| Resumé |
L'Organisation mondiale de la santé considère l'augmentation spectaculaire de la résistance aux antibiotiques comme une menace majeure pour la santé publique. À cet égard, l'espèce Escherichia coli joue un rôle important. Cette espèce est commensale de l'intestin des vertébrés, mais c'est aussi un pathogène polyvalent impliqué dans des maladies intra et extra-intestinales. Elle entraîne la mort d'environ un million de personnes par an, avec des souches de plus en plus résistantes aux antibiotiques. De manière surprenante, bien que les approches génomiques et expérimentales aient révélé que la résistance aux antibiotiques peut se propager très efficacement par le transfert de plasmides ou les échanges génétiques, la résistance aux antibiotiques chez E. coli n'est pas distribuée de manière aléatoire dans l'espèce et est principalement associée à quelques clones tels que le clone à succès ST131. Cela soulève une question générale : comment les clones dans les espèces d'E. coli émergent, acquièrent et maintiennent certaines spécificités étant donné le taux élevé d'échanges génétiques que nous observons ? Une explication possible pour expliquer le maintien de clones présentant certaines spécificités phénotypiques est que les fonctions à l'origine de ces spécificités ne reposent pas sur des gènes ou des mutations uniques mais sur des combinaisons de gènes/mutations en interaction. Comme les différents éléments à l'origine de la fonction sont répartis sur le chromosome, ils ne peuvent pas être facilement transférés d'un clone à l'autre. Comme ce phénomène, que nous nommons l'épistasie génomique, semble émerger assez rapidement en laboratoire au cours de l'évolution expérimentale, l'objectif de cette thèse était de développer des outils pour étudier l'épistasie génomique. Pour étudier ces interactions génétiques, une étape essentielle consiste à perturber ou à réassembler la combinaison de mutations/gènes qui interagissent ensemble pour permettre la pleine expression d'une fonction. Ceci peut être réalisé en imposant l'échange de matériel génétique entre des souches divergentes d'E. coli. J'ai donc développé une méthodologie pour réaliser à haut débit en laboratoire des croisements génétiques entre des souches d'E. coli. La méthode repose sur plusieurs étapes pour assurer l'insertion d'un plasmide conjugatif à une position aléatoire du chromosome et le transfert ultérieur de matériel génétique par conjugaison. Les différentes méthodologies que j'ai développées m'ont permis de montrer que l'utilisation de CRISPR/cas9 pour assister l'intégration du plasmide pouvait améliorer considérablement l'efficacité du processus. En utilisant le transfert d'un marqueur sélectif, j'ai pu étudier la diversité des fragments recombinés dans le génome des souches réceptrices. Une impressionnante diversité de longueur a été observée avec des fragments allant de quelques kilobases à un mégabase. Il est intéressant de noter que cette distribution de taille dépendait du fond génétique des souches réceptrices, ce qui suggère un rôle de la modification par restriction qui reste à tester. Les outils que j'ai développés vont maintenant permettre de quantifier la contribution de l'épistasie globale à l'émergence de clones dans l'espèce E. coli et pourraient également être utilisés pour les biotechnologies afin d'améliorer les souches. A long terme, cela permettra de mieux comprendre l'émergence et la propagation des clones de résistance aux antibiotiques dans une espèce préoccupante à cet égard. |