Role of EnvZ/OmpR phosphorelay in the phytopathogen bacterium Dickeya dadantii

Au cours de leur vie, les bactéries pathogènes sont confrontées à de nombreuses variations environnementales souvent appelées stress, notamment au cours du processus infectieux. Pour survivre et coloniser avec succès son hôte, la bactérie doit percevoir ce nouvel et hostile environnement pour s'y adapter rapidement. C'est le rôle principal assigné aux phosphorelais. Ces systèmes sont composés d'un couple capteur/régulateur. Sous l'action d'un stimulus, le capteur s'autophosphoryle et transmet son phosphate au régulateur, qui module l’activité d’un ensemble de gènes cibles permettant l'adaptation au nouvel environnement. Notre modèle expérimental Dickeya dadantii est une bactérie phytopathogène nécrotrophe responsable de la maladie de la pourriture molle chez un large spectre de plantes hôtes. Les variations du pH et d’osmolarité sont deux des stress souvent rencontrés et combattus par les bactéries pathogènes. Les phosphorelais EnvZ/OmpR et RcsCDB sont deux systèmes majeurs répondant à ces stress. Le laboratoire avait précédemment démontré que le niveau d'activation du système RcsCDB dépendait de la concentration en glucanes périplasmiques osmorégulés (OPG). Leur concentration est d’autant plus élevée dans le périplasme que l’osmolarité du milieu est basse ce qui fait des OPG un intermédiaire essentiel dans la perception de l'osmolarité. Cela nous a poussé à éclaircir la relation entre EnvZ/OmpR et les OPG. Dans ce travail, j’ai montré que, contrairement à l'activation du système RcsCDB, l'activation du système EnvZ/OmpR ne dépend pas de la concentration des OPG, tout en nécessitant leur présence pour l’activation correcte de ce phosphorelais. Pour mieux comprendre le rôle du système EnvZ/OmpR chez D. dadantii, l'activité de ce système a été étudiée in vivo et in planta. Alors que le système EnvZ/OmpR est activé dans un milieu à pH acide et à une osmolarité élevée chez E. coli, mes travaux montrent que seule la variation du pH active ce phosphorelais. De plus, contrairement à E. coli qui possède deux porines majeures, il ne semblait exister qu’une seule porine majeure chez D. dadantii. Mes études ont cependant révélé l’existence d’une seconde porine apparaissant à pH acide in vivo et in planta. Ces deux porines de type OmpF sont régulées par le pH via OmpR. Passée une adaptation de quelques heures dans l’hôte, le profil de ces porines dans l’enveloppe ne change plus durant l’infection. Pourtant, le niveau d’activation d’EnvZ/OmpR durant cette même période fluctue. Ainsi, au moins un autre paramètre environnemental module l’activation de EnvZ/OmpR in planta. Enfin, l’absence de variation des porines dans l’enveloppe durant cette même période suggère qu’un autre régulateur, peut-être RcsCDB, permettrait le maintien de leur niveau d’expression.During their lifetime, pathogenic bacteria are confronted with numerous environmental variations often referred to stress, particularly during infection. In order to survive and successfully colonize its host, the bacterium must perceive this new and dangerous environment to adapt quickly. This is the main role assigned to phosphorelays. These systems are composed of a sensor and a cognate regulator. Under the action of a stimulus, the sensor autophosphorylates and transmits the phosphate group to its regulator, which in turn modulates the activity of a set of target genes allowing adaptation to the new environment. Our experimental model Dickeya dadantii is a necrotrophic plant pathogen bacterium responsible for soft rot disease in a wide range of plant species. The variation of pH and osmolarity are two stresses often faced and fought by pathogenic bacteria. EnvZ/OmpR and RcsCDB phosphorelays are two major systems known to respond to these stresses. The laboratory had previously demonstrated that the level of activation of the RcsCDB system was dependent on the concentration of periplasmic osmoregulated glucans (OPG). Their concentration in the periplasm increases as the medium osmolarity decreases, making OPGs a major intermediate in the perception of osmolarity. This prompted us to decipher the relationship between EnvZ/OmpR and OPGs. I showed that, unlike for the activation of the RcsCDB system, the activation of EnvZ/OmpR doesn’t depend on the concentration of OPGs, but still requires its presence for proper activation of the phosphorelay. To go deeper into the EnvZ/OmpR system, activities of this system have been studied in vivo and in planta. While the EnvZ/OmpR system is activated in a medium with an acidic pH and a high osmolarity in E. coli, my work shows that only pH variation activates this phosphorelay in D. dadantii. In addition, only one major porin (versus two in E. coli) was previously detected in D. dadantii. My studies revealed the existence of a second porin expressed at acidic pH in vivo and in planta. These two OmpF-like porins are regulated by the pH via OmpR. After adaptation for a few hours in planta, the pattern of these two porines remains the same over the rest of the infection. However, the level of OmpR activation during the same period fluctuates indicating that at least one other environmental parameter modulates the activation of EnvZ/OmpR in planta. The steady state level of the porines in the envelope during this same period suggests that another regulatory system, perhaps RcsCDB may maintain their expression level