Opérons d'ARN ribosomiques (ARNr), Multiplicité, Escherichia coli, Conflit réplication-transcription, R-Loops, Stabilité génomique

Le nombre total d'opérons d'ARN ribosomique (ARNr) par génomes bactériens est supérieur aux exigences permettant d'obtenir des taux de croissance maximaux. Nous supposons qu'un tel excès d'opérons d'ARNr par génome est nécessaire pour faire face à certaines perturbations environnementales. En effet, chez Escherichia coli (E. coli), la diminution du nombre d'opérons d'ARNr par génome entraîne une augmentation du temps nécessaire pour le redémarrage de la croissance à la sortie de la phase stationnaire. Cette diminution du nombre d'ARNr a également pour effet d'augmenter le temps de redémarrage suite à des stress nutritionnels. L'hypothèse qui a été émise et que le temps nécessaire permettant d'atteindre une capacité de traduction maximale dans les cellules ayant un nombre décroissant d'ARNr était augmenté. Pour tester cette hypothèse, nous avons étudié chez E. coli l'impact du nombre variable d'opérons d'ARNr dans le génome sur la croissance, le taux de mortalité, la réplication de l'ADN et la stabilité du génome. Nous avons montré que la durée de la phase de latence des souches ayant un nombre réduit d'opérons d'ARNr était principalement due à des taux de mortalité très élevés et non à une augmentation du temps requis pour obtenir une capacité de traduction maximum. Au cours de la phase de latence, les cellules avec un nombre diminué d'opérons d'ARNr ont initié la réplication de l'ADN de manière identique aux cellules ayant tous leurs opérons d'ARNr. Cependant, dans les cellules avec un nombre diminué d'opérons d'ARNr, nous avons observé : une perturbation de l'élongation de la réplication de l'ADN, une augmentation de la quantité de cassures des brins d'ADN, une production de ROS, l'induction de la réponse SOS, et une augmentation de la mutagenèse. Enfin, nous avons de déterminé que la survie de ces cellules nécessitait un mécanisme de recombinaison homologue. Nous avons montré que la cause principale des effets délétères observés lors de la réduction du nombre d'opérons d'ARNr est provoquée par le blocage de la machinerie de réplication de l'ADN par des R-loops sur les loci des opérons d'ARNr restants. De plus, après utilisation de traitements détruisant les ribosomes, nous avons montré que dans une souche possédant toutes les copies d'opérons d'ARNr, que la durée de la phase de redémarrage post stress est également affectée par des conflits de réplication-transcription et la présence de R-loops. Notre étude montre que la multiplicité des opérons d'ARNr est nécessaire pour faire face à des perturbations environnementales nécessitant une augmentation rapide de la capacité de traduction. Ce nombre d'opérons d'ARNr garantit que les opérons d'ARNr ne sont pas saturés individuellement par les ARN polymérases. Cette multiplicité du nombre d'opérons d'ARNr peut être considéré comme le gardien de la stabilité génomique.