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Theses Year : 2022

Study of an alternative survival pathway to sporulation contributing to the persistence of Bacillus thuringiensis in the cadaver of its host

Etude d’une voie de survie alternative à la sporulation contribuant à la persistance de Bacillus thuringiensis dans le cadavre de son hôte

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Abstract

Bacillus thuringiensis (Bt) is an entomopathogenic bacterium belonging to the group of spore-forming Firmicutes Bacillus cereus sensu lato. This group includes Bacillus cereus sensu stricto, responsible for food-borne infections, and Bacillus anthracis, the agent of anthrax.Bt is able to complete a full developmental infection cycle in its host, here the larva of the Galleria mellonella wax moth. Bt kills its host, survives in its cadaver and forms spores (dehydrated cell forms that are extremely resistant to harsh environmental conditions), by sequentially activating virulence, necrotrophism and sporulation genes. However, the Bt population isolated from insect cadavers is heterogeneous and non-sporulating cells able to survive in an unknown physiological state were identified .This work presents the characterization of these bacteria using molecular genetics and cell imaging methods as well as a transcriptomic analysis by RNA-Seq.The results show that these cells are transiently necrotrophic, then undergo a metabolic slowdown while remaining viable and particularly adapted to the environment of the insect cadaver until at least 14 days post-infection. Furthermore, RNA-Seq revealed that many genes expressed during Bt survival in the cadaver of its host are involved in iron homeostasis or in the response to oxidative stress. The latter are particularly expressed during the late phase of survival in the insect cadaver.This is the first study characterizing the long-term physiological state of Bt during infection. It highlights the existence of a persistence pathway alternative to sporulation and shows the adaptation of these bacteria to the insect cadaver, a particular and poorly characterized environment
Bacillus thuringiensis (Bt) est une bactérie entomopathogène appartenant au groupe Firmicutes sporulants Bacillus cereus sensu lato. Ce groupe comprend entre autres Bacillus cereus sensu stricto, responsable de toxi-infections alimentaires ou encore Bacillus anthracis, responsable de la maladie du charbon.Bt est capable de réaliser un cycle d’infection complet chez son hôte, ici la larve de l’insecte Galleria mellonella, fausse teigne de la cire. Bt tue son hôte, survit dans son cadavre et sporule, en activant séquentiellement des gènes de virulence, de nécrotrophisme et de sporulation (processus aboutissant à la formation de spores, formes cellulaires déshydratées dormantes et résistantes aux conditions défavorables). Néanmoins, la population bactérienne isolée des cadavres d’insectes est hétérogène et des cellules non-sporulantes, capables de survivre dans un état physiologique inconnu, ont été identifiées.Ces travaux présentent la caractérisation de ces bactéries à l'aide de méthodes de génétique moléculaire et d'imagerie cellulaire ainsi que d'une analyse transcriptomique par RNA-Seq.Les résultats démontrent que ces cellules sont transitoirement nécrotrophes, puis qu’elles subissent un ralentissement métabolique tout en restant viables et particulièrement adaptées à l'environnement du cadavre d'insecte jusqu’à au moins 14 jours post-infection. Par ailleurs, le RNA-Seq révèle que de nombreux gènes exprimés lors de la survie de Bt dans le cadavre de son hôte, sont impliqués dans l’homéostasie du fer ou encore dans la réponse au stress oxydatif. Ces derniers sont plus particulièrement exprimés au cours de la phase tardive de survie dans le cadavre de l’insecte.Cette étude est la première caractérisant l'état physiologique à long terme de Bt lors d'une infection. Elle met en évidence l'existence d'une voie de persistance alternative à la sporulation et montre l’adaptation de ces bactéries au cadavre de l’insecte, un environnement particulier et méconnu.
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Cite

Hasna Toukabri. Etude d’une voie de survie alternative à la sporulation contribuant à la persistance de Bacillus thuringiensis dans le cadavre de son hôte. Microbiologie et Parasitologie. Université Paris-Saclay, 2022. Français. ⟨NNT : 2022UPASB047⟩. ⟨tel-03942650⟩
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