Résultats et discussion
L'étude du régulon óS basée sur
les fusions transcriptionnelles avec le gène rapporteur lacZ a
permis l'identification de 48 fusions régulées par óS. De
nombreuses fusions correspondaient à des opérons, les auteurs (3.
VIJAYAKUMAR, et al, 2004) considèrent que le nombre de gènes
régulés par RpoS découverts dans cette étude est
d'environ 80, car si une fusion avec un gène au sein d'un opéron
montre une dépendance à óS, c'est que le promoteur des
gènes de l'opéron entier est reconnu par RpoS, et donc tous les
gènes de l'opéron sont sous sa dépendance. Ces
gènes n'avaient pas été auparavant identifiés comme
faisant partie du régulon RpoS (anciennement considéré
comme comprenant environ 100 gènes), ce qui porte le nombre de
gènes exprimés par EóS à approximativement 200. Les
auteurs ont quantifié cette variabilité d'expression en comparant
les activités â-galactosidase de souches rpoS+
ou rpoS- portant la même fusion. 80% des fusions
présentaient une expression variant au moins d'un facteur 5 en
présence ou non de RpoS en phase stationnaire. Toutes les souches
étudiées présentaient une dépendance d'expression
du gène fusionné à óS aussi bien en milieu riche
qu'en milieu minimum, sauf la souche comprenant une fusion sur le gène
argH-oxyR, qui n'est dépendante de óS qu'en milieu riche :
ces gènes présenteraient une dépendance à óS
différente selon les conditions extérieures. Toutes les souches
montraient une activation par RpoS spécifique de la phase stationnaire,
mais certaines conservaient une expression basale en phase exponentielle, ce
qui s'explique par le fait que certains promoteurs de ó70 sont aussi
reconnus par óS. (table 1)
Pour identifier les gènes régulés par
óS, les auteurs (2. WEBER, et al, 2005) ont comparé les
transcriptomes des souches rpoS+ et rpoS::Tn10 de
MC4100. Les trois conditions d'expérimentation (phase stationnaire, choc
hyperosmotique et choc acide à pH=5) ont été
utilisées afin d'identifier le plus grand nombre possible de
gènes. 481 gènes (annexes pages 14, 15 et 16) s'exprimant au
moins 2 fois plus chez la souche rpoS+ que chez la souche
mutante (leur expression est donc activée par óS), et 95
gènes s'exprimant au moins 2 fois plus chez la souche mutante que chez
la souche rpoS+ (dont l'expression est donc
réprimée en présence de óS, cette répression
sera discutée ultérieurement) ont été
identifiés dans au moins une condition expérimentale. 140 des
gènes activés par óS le sont dans les 3 conditions
testées. Les 341 autres ne sont activés que sous une ou deux
conditions, particulièrement 186 gènes qui ne s'expriment
différentiellement que dans le cas du choc hyperosmotique. (figure 2)
Ceci indique que l'expression des gènes contrôlés par RpoS
ne suit pas toujours simplement les variations d'expression de RpoS
lui-même, c'est-à-dire que l'expression de certains gènes
du régulon semble dépendre du signal externe, et donc pourrait
être aussi régulés par d'autres facteurs. Il est possible
que ces gènes ne puissent être dépendant de óS pour
leur expression qu'en présence d'autres régulateurs. Par
conséquent, les données de cette expérience indiquent que
le régulon RpoS s'étendrait à environ 10% des gènes
d'E. coli, et serait soumis à des régulations
internes.
Les gènes régulés par óS sont
souvent répartis un peu partout sur le chromosome, mais on peut tout de
même définir certains clusters : par exemple, une
région de 91kb à 79.3min, comprenant 29 gènes
contrôlés par óS, dont des gènes codant pour des
régulateurs ou des gènes impliqués dans la
résistance au stress acide. Un autre exemple est un cluster de 13kb
comprenant l'opéron csiD-ygaF-gabDTP. Cet
opéron est intéressant car il présente une
régulation différentielle selon les conditions, comme
déterminé par Metzner, Germer, et Hengge (référence
1., 2004). (figures 3 et 4) Il été déterminé les
fonctions physiologiques des gènes régulés par óS
identifiés par cette étude. (pour 57% d'entre eux des annotations
fonctionnelles existent). (figure 5) 8% des gènes identifiés
comme dépendants de óS dans les 3 conditions produisent des
protéines régulatrices, 14% sont des transporteurs ou des
protéines membranaires ( les trafics membranaires et
réorganisation de la membrane plasmique sont importants pour la
réponse à certains stress, comme le stress osmotique ou les chocs
acides), 19% sont des gènes impliqués dans le métabolisme
(glycolyse, fermentation, respiration anaérobie, transport
d'électrons, cycle des pentoses phosphate), et 11% des gènes de
réponse à différents stress. (2. WEBER, et al, 2005)
Les fonctions physiologiques de gènes
identifiés par ces deux approches sont semblables. Il est à noter
que l'étude par puces à ADN montre de meilleurs
résultats : en effet, les techniques de préparation des
fusions lacZ et de sélection des fusions
óS-dépendantes ont pour effet de ne pas prendre en compte des
gènes régulés par óS. La méthode de
préparation des souches portant les fusions risque de ne pas concerner
tous les gènes du régulon, et comme il a été vu que
certains gènes n'étaient dépendants de RpoS pour leur
expression que sous certaines conditions, le fait de n'avoir effectué le
criblage qu'en phase stationnaire a exclu tous les gènes qui sont
régulés par RpoS dans d'autres conditions, comme les 181
gènes ne s'exprimant différentiellement qu'en conditions de choc
hyperosmotique. L'approche « puce à ADN » procure
des données permettant la vérification in vivo par fusion avec un
gène rapporteur de la dépendance à RpoS des 481
gènes identifiés.
Les régulations différentes des gènes du
régulon RpoS selon les conditions, ou les inhibitions d'expression de
gènes en présence de RpoS peuvent s'expliquer en partie par le
fait que de nombreux gènes régulés pas óS sont des
protéines régulatrices : une partie des gènes s'exprimant
différentiellement identifiés grâces aux puces à ADN
sont donc indirectement dépendants de RpoS. Les gènes
apparaissant réprimés le sont sûrement par des
répresseurs dont l'expression est elle directement
contrôlée par EóS.
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