| Resumé |
Les bactériophages (phages), sont des virus qui infectent les bactéries. Depuis des milliards d'années, cette interaction est à l'origine d'une course à l'armement entre les phages et les bactéries, qui a donné naissance à de nombreux mécanismes de défense bactériens contre les infections par les phages. Au cours de mon doctorat, je me suis concentrée sur l'étude de ces systèmes de défense : des protéines qui perturbent ou bloquent la réplication des phages ou leur libération au cours de l'infection. Depuis les années 1950, avec la découverte des systèmes de restriction-modification, la diversité des systèmes connus est restée limitée, jusqu'à ce qu'en 2015, de nouvelles méthodes permettent d'en découvrir et valider expérimentalement plus de 100. Au début de mon doctorat, bien que de nombreux systèmes de défense aient été identifiés, les connaissances sur leur répartition entre les espèces bactériennes restaient limitées. Mes recherches ont porté sur divers aspects génomiques de ces systèmes anti-phages. Dans le premier chapitre, j'ai étudié leur distribution afin de répondre à des questions clé : combien de systèmes de défense chaque bactérie possède-t-elle ? Quelle est leur abondance ? Comment sont-ils répartis à travers les phylums bactériens ? Pour cela, j'ai développé DefenseFinder, un outil permettant de détecter systématiquement ces systèmes. Cet outil m'a permis de caractériser le répertoire de défense de plusieurs bactéries en utilisant une base de données de génomes microbiens. Les bactéries encodent des systèmes de défense contre les phages, mais ces derniers, ainsi que d'autre éléments génétiques mobiles, produisent également des protéines d'anti-défense. Dans le deuxième chapitre, j'ai développé AntiDefenseFinder pour examiner la diversité de ces systèmes, en cherchant à déterminer si certains éléments génétiques mobiles possèdent des mécanismes d'anti-défenses spécifiques. Nous avons découvert que certains systèmes d'anti-défense sont effectivement liés à des types particuliers d'éléments génétiques mobiles, tout en constatant que la plupart des systèmes d'anti-défense demeurent pour l'instant encore inconnus. Troisièmement, nous avons observé que les bactéries encodent souvent plusieurs systèmes de défense dans leur génome et nous avons exploré les raisons pour lesquelles les bactéries accumulent des systèmes de défense dans leur génome. En analysant les interactions bactéries-phages au niveau du genre Escherichia, nous avons démontré qu'une augmentation des systèmes de défense chez Escherichia n'est pas nécessairement corrélée à une protection plus large contre les phages. Enfin, nous avons examiné la dynamique évolutive des protéines au sein des systèmes de défense. Grâce à l'analyse génomique, nous avons identifié et caractérisé une famille de lanthipeptides (groupes de gènes biosynthétiques) ayant une activité anti-phage, en montrant qu'un clade spécifique a évolué vers un système de défense. Durant mon doctorat, j'ai étudié la génomique des systèmes de défense anti-phage chez les bactéries, en me concentrant sur leur diversité, leur distribution et leur évolution. J'ai développé deux outils permettant d'identifier et de caractériser systématiquement les systèmes de défense et d'anti-défense présents dans les génomes, ce qui a contribué à mieux comprendre leur abondance et leur répartition parmi différentes espèces microbiennes. Mes recherches ont également examiné l'accumulation de ces systèmes de défense dans les bactéries, leur importance dans les isolats naturels, ainsi que l'histoire évolutive d'une famille spécifique de protéines ayant une activité anti-phage. Ces travaux ouvrent la voie à une compréhension plus approfondie de la diversité, de la distribution et de la dynamique évolutive des systèmes de défense bactériens contre les phages, tout en fournissant des outils et des connaissances qui faciliteront les recherches futures sur la course à l'armement entre les bactéries et les phages. |