Дисертації з теми "Bactéries flagellées"

Le rôle des bactéries est primordial partout dans la nature. Pensons seulement aux impacts qu’elles ont sur la santé humaine. Pour être en mesure de jouer leur rôle dans l’environnement, plusieurs bactéries ont besoin de se déplacer vers des sites spécifiques. Le moyen de locomotion le plus commun est le moteur flagellaire. Pour se propulser, les bactéries flagellaires possèdent un (ou des) moteur rotatif ancré dans leur membrane. Ce moteur transmet sa rotation à un long filament en forme d’hélice se trouvant à l’extérieur de la bactérie via un joint universel se nommant le crochet. Ce moteur fut l’un des premiers moteurs rotatifs biologiques à être découvert. De plus, un grand nombre d’études ont montré l’importance du moteur flagellaire durant les infections bactériennes. Ainsi, il a fait l’objet d’études intensives depuis plusieurs décennies. La vaste majorité de ces études ont toutefois été effectuées dans des milieux simples qui ne représentent qu’une infime partie des milieux biologiques naturels. En effet, les bactéries se déplacent souvent dans des milieux anisotropes, où les propriétés physiques dépendent de la direction. Par exemple, le mucus se trouvant un peu partout dans le corps humain, le liquide synovial qui lubrifie nos articulations, la peau et les biofilms sont tous des milieux qui peuvent être anisotropes et où les bactéries prolifèrent. Cette thèse par article présente les résultats obtenus durant notre étude de la motilité des bactéries flagellaires en milieux anisotropes. Puisque les milieux biologiques naturels sont difficiles à manipuler en laboratoire, un milieu synthétique a d’abord été choisi afin de mimer les propriétés de ces milieux. Deux types de milieux anisotropes ont été testés, les cristaux liquides (LCs) 5CB et DSCG. Seul le LC DSCG a été retenu puisque les bactéries ne peuvent pas pénétrer le LC 5CB. Pour créer le LC DSCG, des molécules sont dissoutes dans l’eau. À faible concentration, le milieu est isotrope, et à haute concentration le milieu devient anisotrope (un LC). Dans un premier temps, la vitesse et l’orientation du corps des bactéries ont été observées en faisant passer le LC DSCG de la phase isotrope à la phase anisotrope. Ces mesures ont d’abord confirmé que, dans un milieu anisotrope, les bactéries se déplacent en ligne droite et renverse leur mouvement plutôt que d’effectuer une marche aléatoire comme dans des milieux isotropes. L’observation du comportement bactérien a également démontré la présence d’une zone de prétransition dans les solutions isotropes de DSCG. À ces concentrations de DSCG, les molécules commencent à s’organiser sous forme de bâtonnets. Cette organisation explique pourquoi les bactéries deviennent collantes (via la force de déplétion), et pourquoi la viscosité augmente dans la zone de prétransition. Pour comprendre comment les bactéries peuvent renverser leur mouvement dans des milieux anisotropes, les filaments ont également été étudiés. Ces observations ont démontré que, durant le change de direction de la bactérie, le crochet n’est plus capable de jouer son rôle de joint universel et se bloque momentanément, permettant ainsi de changer l’orientation du filament. Cette réorientation du filament permet non seulement le renversement du mouvement de la bactérie dans le LC, mais également la réorientation du filament dans d’autres milieux comme dans des milieux poreux. Ce constat agrémenté de résultats provenant de la littérature nous permet de croire que le crochet bloqué est un phénomène universel se produisant dans tous les milieux. Pour terminer, la microscopie à champ sombre par guidage de lumière ainsi qu’une technique de microrhéologie seront exposées. Ces techniques ont été utilisées durant la caractérisation de la zone de prétransition. Tout au long de ce travail, il sera également souligné en quoi notre approche multidisciplinaire a été bénéfique.
Bacteria play an essential role in nature. We can simply think of their impact on human health to convince ourselves. To be able to play their role in the environment, bacteria often need to reach specific locations. The most common bacterial locomotion system is the flagellar motor. To propel themselves, the flagellated bacteria possess one (or few) rotary motor anchored in their membrane. This motor transfers its rotation to a long helical filament located outside the bacterium thanks to a universal joint called the hook. This motor was the first biological rotary motor discovered. Furthermore, several studies have shown the importance of the flagellar motor during bacterial infections. Thus, it has been the subject of intensive studies for several decades. Most of these studies, however, have been conducted in simple media that represent only a small fraction of natural biological environment. Indeed, bacteria often move in anisotropic media, where the physical properties depend on the direction. For example, mucus found throughout the human body, synovial fluid that lubricates our joints, skin and biofilms are all media that can be anisotropic and where bacteria proliferate. This thesis by article presents our study of the motility of flagellar bacteria in anisotropic media. Since natural biological media are difficult to manipulate in the laboratory, a synthetic medium was first chosen to mimic the properties of natural anisotropic media. Two types of anisotropic media were tested, the liquid crystals (LCs) 5CB and DSCG. Only the LC DSCG has been used since bacteria cannot penetrate the LC 5CB. To create the DSCG LC, molecules of disodium cromoglycate (DSCG) are dissolved in a water-based solvent. At low concentration, the medium is isotropic, and at high concentration the medium becomes anisotropic (a LC). First, the speed and the orientation of the body of the bacteria were recorded while changing the concentration of the DSCG LC to bring the solution from the isotropic phase to the anisotropic phase. These measurements first confirmed that, in an anisotropic environment, the bacteria move in a straight line and reverse their movement rather than performing a random walk as in isotropic media. Observation of bacterial behavior also demonstrated the presence of a pretransition zone in isotropic solutions of DSCG. At these concentrations of DSCG, the molecules begin to organize into rods. This organization explains why bacteria become sticky (via the depletion force), and why the viscosity increases in the pretransition zone. To understand how bacteria can reverse their motion in anisotropic media, the filaments have also been studied. These observations have shown that during the change of direction of the bacteria, the hook is no longer a universal joint and momentarily locks, thus changing the orientation of the filament. This reorientation of the filament does not only reverse the movement of the bacteria in the LC, but it also triggers the reorientation of the filament in other media as in porous media. This observation, supplemented by results from literature, suggests that the blocked hook is a universal phenomenon occurring in all environments. Finally, light-guided dark field microscopy and a microrheological technique will be exposed. These techniques were used during the characterization of the pretransition zone. Throughout this work, it will also be highlighted how our multidisciplinary approach has been beneficial.

Le nano-moteur qui se trouve à la base des flagelles des bactéries est une merveille de part sa structure et son rôle dans la survie des bactéries. Il permet la mise en rotation rapide (300Hz) d’un long filament à l’extérieur de la bactérie, filament qui va jouer un rôle comparable à une hélice de sous marin. Malgré sa taille, 45 nm dans son plus grand diamètre, cette nano-bio-machine est composée de milliers de protéines, briques essentielles à la vie. Ces protéines travaillent de concert afin de faire tourner le flagelle bactérien et permettre à la bactérie de se mouvoir dans son environnement au gré du milieu dans lequel elle évolue. Malgré son importance dans la vie bactérienne, son fonctionnement précis reste encore relativement flou aujourd’hui. Sa découverte il y a plus de 30 ans a permis l’accumulation de données qui permettent d’esquisser la structure de certaines des protéines, leur emplacement ou le rôle joue par certaines parties de ces mêmes protéines. D’autres expériences ont permis de déduire des caractéristiques mécaniques, comme les relations couple/vitesse de ce moteur. Cependant, sa description à l’échelle nanométrique reste a ce jour limité et sujette à questions. Dans le cadre de ma thèse, deux approches parallèles et complémentaires ont été développé afin de répondre à ce défi : le réassemblage de manière contrôlé in vitro d’une partie du moteur crucial pour le fonctionnement du moteur, l’étude à grande échelle des interactions entre les protéines identifiées comme étant essentielles à la rotation du flagelle. De nombreux outils qui n’avaient jamais été utilisés pour l’étude du moteur ont été mis en oeuvre : le microscope à force atomique, afin de visualiser dans un environnement proche du milieu natif les parties du moteur réassemblées, et la Micro Balance à Quartz pour les études d’interactions. Des nouvelles données ont pu être obtenues et synthétisées afin de proposer une nouvelle hypothèse de fonctionnement du Nano-moteur flagellaire des bactéries
The bacteria flagellar nanomotor is a nature marvel due to its structure and importance for bacteria. It allows the rotation at high frequency ( 300 Hz) of a long external filament. This filament plays a role comparable to a submarine helix and propels its host in the liquid environment. Despite its size, 45 nm at the largest diameter, this nano-bio-machine is composed of thousands of proteins. These proteins work together in order to generate the flagellar rotation and allow bacteria to swim freely in a liquid environment. Despite its importance for bacteria’s life, its precise mechanism remains unclear today. This motor was discovered more than 3o years ago and a large number of experimental data and hypotheses about its structure and mechanism have been accumulated. The overall assembly, the crystal structure of some constitutive proteins, and the role played by each component permit to draw a possible architecture of the motor. Others experiments has also highlighted some crucial aspects of this machine, through mechanical measurement of the torque developed by the motor, in order to define the torque/speed relationship. However, the nanoscale description of the motor remains limited and many interpretations are still questionable. In this work, I have developed two ambitious parallel and complementary ways to elucidate some open questions: the in vitro re-assembly in a control maner of an essential part of the motor, and a large scale study of the interactions between identified motor’s proteins crucial for the motor rotation. These approaches have been supported by the use of new tools, which had never been used before for studying this nano-motor: the Atomic Force Microscope (AFM), for visualizing in a close native environment part of the motor reassembled, and the Quartz Micro Balance for the interactions study. New experimental datas have been obtained and permitted to propose a new hypothesis of the mechanism of the Bacteria Flagellar Nano-Motor

La membrane plasmique est souvent décrite comme une structure délimitant et protégeant la cellule de son environnement. Son rôle est bien plus complexe et multifonctionnel, c’est une plateforme d’échange et de contact incontournable entre les milieux externes et internes des cellules. De nombreuses fonctions cellulaires lui sont étroitement liées comme la migration, le transport de molécules, certaine voie de signalisation ou le contact avec des micro-organismes. Les travaux de cette thèse se focalisent sur l’étude de processus cellulaires s’orchestrant au niveau membranaire par un système mimant les propriétés des bicouches lipidiques : les liposomes. Ce modèle in vitro, permettant un contrôle fin des conditions expérimentales, représente une alternative aux analyses sur cellules entières souvent peu concluantes, faute de pouvoir cibler suffisamment précisément un processus membranaire en particulier. Les liposomes permettent la focalisation sur une fonction ou un constituant en particulier. Dans cette thèse, l’utilisation du modèle biomimétique a été déclinée pour l’étude de plusieurs processus. Les mécanismes d’adhésion de bactéries flagellées sur les bicouches lipidiques ont été étudiés. Ces informations obtenues sont de haute importance dans le contexte de résistance aux traitements, nous permettant d’avoir plus de données pour le développement de thérapies alternatives aux traitements antibactériens actuels. Le modèle de liposomes a également été utilisé comme base pour la formation de protéoliposomes dans l’étude d’une protéine transmembranaire, MRP4 (multidrug resistance associated protein 4). L’étude de cette protéine constitue un enjeu dans le cadre des traitements multi-médicamenteux car elle est au centre des interactions médicamenteuses. Et enfin, le modèle a été utilisé pour la caractérisation de l’interaction des bicouches de lipides avec des molécules à fort potentiel thérapeutique : les polyphénols. L’ensemble de ces travaux a été réalisé dans le cadre d’une collaboration avec l’équipe du Pr. Patrick Trouillas (Equipe INSERM U1248, CHU de Limoges) qui s’intéresse au développement de modèles cellulaires biomimétiques in silico
The plasma membrane was often described as a structure delimiting and protecting the cell from its external environment. However, his role is much more complex and multifunctional. The membrane is an exchange platform at the cellular external and internal environments. Many cellular functions are closely related to it, such as migration, transport of molecules, some pathways of metabolic signaling, or the contact with micro-organisms. This thesis focuses on the study of some cellular processes occurring at the membrane interface using a system that can mimic the lipid bilayer properties. This membrane models that allow a precise control of the in vitro conditions, represent a good alternative to the often inconclusive studies on whole cells. Liposomes allow focusing on a particular function or constituent. In this thesis, the use of the biomimetic model was declined for the study of several processes. The mechanisms of adhesion of flagellated bacteria to lipid bilayers were studied as a function of the physical properties of the lipid bilayers. This information is of paramount importance in the context of antibiotic resistance, giving more information for the potential development of alternative therapies. The liposome model was also used for forming proteoliposomes to study of a transmembrane protein, MRP4 (multidrug resistance associated protein). The study of this protein is an issue in multi-drug treatments. Indeed, this protein is widely involved in drug interactions. Finally, the liposome model was used to characterize the interaction with lipid bilayers of molecules with high therapeutic potential: polyphenols. All of this work was done in collaboration with the team of the Prof Patrick Trouillas (INSERM U1248 team, Limoges University Hospital) working on the development of biomimetic cell models in silico

Clostridium tyrobutyricum, bactérie anaérobie, contamine le lait sous forme sporale. Elle est responsable du défaut butyrique des fromages à pâte pressée cuite ce qui entraîne des pertes économiques importantes dans l'industrie fromagère d'où l'intérêt de sa détection. Un anticorps monoclonal (21e7-b12) produit au laboratoire reconnaît cette bactérie. Afin d'améliorer le protocole d'immunisation par l'utilisation d'antigènes définis, cette étude comporte deux étapes. Dans un premier temps, la caractérisation de l'antigène, reconnue par l'anticorps 21e7-b12 a permis de définir la flagelline, protéine constitutive du filament flagellaire comme étant le porteur de l'épitope. Cet épitope situé à la surface des filaments flagellaires est de nature glucidique. L’analyse biochimique de la flagelline montre une masse moléculaire apparente de 46 kda et un point isoélectrique apparent acide. Sa composition partielle en acides aminés présente un fort pourcentage en sérine et thréonine ce qui suggère la présence de liaisons o-glycosidiques. Les 23 premiers acides amines de la flagelline et les 13 acides aminés d'un peptide tryptique interne ont été déterminés par séquençage n-terminal. Cette protéine nous est apparue intéressante du fait de sa structure en acides aminés qui montre une variabilité pouvant être mise à profit pour détecter spécifiquement une espèce ou un genre bactérien. Dans ce but, des réactions d'amplification de la partie codante du gène de la flagelline ont été effectuées dans un second temps. Le clonage et le séquençage des produits amplifiés ont permis l'obtention des 377 acides aminés de la partie codante. La comparaison de la séquence de la flagelline de C. Tyrobutyricum avec celles des flagellines connues permet de déduire des séquences spécifiques de C. Tyrobutyricum qui serviront à la production d'anticorps monoclonaux. Ce modèle peut être élargi à d'autres espèces bactériennes flagellées.

Bacillus cereus est fréquemment associé à des toxi-infections alimentaires et peut être responsable de pathologies opportunistes sévères. La présence de B. Cereus dans les industries agro-alimentaires compromet la qualité et surtout la sécurité des produits finis. La capacité de B. Cereus à former des biofilms sur différentes surfaces, renforce sa persistance sur les équipements de production industrielle. Les travaux présentés dans cette thèse ont permis d'une part de caractériser la dynamique de formation du biofilm par B. Cereus et d'autre part, de mettre en évidence et de clarifier le rôle joué par les flagelles et par la mobilité flagellaire dans la formation de ce biofilm dans différentes conditions de culture. Nous avons montré que, en condition statique de culture, en tubes de verre ou en microplaques, la mobilité flagellaire est indispensable pour la formation du biofilm. La mobilité flagellaire est également impliquée dans le recrutement de bactéries planctoniques par le biofilm en développement et permet l'expansion du biofilm sur la surface colonisée. Nous avons montré que B. Cereus, est aussi capable de former des biofilms immergés dans les conditions de flux continu en flow-cell. La mobilité flagellaire n'est pas requise pour la formation du biofilm dans ces conditions. L'observation de ces biofilms en microscopie confocale montre la présence d'une sous-population de bactéries mobiles capables de traverser les différentes couches du biofilm. Enfin, nous avons montré que la mobilité flagellaire est impliquée dans le pouvoir pathogène de la bactérie chez la larve du lépidoptère Galleria mellonella infectée par voie orale. La mobilité, favorise l'adhésion des bactéries sur des cellules épithéliales HeLa
Bacillus cereus is an opportunistic pathogen frequently associated with food poisoning and involved in rare but severe local or systemic infections. Contamination of food industry products by B. Cereus can result in economical injuries and might raise safety concerns. The capacity of B. Cereus to form biofilm on different surfaces increases its persistence in the food industry equipments. Here, we have determined the dynamics of biofilm formation by B. Cereus and the roles played by flagella and flagellar motility in B. Ce reus biofilm formation in different growth conditions. We have shown that, in static cultures runned in glass tubes or in microtiter plates, flagellar motility is required for biofilm formation. Motility was necessary for the bacteria to have access to the air-liquid interface where the biofilm develops. Flagellar motility was also involved in the recruitment of planktonic bacteria by the biofilm and promoted biofilm expansion on the colonized surface. We found that B. Cereus is able to form immersed biofilms in continuous flow conditions in flow­cells. However, in these growth conditions, flagellar motility was not required for biofilm formation. Observation of biofilms by confocal microscopy have shown the presence of a subpopulation of bacteria able to move through the different biofilm. The speed of these mobile bacteria could reach values up to approximately 16 μm/s. This speed decreased when the biofilm became older and mature, probably as a consequence of an increase in the exopolysaccharide matrix density. Finally, we demonstrated that flagellar mobility was involved in the bacterium pathogenicity in an isect model. In this model, larvae of the wax moth Galleria mellonela was infected by the oral route. Motility, but not the simple presence of flagella, promoted adhesion of bacteria on epithelial HeLa cells

L’importance des compartiments microbiens dans le fonctionnement trophique et biogéochimique des écosystèmes marins a amené à nous poser les objectifs suivants : caractérisation des virus, des bactéries et des flagellés et de leurs interactions dans le bassin de Marennes Oléron. Différentes approches ont été suivies : 1) une approche in situ avec des suivis mensuels (2006 et 2007) a permis de caractériser les dynamiques des compartiments microbiens et situer leur place dans le fonctionnement général du bassin en comparaison avec celui d’Arcachon. La succession des modes de fonctionnement trophique suggère l’importance du réseau microbien dans ces bassins. A Marennes, spatialement homogène, le lien établi entre le bactérioplancton et le virioplancton varie selon une échelle interannuelle et saisonnière modulé par un lien ponctuel entre les virus avec le phytoplancton. 2) une approche in vitro a permis de cibler les processus régissant les dynamiques des virus, des flagellés et de bactéries ainsi que leurs interactions. Les impacts de la bactériolyse virale et de la bactérivorie ont été étudiés suivant différents facteurs de variabilité : périodes trophiques, pression de prédation et influence d’apports benthiques. De manière générale, la composition des communautés bactériennes, par la sensibilité de certains groupes, est influencée par la lyse virale et la bactérivorie. La production bactérienne, elle, varie suivant le mode trophique, stimulée en période de type herbivore par la présence des flagellés alors qu’en période de multivorie ils entrainent une perte d’au moins 16% de la production quotidienne. Enfin, la remise en suspension du biofilm benthique lors d’une phase de marée tend à stimuler l’activité globale de la boucle microbienne
Planktonic microbial compartments are important in the trophic and biogeochemical functioning of marine ecosystems. This assessment brought us to place these objectives: characterization of virus, bacteria and flagellate compartments and their interactions in Marennes-Oléron Bay (France). Two different approaches have been followed: 1) In situ annual surveys were performed in 2006 and 2007 in order to characterize microbial compartments dynamics and to place them within the bay functioning, compared to Arcachon Bay. The succession of trophic models implied the importance of the microbial food web in both bays. In Marennes Oléron Bay, spatially homogeneous, large inter annual and inter seasonal variations are observed considering the strength of the common link between virioplankton and bacterioplankton. These variations are related to the occurrence of an occasional interaction of phytoplankton. 2) In vitro experiments allow to focus on the processes controlling the dynamics of viruses, flagellates and bacteria and their interactions. The impacts of viral bacteriolysis and flagellate bacterivory are assessed considering environmental variability factors: trophic models, predation pressure and influence of benthic contribution. The bacterial community composition is always influenced by viral lysis and bacterivory due to the sensitivity of bacterial groups. However, bacterial cellular production evolves differently with a stimulation by flagellates during herbivorous food web while bacterivory induces daily production loss of 16% during multivorous food web. Finally, the resuspension of benthic organic components during tide phase tends to increase the microbial loop activity

La motilité constitue un atout pour les bactéries tant dans leurs déplacements vers les environnements les plus favorables que dans la pathogénicitéou l'adhésion et la formation des bio films. En contrepartie, la motilité demande de grandes dépenses énergétiques et les filaments des flagelles portent des caractères antigéniques marques. Il n'est donc pas étonnant qu'un système très élaboré contrôle la synthèse des flagelles suivant les conditions environnementales. Nous avons aborde les bases moléculaires de ces processus chez E. Coli. Les résultats obtenus montrent que le complexe camp-cap et la protéine h-ns, mais pas la protéine para logue stpa, contrôlent la synthèse des flagelles au niveau de l'opéron maître flhdc. Camp-cap active directement la transcription, tandis que l'effet positif d'h-ns dépend de la présence de la région régulatrice complète incluant l'extrémité 5 de l'arnm. L'analyse des profils d'expression dans un mutant hns montre la position hiérarchique élevée d'h-ns dans le contrôle de la physiologie bactérienne, en particulier en réponse aux facteurs environnementaux comme le pH acide. La caractérisation de revertants spontanés motiles dans un contexte hns a révèlé un contrôle coordonne de la motilité et de la résistance au pH acide. Par ailleurs, nos résultats montrent un remarquable parallélisme entre la régulation de l'opéron flhdc par h-ns et par les conditions environnementales, impliquant les effets locaux d'h-ns sur la topologie de l'ADN. La présence de régions régulatrices similaires dans les opérons homologues à flhdc,

Plusieurs bactéries possèdent des flagelles qui leur permettent de se déplacer dans leur milieu. Ce sont des moteurs rotatifs, imbriqués dans la membrane, qui font tourner des filaments hélicoïdaux à plus de 100 Hz et qui propulsent les bactéries dans leur environnement. La source d'énergie des moteurs flagellaire est le gradient électrochimique de protons de part et d'autre de la membrane dont l'énergie potentielle est convertie en mouvement de rotation. Plusieurs facteurs influencent la rotation des filaments, notamment la concentration de certaines protéines dans le cytoplasme des bactéries. Afin d'étudier plus facilement les caractéristiques du moteur flagellaire, un système in vitro a été développé pour contrôler les conditions de rotation des moteurs flagellaires d'Escherichia coli. Pour ce faire, les bactéries ont été coincées individuellement à l'extrémité d'une micropipette de verre. Une partie de la membrane de la bactérie située à l'intérieur de la micropipette a été perforée en utilisant l'ablation laser femtoseconde. La perméabilisation de la membrane de la bactérie a permis le contrôle externe de la source d'énergie du moteur et le remplacement du contenu cytoplasmique par le liquide à l'intérieur de la micropipette. Avec le contrôle des conditions de rotation du moteur, il a été possible d'observer la relation linéaire entre la vitesse de rotation des moteurs et la différence de potentiel électrique appliquée. La rotation des filaments des bactéries a également été soutenue pendant plus de 30 minutes grâce à un gradient de pH. La diffusion de protéines fluorescentes à l'intérieur des bactéries a permis de confirmer que notre technique pourrait être utiliser pour étudier l'effet de certaines protéines, notamment CheY-P, sur la rotation des moteurs. Enfin, notre technique a également permis des observations préliminaires de la dynamique d'entrée et de sortie des unités génératrices du couple dans les moteurs. Ce nouvel outil pour l'étude du moteur flagellaire devrait permettre d'approfondir notre compréhension du mécanisme de la génération du couple dans le moteur en fournissant des données permettant de mettre des contraintes aux modèles théoriques.

L'analyse écosystémique pluriannuelle menée dans les eaux de surface des lacs Léman, du Bourget et d'Annecy nous a permis d'étudier la dynamique des particules virales et des communautés procaryotiques (bactéries hétérotrophes et picocyanobactéries). Ce suivi, opéré de juillet 2002 à décembre 2006 dans la strate 0-50 m a permis de mettre en évidence (I) une forte reproductibilité interannuelle des dynamiques bactériennes, picocyanobactériennes et virales (II), l’importance du forçage saisonnier (i. E. La température) et de la prfondeur (épi- vs hypolimnion) (III) des abondances et des dynamiques sensiblement différentes entre les lacs mésotrophes (Léman et Bourget) et le lac d’Annecy, oligotrophe et enfin (IV) la faible part explicative prise par les variables biotiques, à l’échelle pluriannuelle dans la dynamique des communautés microbiennes. Une seconde approche, basée sur des expériences de dilution, a été utilisée afin de quantifier la régulation exercée par les virus et les prédateurs flagellés (< 10 µm) sur la mortalité procaryotique, entre 2005 et 2006. Aucun processus de mortalité n’était détecté en période hivernale, alors que cette régulation atteignait plus de 71 % dans l’explication de la mortalité des bactéries hétérotrophes, dans le lac Léman, en été. En automne, la lyse virale et la prédation expliquaient 42 et 18 % de la mortalité des bactéries hétérotrophes dans le lac Léman et du Bourget respectivement. Pour les les picocyanobactéries, les virus expliquaient à eux seuls 9,8 % et 7,6 % de la mortalité dans les deux lacs mésotrophes, contribuant probablement à la terminaison du bloom automnal des picocyanobactéries. En revanche, dans le lac oligotrophe d’Annecy les virus et les prédateurs ne semblaient pas jouer un rôle majeur dans le contrôle de l’abondance des communautés bactériennes. Les résultats obtenus au cours de ces travaux ont donc permis de préciser le rôle régulateur très variable mais, potentiellement très important exercé par les virus dans le contrôle de l’abondance procaryotique. Ce travail a également permis de souligner la nécessité de progresser dans la connaissance des différentes stratégies virales et des facteurs influençant la mise ne place de ces stratégies
A pluri-annual study was conducted, from July 2002 to December 2006, in the three peri-alpine lakes : Annecy, Bourget and Geneva. It allowed us to observe spatial and temporal variations for the abundances of viruses, auto- and heterotrophic bacteria, flagellates, ciliates and small-pigmented eukaryotes between 0 and 50 m depth. We could observe that (I) the dynamics of these micro organisms was relatively well reproducible from one year to the other (II) abiotic parameters (e. G. Temperature) and water column layers (i. E. Epi- vs. Hypolimnion) were significantly involved in the variability of microorganism abundance (III) some differences were observed according to the trophic status of lakes (the mesotrophic Geneva and Bourget vs. The oligotrophic lake Annecy), (IV) at a pluri-annual scale, the variation of abundance of grazers and viruses explained only a low fraction of bacterial abundance variability. A second approach (based on a modified dilution method) was used to quantify simultaneously the impact of viruses and flagellated predators (< 10 µm) as mortality agents of heterotrophic bacteria and picocyanobacteria. Lysis and predation pressure exerted on heterotrophic bacteria was undetectable in winter, whereas in summer they could be responsible for up to 71 % of the heterotrophic bacterial mortality in Lake Geneva. Also, in autumn, lysis and predation reached 42 and 18 % in Lake Geneva and Bourget, respectively. At the same period, viruses could explain 9,8 % and 7,6 % of the picocyanobacterial mortality in the two mesotrophic lakes, suggesting that they could play a key role in fall bloom termination. In contrast, for the oligotrophic Lake Annecy, viruses and predators did not seem to impact strongly and thus control bacterial community abundance. All together, the results obtained during this PhD work allowed us to verify and specify the variability and potential importance of viruses and predators to regulate the procaryotic abundance in large peri-alpine lakes. This work also highlighted the necessity to go further in the knowledge of the different viral life strategies and determine which factors are involved in the control of these strategies

Le protozoaire flagellé Histomonas meleagridis est responsable d'une maladie chez les oiseaux galliformes, nommée histomonose. La culture in vitro de ce parasite anaérobie est qualifiée d'agnobiotique car il y a présence d'une flore bactérienne non déterminée. L'identification des bactéries dans cette flore montre l'existence d'une flore très diversifiée. Des essais de culture axénique et monoxénique suggèrent que les bactéries sont essentielles au développement in vitro du parasite. Par des stratégies de PCR, RT-PCR et RACE-PCR, nous avons les gènes complets codant trois protéines intervenant dans le métabolisme énergétique chez H. meleagridis : une enzyme malique, la sous-unité alpha de la succinyl coenzyme A synthétase et une hydrogénase à fer. Ces trois protéines sont localisées dans des organites particuliers à double membrane, produisant de l'énergie sous forme d'ATP, appelés hydrogénosomes. Une partie du travail a porté sur le suivi d'élevages de dindes pour surveiller l'apparition éventuelle d'histomonose et sur la réalisation de tests anti-parasitaire à base de produits naturels

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Universidade Federal de Minas Gerais
Bacteria, found in terrestrial and aquatic environments, besides their important role in organic matter decomposition and nutrient cycling, are a food source for organisms of the higher trophic levels in the food chain, such as protozooplanktonic and metazooplanktonic organisms. This study aimed to evaluate the relative importance of protozooplanktonic (ciliates and heterotrophic nanoflagellates) and metazooplanktonic organisms (rotifers, cladocerans and copepods) as bacterial consumers throughout a year, which included a rainy and a dry season, in a eutrophic environment (Monjolinho reservoir-SP) by quantifying their ingestion rates. For this purpose, grazing experiments were carried out bimonthly during one year at the sub-surface of a central station of the reservoir using fluorescently labeled bacteria (FLB) dyed with DTAF. In each survey, besides the experiments, limnological (pH, dissolved oxygen, temperature, conductivity, water transparency and nutrients) and biological (chlorophyll-a and phaeophytin concentrations, bacterioplankton, protozooplankton and metazooplankton density) water parameters were also sampled. The heterotrophic nanoflagellates (HNF) showed higher population ingestion rates than the ciliates in dry and rainy seasons, and the HNF smaller than 5μm were the main consumers of bacteria. Among the metazooplanktonic organisms, the rotifers dominated the bacterial ingestion, and the organisms belonging to the genus Filinia and Keratella and to the families Testudinellidae and Brachionidae were the main bacterial consumers. Besides ingesting bacteria, however, protozoa and rotifers population also seemed to be controlled by cladocerans and copepods predation, which, in turn, seemed to be regulated by predation of larger organisms, such as small vertebrates. Thus, the predation control (top-down) occured both on bacterial communities and protozooplanktonic and metazooplanktnic communities and bacteria were regulated both by direct and indirect predation of zooplanktonic population. The resources control (bottom-up) semmed to be higher during the dry season, while in the rainy season bacterial communities were more controlled by predation. The greatest impact on bacterial communities was caused by HNF and ciliates during the rainy season and by HNF and rotifers during the dry one.
As bacterias, encontradas em ambientes terrestres e aquaticos, alem de possuirem importante papel na decomposicao da materia organica e na ciclagem de nutrientes, sao fonte de alimento para organismos de niveis troficos superiores, tais como protozoarios e organismos do metazooplancton. O presente trabalho avaliou a importancia relativa de organismos protozooplanctonicos e metazooplanctonicos (rotiferos, cladoceros e copepodes) como consumidores de bacterias em um ambiente eutrofico (Reservatorio do Monjolinho-SP) pela quantificacao das taxas de consumo durante o periodo de um ano, que englobou uma estacao seca e uma chuvosa. Para isso, na superficie de um ponto central no reservatorio, foram realizados experimentos de bacterivoria (grazing) bimestralmente durante um ano, utilizando bacterias marcadas fluorescentemente (FLB) com o corante DTAF. Nos dias dos experimentos foram tambem analisados parametros limnologicos (pH, oxigenio dissolvido, temperatura, condutividade, transparencia da agua, e nutrientes) e biologicos (concentracoes de clorofila-a e feofitina, densidade do bacterioplancton, protozooplancton e metazooplancton). Os nanoflagleados heterotroficos (NFH), quando comparados aos ciliados, apresentaram maiores taxas populacionais de ingestao de bacterias tanto no periodo seco quanto no chuvoso, sendo os NFH menores que 5 μm os maiores consumidores de bacterias. Dentre os organismos metazooplanctonicos, os rotiferos dominaram o consumo de bacterias, sendo os representantes dos generos Filinia e Keratella e das familias Testudinellidae e Brachionidae os maiores consumidores de bacteria. Os dados obtidos indicaram que, alem de predadores de bacterias, as populacoes de protozoarios e rotiferos pareceram ser reguladas pela predacao de cladoceros e copepodes, os quais, por sua vez, parecem sofrer pressao de predacao por organismos maiores, como provavelmente pequenos vertebrados. Assim, o controle por predacao (top-down) ocorreu tanto sobre as comunidades bacterianas quanto sobre as protozooplanctonicas e metazooplanctonicas, sendo as comunidades bacterianas reguladas tanto pela predacao direta quanto indireta das populacoes zooplanctonicas. O controle por disponibilidade de recursos (bottom-up) pareceu ter maior influencia no reservatorio no periodo seco, enquanto no periodo chuvoso, as comunidades bacterianas pareceram mais controladas por predacao, sendo que maiores impactos sobre as comunidades bacterianas foram causados pelos NFH e ciliados no periodo chuvoso, e pelos NFH e rotiferos no periodo seco.

Le moteur flagellaire bactérien (BFM) est un complexe moléculaire qui permet aux bactéries de nager dans un milieu liquide. La rotation du moteur est générée à l’interface entre deux éléments clés: les protéines formant le stator (MotA and MoB) et l’anneau C “switching complex” à la base du rotor. Les stators sont des modules du moteur structurellement et fonctionnellement différentiables du reste du moteur, et leurs association et dissociation dynamique autour du rotor contrôle la génération du couple. Quand une protéine fluorescente (PF) est fusionnée à MotB, le moteur est en état de marche mais une réduction générale de la mobilité de la cellule a été observée. La raison précise d’une telle réduction de mobilité n’a pas été étudiée.Le but de cette étude est de comprendre comment la fusion PF de la protéine du stator modifie la génération du couple et le sens de rotation du moteur. C’est particulièrement important car le tag FP se trouve à l’interface entre le stator et le rotor, là où le couple et le changement du sens de rotation sont produits. Trois différentes PFs (eGFP, YPet, Dendra2) ont été fusionnées à la protéine MotB. Malgré la haute similarité de leurs structures, notre analyse a montré que les trois stators fusionnés génèrent des couples différents. Les stators marqués avec YPet produisent un couple moyen similaire au WT (stators sans tag PF), alors que les stators marqués avec eGFP et Dendra2 produisent respectivement 70% et 40% du couple moyen du WT. De plus, les moteurs utilisant les stators fusionnés ont montré des capacités de changement de sens de rotation réduites. Lors d’un changement de sens de rotation, la valeur absolue de la vitesse des moteurs WT ne change pas. Cette “symétrie” de vitesse lors du changement n’apparaît pas avec les moteurs à stators fusionnés et le changement peut être accompagné d’une importante diminution (~30%) de la vitesse absolue.En observant par microcopie TIRF avec détection de molécules uniques, des stators marqués dans un moteur en état de marche, les signaux de fluorescence sont détectés à la membrane comme prévu pour ces protéines, montrant une population de stators diffusant dans celle-ci. Les clusters fluorescents étaient visibles au centre des cellules en rotation, attachés au couvre-glace par une seule flagelle, confirmant que le tag de fluorescence peut être visualisé dans des moteurs en état de marche. Dans un second projet développé dans le laboratoire Bertus Beaumont à TU Delft, en prenant le BFM en tant que système modèle d’évolution expérimentale, sa modularité et son « évolubilité » ont été explorés pour apprendre les détails au niveau moléculaire de l’évolution de ce type de machine. Les stators de E.coli ont été échangés par un set de 21 stators étrangers homologues. L’expérience a révélé que les protéines du stator peuvent être échangées entre espèces de bactéries distantes et certains stators non compatibles peuvent être modifiés positivement par un procédé d’évolution pour devenir fonctionnels. Au cours de cette évolution, les bactéries ont accumulé des mutations avantageuses dans leurs gènes MotA et MotB étrangers, tout particulièrement dans leur domaine fonctionnel. Des mutations identiques dans des stators différents ont été observées, indiquant que l’évolution peut se reproduire. L’analyse fonctionnelle au niveau d’un seul moteur a révélé que ces mutations avantageuses amélioraient la génération du couple et/ou la capacité du moteur à changer de sens. Les investigations détaillées du génotype et du phénotype du BFM modifié par évolution apportés par cette étude, pourraient donner une idée sur la façon dont des machines moléculaires comme le BFM ont évolué, et les effets fonctionnels des mutations bénéfiques qui facilitent l'intégration fonctionnelle
The bacterial flagellar motor (BFM) is the macromolecular complex which allows bacteria to swim in liquid media. Located at the base of the flagellum, anchored in the cell membrane, this remarkably small (~45nm) yet powerful rotary motor rotates each flagellum of the cell switching between counterclockwise (CCW) and clockwise (CW) direction. The motor rotation is generated at the interface between the two key components of the motor: the stator protein complexes (each composed of 4 MotA and 2 MotB proteins) and the C- ring protein complex at the base of the rotor. The stator complexes are structurally and functionally discernible modules of the motor, and their dynamical association and dissociation around the rotor controls the generation of torque.The first project of this study aims to investigate how the FP tag on the stator protein modifies the torque generation and switching of the motor. This is particularly important because the fluorescent protein tag lies at the interface between stator and rotor, where torque and switching are produced. Three different FPs (eGFP, YPet, Dendra2) were fused to MotB. Interestingly, despite the high similarity of their structures, our analysis revealed that the three fusion stators generate different torque. Furthermore, in the presence of fusion stators, the motor showed significantly impaired switching abilities. When switching direction of the rotation, the absolute value of the speed of WT motors does not change, whereas this symmetry of speed upon switching is not observed in the fusion stator motors, and switching can be accompanied with a significant (~30%) decrease in absolute speed. Both the impaired torque generation and the switching ability were improved by introducing a rigid linker between the stator and the FP tag. Taken together, this study provides a further insight into the dynamics of the stator and rotor interaction at its interface.When the cells carrying the fluorescently labeled stators were observed in a custom made TIRF-fluorescence microscope with single molecule capability, the fluorescence signals were detected as concentrated clusters in the membrane as expected for these membrane proteins around the motors, together with a population of stators diffusing in the membrane. Fluorescent clusters were visible at the center of rotating cells tethered to the glass slide by a single flagellum, confirming that the fluorescent tags can be visualized in functioning motors.In a second project developed in Bertus Beaumont lab at TU Delft, taking BFM as an experimental evolutionary model system, its modularity and evolvability have been explored to learn the molecular details of the evolution of molecular machines. The stators of E.coli have been exchanged by a set of 21 homologue foreign stators. The experiments revealed that the stator proteins can be exchanged between distant bacteria species, and some of the non-compatible stators can be positively modified by evolution to become functional. Those evolved strains accumulated beneficial mutations in their foreign motA and motB genes, especially on their functional domains. Identical mutations in different stators were common, indicating that evolution is repeatable. The functional investigation at the single motor level revealed that those beneficial mutations improved the torque generation and/or the switching ability of the motor. The detailed genotype and phenotype investigations of the evolutionary modified BFM may bring an insight into how molecular machines such as BFM have evolved as well as the functional effects of the beneficial mutations that facilitate functional integration

Les cinq communautés planctoniques, rarement considérées ensemble en fleuve, ont été étudiées en Loire moyenne en période de basses eaux à différentes échelles spatio-temporelles, parallèlement à l'analyse physico-chimique de l'eau. En été, le fleuve charrie une grande majorité de petits organismes opportunistes. Les abondantes communautés algales et bactériennes sont interdépendantes et soutiennent le développement des flagellés, des ciliés et des rotifères, ces derniers étant peu denses au regard des ressources disponibles. Les déficits en oxygène de fin d'été sont dus à la composante biotique, néanmoins le fleuve fonctionne généralement en autotrophie. Les conditions lotiques favorisent les petits taxons, les grandes formes étant généralement d'origine lentique. En outre, les eaux calmes abritent moins d'algues et de flagellés, mais davantage de rotifères que le chenal, ce qui indique que la prédation y est privilégiée et illustre l'importance des différents habitats dans la structure des communautés. Concernant les rotifères, les expériences en laboratoire montrent que les brachionidés se multiplient dans un courant de 0,2 m s'1, contrairement à Asplanchna et Polyarthra, indicateurs d'une origine lentique. La contrainte physique, plus particulièrement le débit, a un fort impact sur la dynamique des communautés. Les fluctuations des densités bactériennes, suivent celles du régime fluvial, tandis que les algues de petites tailles, favorisées parfois par les forts débits, peuvent être diluées lors d'épisodes pluvieux. Le zooplancton est généralement privilégié par les périodes de basses eaux et par ailleurs, les individus produits dans les lentiques sont exportés vers le chenal en fonction de l'hydrodynamique du fleuve. Ainsi, la contrainte physique est à l'origine de la dynamique du système, bien que la biologie se manifeste par ailleurs ; c'est donc bien la combinaison entre les processus physiques et biologiques qui génère le fonctionnement écologique du fleuve

Les composés organiques hydrophobes (HOC), une grande famille de molécules naturelles ou d’origine anthropique incluant les lipides et les hydrocarbures, constituent une part significative de la matière organique dans les écosystèmes marins. Du fait de leur faible solubilité dans l’eau, les bactéries qui les dégradent requièrent la mise en place de fonctions cellulaires spécifiques permettant d’augmenter la fraction assimilable de ces HOC. La formation de biofilms à l’interface eau-HOC est une de ces stratégies adaptatives. C’est le cas pour Marinobacter hydrocarbonoclasticus SP17, modèle d’étude utilisé au laboratoire, qui est capable de former des biofilms sur un large spectre de HOC métabolisables tels que les alcanes, les triglycérides et les alcools gras. Le but de mes recherches consistait à améliorer la compréhension du processus d’adhésion et de développement des biofilms sur les HOC, à travers la caractérisation fonctionnelle de 10 gènes candidats mis en évidence lors d’analyses d’expression en protéomique et en transcriptomique. Pour mener à bien ce projet, des outils génétiques et une caractérisation fonctionnelle propre à chaque gène ont dû être développés. L’étude fonctionnelle du gène MARHY2686 a relevé son implication dans la formation de biofilm sur les alcanes. La co-expression de MARHY2686 et des gènes adjacents MARHY2687 et MARHY2685 en transcriptomique, leur distribution phylogénétique et leur conservation de la synthénie suggèreraient que ces trois gènes soient impliqués dans le même processus biologique. D’après l’identité forte de 36 % qui existe entre la protéine MARHY2686 et une protéine périplasmique AdeT d’un système de pompe d’efflux tripartite d’Acinetobacter baumanii, cette protéine, en association avec MARHY2687 et MARHY2685, pourrait faire partie d’un système de ce type. Par ailleurs, des observations ont permis d’envisager une implication potentielle de ce gène dans l’assimilation des HOC ou dans l’accumulation des réserves lipidiques intracellulaires. M. hydrocarbonoclasticus SP17 utilise les pili de type IV lors de la formation de biofilm sur les HOC. Ces appendices interviennent lors de l’adhésion de cette souche à des HOC ainsi que dans un processus de détachement d’un support hydrophobe. Les pili pourraient soit intervenir directement pour permettre à la bactérie de se détacher de la surface à laquelle elle s’est adhérée, soit indirectement par l’action de bactériophages. La présence d’une mobilité de type twitching sur les HOC a pu être également envisagée. Enfin, le rôle du système de sécrétion de type VI (T6SS), connu pour permettre à la bactérie d’interagir avec une cellule hôte, lors de la formation de biofilm mono-spécifique sur HOC, où aucun autre microorganisme que M. hydrocarbonoclasticus SP17 n’est présent, a été étudié
Hydrophobic organic compounds (HOC), a large family of naturally-produced or anthropogenic molecules including lipids and hydrocarbons, represent a significant part of organic matter in marine ecosystems. Because of their low solubility in water, bacteria that degrade those compounds require the establishment of specific cell functions to increase their biodisponibility. Biofilm formation in water-HOC interface is one of these adaptations. The model of bacteria used in our laboratory, Marinobacter hydrocarbonoclasticus SP17, is able to form a biofilm on a wide range of HOC, such as alkanes, fatty alcohols and triglycerides, in order to use them as a carbon and energy source. The main purpose of my work was to broaden the knowledge of how bacteria adhere to and from biofilms on HOC, through the functional characterization of 10 candidate genes highlighted during proteomic and transcriptomic studies. Genetic tools and a gene-specific functional characterization have been developed in order to carry out this project. Functional study conducted on MARHY2686 revealed its involvement in the formation of biofilm on alkanes. Co-expression of MARHY2686 and the adjacent genes MARHY2687 and MARHY2685 durnig transcriptomic analysis together with their phylogenetic distribution and synteny conservation suggest that these three genes are involved in the same biological process. According to the high peptide sequence identity between MARHY2686 and AdeT, a periplasmic protein of a tripartite efflux pump system of Acinetobacter baumanii, MARHY2686 in combination with MARHY2687 and MARHY2685 could be the components of such a system. Other phenotypic observations would consider the involvement of MARHY2686 either in the assimilation of HOC or in the accumulation of intracellular lipid reserves. M. hydrocarbonoclasticus SP17 uses type IV pili during biofilm formation on HOC. These appendages are involved in the adhesion of this strain to and in a detachment process from HOC. Type IV pili could either act directly to allow bacteria to detach from the surface to which it is adhered, or indirectly through the action of bacteriophages. The presence of twitching motility on HOC has also been suggested. Finally, the role of the type VI secretion system (T6SS), a well-known protein system which allows interactions between bacteria and host cells, during the formation of a mono-species biofilm on HOC where no other microorganism than M. hydrocarbonoclasticus SP17 is present, has been studied

Pseudomonas syringae est une bactérie phytopathogène qui provoque des dégâts de gravité variable sur une large gamme d'hôtes. Les 57 pathovars qui la subdivisent viennent d'être redistribués en cinq espèces génomiques qu'aucun critère phénotypique ne permet de caractériser. Nous avons étudié les protéines de surface présentes chez ces bactéries et tente d'évaluer leur potentiel taxonomique. Deux sérotypes flagellaires, h1 et h2, identifiables en immunofluorescence et en immunotransfert, sont distingués pour les souches de p. Syringae. H1 et h2 montrent une distribution remarquablement homogène dans les cinq espèces génomiques. Certaines souches de p. Viridiflava et p. Cichorii, appartiennent également à ces deux sérotypes. L'analyse des poids moléculaires des flagellines souligne l'homogénéité des pseudomonas (30 à 35 kda), sauf pour le groupe des p. Fluorescens/putida. L'analyse en sds-page des profils des protéines de l'enveloppe, extraites dans une solution de lic1 a 48c, a permis de mettre en évidence deux protéines, de 60 à 65 kda, chez les souches du pathovar pisi (bactérie pathogène du pois). Elles ne sont pas détectées chez les souches du pathovar syringae (bactérie saprophyte présente sur le pois). Des anticorps polyclonaux et monoclonaux sont produits contre ces deux protéines. Elles ne semblent pas situées au niveau de la membrane externe mais leur localisation exacte reste incertaine. Un protocole d'identification rapide des pseudomonas du pois utilisant ces deux protéines est proposé. L'analyse en sds-page des profils électrophorétiques des protéines de la membrane externe extraites par solubilisation de la membrane interne à l'aide de sarcosyl, révèle l'intérêt de cette méthode pour la taxonomie : similitude des profils de certaines espèces génomiques et discrimination de certains pathovars. En fonction de la présence de certaines protéines dans des conditions particulières de culture, et par comparaison avec les protéines de la membrane externe de p. Aeruginosa, quelques hypothèses sur leur rôle possible sont proposées.

Le nano-moteur qui se trouve à la base des flagelles des bactéries est une merveille de part sa structure et son rôle dans la survie des bactéries. Il permet la mise en rotation rapide (300Hz) d'un long filament à l'extérieur de la bactérie, filament qui va jouer un rôle comparable à une hélice de sous marin. Malgré sa taille, 45 nm dans son plus grand diamètre, cette nano-bio-machine est composée de milliers de protéines, briques essentielles à la vie. Ces protéines travaillent de concert afin de faire tourner le flagelle bactérien et permettre à la bactérie de se mouvoir dans son environnement au gré du milieu dans lequel elle évolue. Malgré son importance dans la vie bactérienne, son fonctionnement précis reste encore relativement flou aujourd'hui. Sa découverte il y a plus de 30 ans a permis l'accumulation de données qui permettent d'esquisser la structure de certaines des protéines, leur emplacement ou le rôle joue par certaines parties de ces mêmes protéines. D'autres expériences ont permis de déduire des caractéristiques mécaniques, comme les relations couple/vitesse de ce moteur. Cependant, sa description à l'échelle nanométrique reste a ce jour limité et sujette à précautions. Dans le cadre de ma thèse, deux approches parallèles et complémentaires ont été développé afin de répondre à ce défi : le réassemblage de manière contrôlé in vitro d'une partie du moteur crucial pour le fonctionnement du moteur, l'étude à grande échelle des interactions entre les protéines identifiées comme étant essentielles à la rotation du flagelle. De nombreux outils qui n'avaient jamais été utilisés pour l'étude du moteur ont été mis à profit : le microscope à force atomique, afin de visualiser dans un environnement proche du milieu natif les parties du moteur réassemblées, et la Micro Balance à Quartz pour les études d'interactions. Des nouvelles données ont pu être obtenues et synthétisées dans une nouvelle hypothèse de fonctionnement du Nano-moteur flagellaire des bactéries q ui sera présentée.

Les symbioses mutualistes sont ubiquistes et jouent un rôle majeur dans le fonctionnement des écosystèmes. Chez les insectes, il est souvent décrit que la spécificité et la stabilité évolutive de ces symbioses mutualistes est due à une transmission verticale stricte des symbiotes des parents à la descendance. Pour tester le rôle de la transmission verticale dans le maintien évolutif des symbioses mutualiste, son exclusivité et son efficacité doivent être étudiées à une échelle évolutive (d’une lignée hôte à une autre) ainsi qu’à une échelle écologique (d’une génération à la suivante). Ce projet de thèse a pour but d’étudier la transmission verticale comme mécanisme de stabilisation évolutive dans les associations nutritionnelles entre les termites souterrains du genre Reticulitermes et leurs symbiotes mutualistes intestinaux. Pour cela, des outils de biologie moléculaire ont été développés afin d’étudier la diversité et la composition de la communauté microbienne intestinale totale des termites (approche de méta-code barre), mais également en se focalisant sur les protistes du genre Trichonympha qui jouent un rôle essentiel dans la dégradation de la lignocellulose (approches de barcoding ADN et de PCR quantitative). Le premier axe de cette thèse vise à étudier les patterns de transmission des symbiotes à l’échelle évolutive du genre Reticulitermes en testant l’hypothèse que la phylogénie de l’hôte est un facteur majeur expliquant la composition du microbiote intestinal des termites. L’étude menée sur les Trichonympha de termites a permis de montrer que la diversification de ces associations n’est pas uniquement expliquée par des événements de co-spéciation, mais que des événements de changement d’hôte et de perte de symbiotes ont eu lieu. L’étude menée sur l’ensemble du microbiote intestinal des termites permettra de déterminer ces patterns de diversification sur l’ensemble des taxa microbiens. Le second axe de cette thèse est d’évaluer le niveau de fidélité entre partenaires à une échelle intergénérationnelle en testant l’hypothèse que la transmission verticale des symbiotes est stricte d’une génération à une autre. L’efficacité de la transmission verticale a été mesurée en deux étapes : (i) en comparant les symbiotes présents dans les ouvriers de la colonie avec ceux portés par les reproducteurs primaires (i.e. les alates) lorsqu’ils quittent leur colonie natale pour en fonder une nouvelle, et (ii) en comparant les symbiotes présents dans les ouvriers des deux colonies parentales avec ceux portés par la nouvelle colonie fondée. Les résultats préliminaires de l’étude sur les deux Trichonympha présents chez R. grassei semblent indiquer qu’ils sont co-transmis dans les alates. L’étude sur l’ensemble du microbiote intestinal permettra de déterminer si tous les taxa microbiens sont co-transmis ou si une transmission aléatoire des symbiotes a lieu dans les alates. Une troisième étude sur l’ensemble du microbiote permettra de déterminer si tous les taxa microbiens sont transmis par les parents à la descendance. Ensemble, ces différentes études permettront de tester la transmission verticale comme mécanisme induisant une fidélité entre partenaires dans les systèmes termitesmicrobiote intestinal. A l’échelle des protistes du genre Trichonympha, ce mécanisme ne semble pas le seul impliqué dans la stabilité évolutive de ces associations
Many animals including humans live in symbiotic interaction with gut microorganisms contributing to essential functions (nutrition, immunity). The ‘vertical’ way of transmission of symbionts (i.e., from parents to offspring) must stabilise these symbioses, notably by strengthening partner fidelity. However, the efficiency of vertical transmission has rarely been studied, especially in the case where hosts harbour a complex microbial community (or ‘microbiota’) composed by many microbial taxa interacting between them and with the host.The objective of this work was to study the mode and efficiency of transmission of gut microorganisms (protists and bacteria) helping the wood-feeding termite Reticulitermes grassei to digest ingested wood (lignocellulose fibres). Our results revealed contrasted situations between microorganisms. While protists are efficiently vertically transmitted, the majority of bacterial taxa is not only vertically transmitted but seems to be acquired by the environment