert d'un ICE d'une cellule donatrice vers une cellule réceptrice implique son excision du chromosome, son transfert puis son intégration dans les génomes des deux cellules partenaires. Les données de la littérature révèlent que l'initiation de ce transfert est médiée par un complexe nucléoprotéique appelé relaxosome, dont la protéine clé est la relaxase, une transestérase codée par l'élément. Le rôle de la relaxase est d'effectuer une coupure simple brin sur l'ADN de l'ICE au niveau d'un site conservé, appelé nic. Ce clivage libère une extrémité 3'OH libre, servant d'amorce pour initier la réplication en cercle roulant. Le complexe ADN-relaxase est alors dirigé vers le pore de conjugaison. Au cours de ma thèse j'ai étudié un ICE modèle, ICESt3 de Streptococcus thermophilus qui appartient à la superfamille ICESt3/Tn916/ICEBs1, très répandue chez les Firmicutes. Ces ICE possèdent une relaxase non canonique, appartenant à la famille MOBT, apparentée aux initiateurs de réplication à cercle roulant de la famille Rep_trans. L'objectif de ma thèse était d'élucider le fonctionnement de la relaxase RelSt3 afin de décrypter les mécanismes moléculaires d'initiation du transfert conjugatif médié par une relaxase MOBT. Mes recherches ont conduit à l'identification du site de liaison de RelSt3 sur l'origine de transfert (oriT) d'ICESt3. Ce site, appelé bind, a pour originalité d'être distant du site nic, ce qui n'est pas le cas des autres familles de relaxases. RelSt3 présente un domaine HTH à son extrémité N-terminal. J'ai montré que ce domaine est requis pour la fixation de RelSt3 sur le site bind, et important pour son activité catalytique. Des tests de conjugaison ont démontré que ce domaine HTH est crucial pour le transfert conjugatif d'ICESt3. Des prédictions structurales de ce domaine en complexe avec l'ADN ont conduit à l'identification de l'interface d'interaction avec le site bind, confirmée par mutagénèse dirigée. J'ai également démontré que RelSt3 présente une activité de coupure-religature et qu'elle se fixe de façon covalente sur l'extrémité 5' du brin clivé, démontrant ainsi que cette enzyme participe aux étapes initiale et terminale de la conjugaison. Dans la littérature, il a été démontré que les relaxases interagissent fréquemment avec d'autres protéines accessoires, codées par l'ICE ou la bactérie hôte pour former le relaxosome. Le deuxième objectif de ma thèse était d'identifier des partenaires de RelSt3. L'analogie avec ICEBs1 chez Bacillus subtilis a permis d'identifier deux protéines candidates OrfL et OrfM codées par ICESt3, ainsi qu'une hélicase cellulaire, probablement impliquée dans la réplication en cercle roulant, nommée PcrA. Une caractérisation de ces protéines candidates a été effectuée en utilisant des approches biochimiques et biophysiques. Le réseau d'interaction entre l'ensemble de ces protéines a été dressé en utilisant des approches in vitro, ainsi que l'approche double hybride in vivo. Ces données nous permettent d'avoir un premier aperçu des constituants du relaxasome d'ICESt3. J'ai par ailleurs montré que OrfL et OrfM stimulent l'activité catalytique de RelSt3 in vitro, et qu'elles sont toutes les deux essentielles à la conjugaison d'ICESt3.Ce travail nous apporte une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires en jeu lors de la conjugaison d'un ICE pilotée par une relaxase de la famille MOBT<br>Bacterial genomes evolve mainly through horizontal gene transfer. Bacterial conjugation is one of the major mechanisms for these transfers. Conjugation is mediated by integrative and conjugative elements (ICE). In addition to their transfer function, ICEs encode other functions that may provide an adaptive advantage to their host, such as resistance to antibiotics whose dissemination is a major public health issue. It is therefore necessary to understand how ICEs are transferred in order to limit their dissemination.The transfer of an ICE from a donor cell to a recipient cell requires its excision from the chromosome, its transfer from one cell to the other and then its integration into the genomes of the two partner cells. According to the literature, the initiation of ICE transfer is mediated by a nucleoprotein complex called relaxosome, whose key protein is the relaxase, a transesterase encoded by the element. The role of the relaxase is to perform a single-stranded cleavage on the DNA of the ICE at a conserved site, called nic. This cleavage releases a free 3'OH end, used as a primer to initiate rolling circle replication. The DNA-relaxase complex is then driven to the conjugation pore.During my PhD thesis, I studied ICESt3 from Streptococcus thermophilus which belongs to the ICESt3/Tn916/ICEBs1 superfamily, widespread among Firmicutes. These ICEs encode a non-canonical relaxase belonging to the MOBT family, which is related to the rolling circle replication initiators of the Rep_trans family. The general objective of my thesis was to elucidate the function of the RelSt3 relaxase in order to decipher the molecular mechanisms of initiation of conjugative transfer mediated by a MOBT relaxase.My work led to the identification of the RelSt3 binding site on ICESt3 origin of transfer (oriT). This site, called bind, is peculiar in that it is distant from the nic site, which is not the case for other relaxase families. RelSt3 possesses an HTH domain at its N-terminus. I have shown that this domain is required for the binding of RelSt3 to its bind site, and that it is important for its catalytic activity. Conjugation assays demonstrated that this HTH domain is crucial for the conjugative transfer of ICESt3. Structural predictions of the HTH domain in complex with DNA led to the identification of the interaction interface with the bind site, confirmed by mutagenesis. I also demonstrated that RelSt3 exhibits a nicking-closing activity and that it covalently binds to the 5' end of the cleaved strand, demonstrating that this enzyme participates in both initial and final steps of conjugation.In the literature, it has been shown that relaxases interact frequently with other accessory proteins, encoded by the ICE or by the host bacteria, participating in relaxosome formation. The second objective of my thesis was to identify RelSt3 partners. Comparisons with available data on ICEBs1 from Bacillus subtilis allowed to identify two candidate proteins, OrfL and OrfM, that may belong to the relaxosome of ICESt3, as well as a cellular helicase, PcrA , probably involved in the rolling circle replication. A characterization of these proteins was performed using biochemical and biophysical approaches. The interaction network between all of these proteins was established using in vitro approaches, as well as with the in vivo two-hybrid approach. These data provide a first insight into the components of the ICESt3 relaxasome. I also showed that OrfL and OrfM stimulate the catalytic activity of RelSt3 in vitro, and that they are both essential for ICESt3 conjugation.This work lead to a better understanding of the molecular mechanisms required during the conjugation of an ICE driven by a MOBT family relaxase