Dynamique de la transition glucose/acétate chez la bactérie Escherichia coli.

Brice Enjalbert (1, 2) , Delphine Ropers (3) , Pierre Millard (2) , Stéphanie Durand (4) , Fabien Létisse (5, 2, 6) , Hidde de Jong (3) , Jean-Charles Portais (2, 6)

1 University of Aberdeen
2 LISBP - Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés
3 IBIS - Modeling, simulation, measurement, and control of bacterial regulatory networks
4 INSA Toulouse - Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse
5 LGPC - Laboratoire de Génie Protéique et Cellulaire
6 UT3 - Université Toulouse III - Paul Sabatier

Escherichia coli est l’une des bactéries majoritaires de la flore intestinale. Ses souches commensales ou virulentes ont la capacité de s’adapter efficacement à des changements de substrat carboné. Cette propriété est essentielle pour se maintenir et coloniser un milieu aussi changeant que l’intestin. L’adaptation à ces fluctuations permanentes passe par des remaniements métaboliques complexes de par la variété des voies métaboliques concernées et des modes de régulation. Ainsi, la dynamique de ces phases de transition n’est que très peu caractérisée, tant d’un point de vue temporel que mécanistique. Nos travaux ont porté sur la caractérisation de la transition glucose-acétate, comme modèle biologique de ces transitions. Une stratégie multi-échelle a été mise en place pour explorer l’évolution de l’expression des gènes, des concentrations en métabolites intracellulaires et extracellulaires et le comportement phénotypique au travers de la transition. Les résultats montrent un nombre très faible de variations avant la disparition du glucose. La consommation totale du glucose est le signal déclencheur d’un remaniement profond du métabolisme. La transition du régime glycolytique sur glucose vers le régime gluconéogénique sur acétate est achevée en moins de 40 minutes. Comme attendu, le métabolome se réajuste dans les minutes qui suivent la disparition du glucose. De façon surprenante, il en est de même de l’expression génique. La stratégie d’Escherichia coli sur la transition n’est donc pas dans l’anticipation mais mise sur la rapidité d’exécution. Ces résultats ont servi de base à un effort de modélisation dynamique capable de rendre compte des résultats expérimentaux et de la double complexité métabolique et régulatoire. Ces travaux constituent la première description physiologique et moléculaire de la transition glucose-acétate. Cette base cognitive est désormais exploitée pour appréhender les mécanismes de contrôle de l’adaptation métabolique

Mots clés: E. coli; métabolisme; transition; phénotype; transcription; métabolites; modélisation

Domaines: Sciences du Vivant [q-bio]

Brice Enjalbert, Delphine Ropers, Pierre Millard, Stéphanie Durand, Fabien Létisse, et al.. Dynamique de la transition glucose/acétate chez la bactérie Escherichia coli.. Journées des Microbiologistes de l'INRA, Département Mircrobiologie et Chaîne Alimentaire - MICA, Nov 2012, L'Isle sur la Sorgue, France. ⟨hal-02183976⟩