Facultés Universitaires Notre-Dame de la Paix NAMUR Le flagelle

Facultés Universitaires
Notre-Dame de la Paix NAMUR
FACULTE DES SCIENCES
DEPARTEMENT DE BIOLOGIE
Le flagelle de Brucella melitensis : caractérisation de la
structure et de la régulation flagellaire
Dissertation présentée par
Jonathan Ferooz
en vue de l’obtention du grade
de Docteur en Sciences
Composition du jury :
Prof. Jean-Jacques Letesson (Promoteur, FUNDP, Namur)
Dr Pierre Cornelis (VUB, Bruxelles)
Prof. Jean-Yves Matroule (FUNDP, Namur)
Prof. Carine Michiels (FUNDP, Namur)
Dr Michel Zygmunt (INRA, Tours, France)
2009

© Auto-édité par Jonathan Ferooz
Juillet 2009
B - 5000 Namur (Belgique)
Toute reproduction d'un extrait quelconque de ce livre,
hors des limites restrictives prévues par la loi,
par quelque procédé que ce soit, et notamment par photocopie ou scanner,
est strictement interdite pour tous pays.
Imprimé en Belgique et publié sur le site web:
www.brucella.be

Facultés Universitaires Notre-Dame de la Paix
Faculté des Sciences,
Département de Biologie
Rue de Bruxelles, 61 B-5000 Namur, Belgique
Le flagelle de Brucella melitensis : caractérisation de la
structure et de la régulation flagellaire
Par Jonathan Ferooz
RESUME
Le flagelle bactérien est un appendice rotatoire filamenteux ancré dans les membranes
bactériennes et permet à la bactérie de se mouvoir. Bien que le rôle locomoteur soit principal,
d’autres rôles lui sont attribués comme l’adhérence et la sécrétion. Le filament compose la
plus grande partie du flagelle. Celui-ci est formé par un assemblage de protéines appellées
flagellines. On estime que près de 80% des bactéries produisent un flagelle. Brucella est une
bactérie pathogène de mammifères qui a longtemps été désignée comme non-flagellée.
Cependant, les récentes découvertes ont montré que tous les gènes flagellaires étaient présents
dans son génome et qu’ils étaient nécessaires lors de l’infection. Plusieurs régulateurs qui
contrôlent la production des protéines flagellaires ont également été mis au jour. Néanmoins,
aucun flagelle n’avait encore été visualisé chez Brucella.
Lors de ce travail, nous avons montré pour la première fois grâce à la microscopie
optique et électronique que B. melitensis produit de manière transitoire un flagelle polaire de
type gainé. D’autre part, nous avons aussi investigué la régulation du système flagellaire.
Premièrement, nous avons étudié le rôle du facteur sigma RpoE1 sur les gènes flagellaires. Le
mutant rpoE1 surexprime les gènes flagellaires et produit des flagelles plus longs.
Deuxiemement, nous avons montré que la production de la flagelline était controlée par des
régulateurs spécifiques nommés FlbT et FlaF. FlbT est un activateur de la production de la
flagelline alors que FlaF est un inhibiteur. De plus, nous avons montré que la fonction de FlbT
semble conservée parmi les Rizhobiales. Nous avons également montré que B. melitensis était
plus virulente en absence de flagelline, ce qui montre un rôle spécifique de la flagelline qui
reste à être investigué.
Pour terminer, une analyse préliminaire in silico du gènome de Brucella nous a permis
de cibler d’autres régulateurs potentiels du système flagellaire. Les données récoltées lors de
ce travail nous ont permis de dessiner un schéma de régulation hiérarchique des gènes
flagellaires de Brucella en 3 classes.

Facultés Universitaires Notre-Dame de la Paix
Faculté des Sciences,
Département de Biologie
Rue de Bruxelles, 61 B-5000 Namur, Belgium
The flagellum of Brucella melitensis : caracterization of the
flagellar structure and regulation
By Jonathan Ferooz
SUMMARY
The bacterial flagellum is a rotative filamentous appendage which is anchored in the
bacterial membranes and allows the bacterium to move. Besides its main locomotive function,
the bacterial flagellum fulfills other functions such as adhesion and secretion. The filament,
which comprises most of the flagellum structure, is formed by an assembly of proteins called
flagellins. It is estimated that nearly 80% of the bacteria produce a flagellum. Brucella is a
mammal pathogens bacterium that had long been designated as non-flagellated. However,
recent discoveries have shown that all flagellar genes were present in its genome and were
necessary to Brucella’s pathogenic ability. Several regulators that control the production of
flagellar proteins have also been uncovered. However, no flagellum was viewed on Brucella
until today.
In this work, we showed for the first time through the optical and electron microscopy
that B. melitensis produces transitionally a polar sheathed flagellum. On the other hand, we
also investigated the regulation of flagellar system. Firstly, we studied the role of sigma factor
RpoE1 on flagellar genes. The rpoE1 mutant overexpresses flagellar genes and produces a
longer flagellum. Secondly, we showed that the production of flagellin was controlled by
specific regulators named FlbT and FlaF. FlbT is a flagellin activator while FlaF is a flagellin
inhibitor. In addition, we showed that the function of FlbT appears to be conserved among the
Rizhobiales. We also showed that B. melitensis is more virulent in the absence of flagellin,
which indicates a specific role of flagellin. The function of the flagellin of Brucella remains to
be investigated.
Finally, a preliminary in silico analysis of the genome of Brucella has enabled us to
target other potential regulators of the flagellar system. The data gathered during this work
have allowed us to draw a hierarchical regulatory cascade of flagellar genes of Brucella in 3
classes.