Responses of enteric bacteria to environmental stresses in seawater

Other titles Réponses des bactéries d'origine entérique aux stress environnementaux en milieu marin
Type Article
Date 1998-11
Language English
Author(s) Troussellier Marc, Bonnefont Jean-Luc, Courties Claude, Derrien Annick, Dupray Elizabeth, Gauthier Michel, Gourmelon MicheleORCID, Joux Fabien, Lebaron Philippe, Martin Yvan, Pommepuy Monique
Affiliation(s) Univ Montpellier 2, CNRS, UMR 5556, Lab Hydrobiol Marine, F-34095 Montpellier 05, France.
Inst Oceanog Paul Ricard, F-83140 Six Fours Plages, France.
IFREMER, Del, Microbiol Lab, F-29280 Plouzane, France.
INSERM, Unite 452, UFR Med, F-06107 Nice 02, France.
Univ Paris 06, Inst Natl Sci, Lab Arago, CNRS,UMR 7621, F-66651 Banyuls sur Mer, France.
Source Oceanologica Acta (0399-1784) (Elsevier), 1998-11 , Vol. 21 , N. 6 , P. 965-981
DOI 10.1016/S0399-1784(99)80019-X
WOS© Times Cited 57
Mot-Clé(s) Génétique, Etats cellulaires, Physiologie, Eau de mer, Entérobactéries
French abstract Les effets de différents facteurs environnementaux (carence nutritive, choc hyperosmotique, exposition à la lumière) auxquels sont confrontées les bactéries entériques rejetées dans le milieu marin ont été étudiés expérimentalement (microcosmes) en considérant les réponses démographiques, physiologiques et génétiques des populations d'Escherichia coli ou de Salmonella typhimurium. À court terme (≤ 48 h), la seule carence nutritive induit des modifications limitées des variables mesurées alors que, combinée au choc hyperosmotique, elle aboutit notamment à une diminution de la charge énergétique et à l'inactivation des transports membranaires. L'exposition à la lumière contribue surtout à une très forte inhibition de la capacité à former des colonies des populations bactériennes. La combinaison des différents stress a confirmé l'apparition rapide d'un état viable non cultivable dans les populations bactériennes de E. coli et S. typhimurium. Il a été montré que des états cellulaires, autres que ceux précédemment décrits dans la littérature, peuvent être engendrés au cours de l'incubation dans l'eau de mer. Il s'est avéré également que des phénomènes de préadaptation peuvent se produire et conduire à une amélioration de la survie (e.g., une incubation préalable dans de l'eau de mer à l'obscurité améliore la survie à une exposition à la lumière). Ces phénomènes trouvent leur origine dans l'expression du gène rpoS qui régule celle de nombreux autres gènes permettant de déclencher une réponse antistress générale pour différents types d'inducteurs. Si les résultats obtenus permettent de mieux comprendre le devenir des entérobactéries dans le milieu marin, ils posent aussi de nombreuses questions qui peuvent déboucher sur différentes problématiques finalisées et fondamentales qui sont évoquées dans la conclusion de cet article.

Keyword(s) Genetics, Cellular states, Physiology, Seawater, Enteric bacteria
Abstract The effects of different environmental factors (nutrient deprivation, hyperosmotic shock, exposure to light) on enteric bacteria which have been transferred into the marine environment, have been studied experimentally (microcosms) by considering demographic, physiological and genetic responses in Escherichia coli or Salmonella typhimurium populations. Short-term experiments (less than or equal to 48 h) showed that nutrient deprivation induced limited changes in measured bacteriological variables, but when combined with hyperosmotic shock, it results in an energy charge decrease and inactivation of membrane transport. Light exposure mainly affects the colony-forming capacity of bacterial populations. Combining different stress factors confirmed the rapid appearance of a viable, but nonculturable state (VBNC) in populations of E. coli and S. typhimurium. It has been shown that cellular forms other than those previously described in the literature can be generated following incubation in seawater. It was also established that pre-adaptation phenomena may occur, leading to better survival (e.g. pre-incubation in seawater in darkness enhanced survival under light exposure). An explanation concerning these phenomena can be found by looking at the rpoS gene which controls the expression of numerous genes and can trigger a general anti-stress response under different adverse conditions. Although the results provide better comprehension of the fate of enteric bacteria in the marine environment, they also raise numerous questions related to fundamental and applied problems, given in the conclusion of this paper.
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Troussellier Marc, Bonnefont Jean-Luc, Courties Claude, Derrien Annick, Dupray Elizabeth, Gauthier Michel, Gourmelon Michele, Joux Fabien, Lebaron Philippe, Martin Yvan, Pommepuy Monique (1998). Responses of enteric bacteria to environmental stresses in seawater. Oceanologica Acta, 21(6), 965-981. Publisher's official version : https://doi.org/10.1016/S0399-1784(99)80019-X , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00000/845/