Université Montpellier 2 - Master Sciences pour l`Environnement

Université Montpellier 2 - Master Sciences pour l’Environnement
Mention : Biologie des Plantes, des Microorganismes, Bioingéniéries, Bioprocédés
Spécialité : IMHE (Interactions Microorganismes, Hôtes, Environnements)
Renvoyer la proposition de sujet de stage à
[email protected] , [e-mail]
Responsable des stages d’Initiation à la Recherche de M1 et de M2 :
Tatiana Vallaeys : [email protected] Tél : [phone]
Administration :
Patricia Quéméner : [e-mail]
Sujet de stage préciser le niveau souhaité M1 et/ou M2 (le cas échéant indiquez vos
préférences: M1 ou M2
Génomique fonctionnelle chez Xenorhabdus, bactérie pathogène d’insecte :
étude d’un système d’inhibition de croissance par contact
Responsable (s) de stage : Jean-Claude OGIER / Sophie GAUDRIAULT
Encadrant (si différent du Responsable de stage notamment dans le cas où le Responsable
n’est pas un Enseignant-Chercheur ou un Chercheur) :
Personnel technique éventuellement impliqué dans la formation du stagiaire :
Anne Lanois
Tel et Email du Responsable de stage et de l’encadrant (si différent du Responsable de
stage) : [email protected] et [email protected]
Laboratoire d’Accueil et nom du Directeur :
Patrick Tailliez
Laboratoire DGIMI, Université Montpellier II -
INRA-(UMR1333), CP54,
34095 Montpellier Cedex 05, France
Fax: [phone]
Phone [phone]
Adresse électronique : [email protected]
Equipe d’Accueil : Equipe Génomique et Facteurs de Virulence (chef d’équipe = A.
GIVAUDAN)
http://www6.montpellier.inra.fr/dgimi/Equipes-de-recherche/Genomique-fonctionnelle-
facteurs-de-virulence-bacteriens
Dans quel contexte s’insère le sujet de stage (démarrage d’un projet, travail partiel d’un sujet
de thèse …….) :
Le laboratoire DGIMI fait partie des « leaders » internationaux pour l’étude des bactéries
entompathogènes Xenorhabdus. Le sujet de stage s’intègre dans le programme de génomique
comparative de l’équipe GFV dont l’objectif est l’identification de nouvelles régions
génomiques impliquées dans l’interaction pathogène en comparant des génomes de souches
avirulentes et virulentes. Le laboratoire dispose à ce jour d’un accès à 7 génomes séquencés
de bactéries entomopathogènes, grâce à des collaborations nationales (Institut Pasteur, CEA-
Genoscope à Evry) et internationales (Consortium Xenorhabdus américain, University of
Wisconsin). Le stage portera plus précisément sur la validation fonctionnelle de l’une des
régions génomiques identifiées in silico et l’étude de son implication réelle dans la virulence

des bactéries Xenorhabdus.
Techniques utilisées :
PCR, clonages de fragments d’ADN, transformations/conjugaisons bactériennes, mini-
préparation de plasmides, gels d’électrophorèse, techniques de microbiologie classique
(isolement, numération, cinétiques de croissance, tests phénotypiques sur milieu gélosé),
manipulations in vivo d’insectes

Description du stage : donner un résumé (contexte, problématique, matériels et méthodes).
Contexte : Le projet s’inscrit dans la problématique générale de l’équipe qui est la
caractérisation de nouveaux facteurs de virulence chez les bactéries entomopathogènes
appartenant au genre Xenorhabdus. Les bactéries du genre Xenorhabdus sont des
entérobactéries qui vivent en symbiose avec un nématode (Steinernematidae). Le nématode
délivre la bactérie dans l’hémolymphe de l’insecte et la bactérie tue l’insecte par septicémie.
La bactérie seule est également pathogène pour l’insecte.
Le séquençage complet de quelques souches de Xenorhabdus a révélé la présence dans leur
génome de nombreux facteurs de virulence connus (toxines insecticides, hémolysines,
proteases …)1,2. Parmi ces derniers, nous avons identifié une locus présent chez nos souches
virulentes envers nos 2 insectes modèles Spodoptera littoralis et Galleria mellonella, mais
absent chez nos souches avirulentes. Il s’agit d’un locus qui code pour des protéines de la
famille des TpsAB (Two Partner Secretion system), homologues d’inhibiteurs de croissance
bactérienne, dépendants du contact entre bactéries (CDI)3. Ces CDI ont été décrits chez des
bactéries pathogènes de mammifères (Escherichia coli uropathogènes, Burkholderia
pseudomallei agent de melioïdose) et de plantes (Dickeya dadantii agent de la pourriture
molle).
Chez E. coli, le complexe CDI est constitué de 3 protéines : CdiB joue un rôle dans la
sécrétion de la seconde protéine CdiA, qui est la toxine inhibitrice, CdiI étant une protéine
d’immunité empêchant l’action toxique de CdiA. En cas de contact direct entre deux cellules,
la bactérie possédant un complexe CDI induit un arrêt de la croissance des bactéries qui ne
possèdent pas la protéine d’immunité.
Nous avons déjà cloné ce locus cdi-like dans un plasmide chez E. coli. Des résultats
préliminaires montrent que l’homologue de CdiA de Xenorhabdus a bien un effet d’auto-
inhibition de la croissance de E. coli en l’absence de protéines d’immunité, CdiI.
Problématique : L’objectif du projet est d’abord de valider l’activité d’inhibition de
croissance bactérienne du locus cdi-like identifié chez Xenorhabdus. Ceci constituerait une
première chez des bactéries entomopathogènes. Puis, il s’agira de déterminer la fonction de
ce système CDI dans la biologie de Xenorhabdus et plus particulièrement lors du cycle
infectieux (compétition avec d’autres bactéries colonisant le cadavre de l’insecte, interaction
avec les cellules eucaryotes lors de la colonisation de l’insecte ou du nématode, etc.)
Travail à mener pendant le stage : L’étudiant-e devra s’insérer dans le projet en participant
aux 3 axes suivants:
(1) Confirmer la fonction d’inhibition de croissance de ce locus cdi-like par (i) la
réitération des expériences d’auto-inhibition chez E. coli, (ii) la mise en place d’une
batterie de tests phénotypiques pour caractériser l’activité de la protéine CdiA. En
particulier, l’étudiant-e effectuera des tests d’activité nucléasique, car des fonctions
DNAse et tRNAse ont déjà été démontrées respectivement chez E. coli et D.
dadantii3.
(2) Rechercher des protéines d’immunité CdiI chez Xenorhabdus. Des gènes cdiI-like
potentiels ont déjà été identifiés par génomique comparative. L’étudiant-e introduira
ces gènes chez la souche de E.coli, qui produit le CdiA-like de Xenorhabdus, afin de
tester leur capacité à protéger la bactérie de l’auto-inhibition de croissance.
(3) Rechercher le rôle du locus cdi-like dans le cycle infectieux de Xenorhabdus. Sachant
que ce locus est absent de souches de Xenorhabdus avirulentes, nous avons construit
un plasmide avec ce locus sous le contrôle d’un promoteur constitutif et l’avons
introduit par conjugaison dans les souches avirulentes. L’étudiant-e sera en charge de
la caractérisation de ces transconjugants : tests phénotypique (d’activité nucléasiques,
cinétique de croissance, etc.), pathologie sur insectes modèles.

1 Ogier JC, Calteau A, Forst S, Goodrich-Blair H, Roche D, Rouy Z, Suen G, Zumbihl
R, Givaudan A, Tailliez P, Médigue C, Gaudriault S. 2010. Units of plasticity in
bacterial genomes: new insight from the comparative genomics of two bacteria
interacting with invertebrates, Photorhabdus and Xenorhabdus. BMC Genomics.
15;11:568
2 Chaston J. M., G. Suen, S. L. Tucker, A. W. Andersen, A. Bhasin, E. Bode, H. B. Bode, A. O. Brachmann, C.
E. Cowles, K. N. Cowles, C. Darby, L. De Léon, K. Drace, Z. Du, A. Givaudan, E. E. Herbert Tran, K. A.
Jewell, J. J. Knack, K. C. Krasomil-Osterfeld, R. Kukor, A. Lanois, P. Latreille, N. K. Leimgruber, C. M.
Lipke, R. Liu, X. Lu, E. C. Martens, P. R. Marri, C. Médigue, M. L. Menard, N. M. Miller, N. Morales-Soto, S.
Norton, J.-C. Ogier, S. S. Orchard, D. Park, Y. Park, B. A. Qurollo, D. R. Sugar, G. R. Richards, Z. Rouy, B.
Slominski, K. Slominski, H. Snyder, B. C. Tjaden, R. van der Hoeven, R. D. Welch, C. Wheeler, B. Xiang, B.
Barbazuk, S. Gaudriault, B. Goodner, S. C. Slater, S. Forst, B. S. Goldman, and H. Goodrich-Blair. 2011. The
entomopathogenic bacterial endosymbionts Xenorhabdus and Photorhabdus: Convergent lifestyles from
divergent genomes. Plos One. 6(11):e27909.
3Aoki SK, Pamma R, Hernday AD, Bickham JE, Braaten BA, Low DA, 2005. Contact-dependent inhibition of
growth in Escherichia coli. Science. 309(5738):1245-8.