Les systèmes SHP/Rgg appartiennent à la superfamille de régulateur transcriptionnel RRNPP, impliquée dans des mécanismes de communication cellulaire. Leur étude chez les streptocoques a mis en évidence leur implication dans la régulation de processus biologiques variés, tels que la formation de biofilms ou la modulation de la virulence, chez des streptocoques pathogènes ou la production de peptides modifiés de manière post-traductionnelle chez Streptococcus thermophilus, bactérie essentielle dans la production du yaourt. Les premières investigations décrivaient un mécanisme de régulation simple, avec un régulateur Rgg contrôlant spécifiquement une seule cible en réponse à son peptide inducteur SHP Toutefois, des travaux plus récents ont révélé l’existence d’interactions croisées entre plusieurs systèmes SHP/Rgg, suggérant une organisation plus complexe. Dans ce contexte, S. thermophilus constitue un modèle particulièrement pertinent, en raison de l’accumulation remarquable de systèmes SHP/Rgg dans son génome.

Cette thèse a eu pour objectif de caractériser l’ensemble des interactions entre les systèmes SHP/Rgg de S. thermophilus.

Dans un premier temps, une analyse in silico conduite à l’échelle du groupe salivarius qui comprend les espèces S. thermophilus, Streptococcus salivarius et Streptococcus vestibularis, a permis de répertorier les systèmes SHP/Rgg. Nous avons remarqué que S. thermophilus se distingue par une abondance significativement plus élevée de ces systèmes. Étant donné que l’émergence de S. thermophilus est plus récente que celle de S. salivarius, ces observations suggèrent donc que cette accumulation au cours de l’évolution ne résulte pas d’une simple conservation à partir de S. salivarius, mais plutôt d’acquisitions par transfert horizontal à partir d’autres streptocoques extérieurs au groupe salivarius. Sur le plan expérimental, nous avons démontré que les SHPs majoritaires sont effectivement sécrétés et détectables par LC-MS/MS dans les surnageants de culture. Pour la première fois, nous avons suivi la dynamique conjointe des SHPs et de leurs cibles (RiPPs) tout au long de la croissance. Nos résultats montrent que, de manière synchrone, les SHPs sont sécrétés, s’accumulent et sont réimportés avant de disparaitre progressivement. L’étude de trois RiPPs nous a montré qu’ils sont aussi sécrétés de manière synchrone, mais à l’inverse des SHPs, ils persistent dans le surnageant.

Dans un second temps, afin d’explorer les interactions entre les systèmes SHP/Rgg, nous avons réalisé des fusions traductionnelles entre les promoteurs des opérons cibles et un gène rapporteur luciférase dans différents contextes génétiques, avec ou sans complémentation avec des SHPs synthétiques. Cette approche a permis de reconstituer le réseau complet de régulation de ces systèmes chez S. thermophilus. Nous avons ainsi mis en évidence des interactions, essentiellement via les SHPs. Ainsi, nous avons montré que dans une même cellule, différents SHPs peuvent interagir avec un même régulateur transcriptionnel.

Par ailleurs, pour une des cibles de ces systèmes SHP/Rgg, nous avons identifié un mode original de co-régulation impliquant deux régulateurs appartenant à des familles RRNPP distinctes. L’étude approfondie de la cible de ce système, nous a conduit à la découverte d’un peptide RiPP jusqu’alors inconnu, dont la structure modifiée reste à élucider.

Dans l’ensemble, ces travaux remettent en question la vision linéaire et indépendante des mécanismes de quorum sensing SHP/Rgg, et soulignent l’importance de considérer ces systèmes comme des réseaux de communication interconnectés et dynamiques au sein de la cellule bactérienne. Cette nouvelle vision s’avère indispensable dans le contexte d’une manipulation fine de ces systèmes comme chez Streptococcus pneumoniae, un streptocoque pathogène qui a aussi accumulé de nombreux SHP/Rgg.