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Theses Year : 2015

Pseudomonas adaptation to stress factors : role of membrane lipids and Pseudomonas fluorescens response to NO2

Adaptation de Pseudomonas aux facteurs de stress: rôle des lipides membranaires et réponse de Pseudomonas fluorescens au NO2

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Abstract

The high distribution of Pseudomonas fluorescens group is linked to its ability to adapt to stress factors. This work goaled the response of an airborne P. Fluorescens MFAF76a, and its clinical standard P. Fluorescens MFN1032 to environmental changes in order to refine the specific adaptation of airborne bacteria. First the HPTLC-MALDI TOF MSI tool defined glycerophospholipid (GP) composition of both strains. In stationary growth phase, an unknown GP, in short UGP, was found and seemed to be involved in temperature adaptation for the clinical strain. After exposure to 0. 1, 5 and 45 ppm concentrations, the bacterial response to NO2 was defined through motility, biofilm formation, antibiotic resistance and expression of several chosen target genes. While no change in parameters was seen in bacteria exposed to 0. 1 and 5 ppm of NO2, several alterations were occurred with a bacterial exposure to 45 ppm. NO2 seemed to bias the UGP production, reduced P. Fluorescens swim and decreased swarm only for MFN1032 strain. Biofilm formed by NO2-treated MFAF76a showed increased maximum thickness, with no change in c-di-GMP intracellular level. Expression of the hmp-homologue gene involved in NO detoxification was upregulated in response to NO2, suggesting a possible common pathway between NO and NO2 detoxification. Finally, NO2 was found to increase bacterial resistance to ciprofloxacin and chloramphenicol. Thus the resistance nodulation cell division (RND) MexEF-OprN efflux pump encoding genes were highly upregulated in both strains. Together these findings implement the first model of bacterial response to NO2 toxicity and the role(s) of GP in bacterial adaptation to environmental changes.
La large distribution des Pseudomonas fluorescens est liée à leur grande adaptabilité aux facteurs de stress tels que les variations environnementales. Ce travail avait pour objet la réponse spécifique au milieu aéroporté de P. Fluorescens, comme l’aéroportée MFAF76a et la clinique MFN1032 comme standard. La technique récente HPTLC-MALDI-TOF MSI a permis de caractériser les divers glycérophospholipides (GP) des deux souches. En phase stationnaire de croissance, un GP inconnu (UGP - unknown GP) a été isolé et semble intervenir dans l’adaptation à la température de la souche clinique MFN1032. Quant au stress NO2 gaz, les deux souches ont été exposées aux concentrations: 0. 1, 5 et 45 ppm. Leurs phénotypes ont été confrontés à l’expression de quelques gènes ciblés. Pour les valeurs standard 0,5 and 5 ppm en NO2, aucun paramètre n’est modifié. Par contre, une réponse bactérienne est constatée suite à l’exposition à 45 ppm de NO2. Cette exposition semble impacter la production d’UGP. De plus hmp et mexEF-oprN, codant respectivement pour la flavohémoglobine et pour la pompe à efflux RND, se trouvent surexprimés, corroborant l’évolution de la résistance bactérienne aux antibiotiques. Contrairement au NO, aucune altération de la biomasse de biofilm n’est observée pour le NO2, qui favorise cependant l’augmentation de son épaisseur chez MFAF76a, mais aussi l’inhibition du swarming et la diminution du swimming, avec un taux de c-di-GMP stable. Ce faisceau de résultats offre, pour la première fois, la réponse bactérienne et le rôle des GP lors de stress comme NO2 ou à la température, autre modification environnementale.
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Cite

Tatiana Kondakova. Pseudomonas adaptation to stress factors : role of membrane lipids and Pseudomonas fluorescens response to NO2. Bacteriology. Université de Rouen, 2015. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02367336⟩
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