Mimivirus est le 1er virus géant découvert. Quelques années plus tard une nouvelle entité́ biologique a été décrite, les virophages. Si leurs principales caractéristiques sont maintenant bien définies et acceptées, leur position dans le monde viral ainsi que les interactions qu’ils pourraient avoir avec leur virus-hôte sont encore discutées. La famille des virophages s’élargit. Dans cette optique, le premier objectif de thèse a été de faire un bilan des propriétés connues des virophages au travers d’une revue de la littérature scientifique. La deuxième section repose sur l’analyse des bases de données métagénomiques à la recherche de séquences de virophages et de Megavirales. En criblant le métagénome Bioreactor, nous avons détecté des séquences étroitement liées au virophage Zamilon. Le génome de ce dernier a été décrit et partiellement assemblé. La troisième partie du travail est basée sur l’étude des interactions entre les Mimiviridae et les virophages. Nous avons observé́ qu’un groupe de mimivirus a développé́ une résistance contre l’infection par le virophage Zamilon. C’est en essayant de comprendre ce mécanisme de résistance jusque-là inconnu dans le monde viral que nous avons décrit pour la première fois un système de défense appelé MIMIVIRE. Enfin, la dernière partie est centrée sur l’étude d’une protéine impliquée dans la traduction chez les mimivirus. Les résultats de ce travail suggèrent que cette protéine régule l'expression d’autres protéines virales. Les éléments inédits présentés dans cette thèse contribuent à soutenir l’idée de l’existence d’une quatrième branche du vivant, distincte des 3 domaines connus. / Mimivirus is the first largest virus described. Some years later, virophage, a new biological entity has been discovered. Virophage is a small virus able to infect other giant viruses for which the presence can be deleterious. If their main features have been widely accepted, their position in the viral world and their interactions with host’s viruses are still discussed. The family of virophages is expanding. The first objective of this thesis work was to summarize the known proprieties and features of virophages through a review paper. The second part refers to the analysis of metagenomic databases in search of virophage and Megavirales sequences. By screening the Bioreactor metagenome, we detected sequences closely related to Zamilon virophage.The genome has been described and partially assembled. The third part was based on the study of the interactions between giant viruses and virophages. We observed that some mimiviruses have developed a resistance against the infection by Zamilon virophage. To understand this mechanism of resistance, we described for the first time a viral defense system called MIMIVIRE. Finally, the last part was focused on the study of a protein involved in the translation apparatus of mimivirus. The results of this study suggest for the first time that a translational protein in mimivirus regulates the expression of their proteins.The results described herein show the potential impact of virophages on their viral hosts and also the complexity of the genetic content of giant viruses. Considering all these elements, we can support the hypothesis that giant viruses belong to a new domain of life, in complement to eukaryotes, bacteria and algae.

Les virus sont présents dans tous les écosystèmes, et sont les entités les plus abondantes dans le milieu marin. Bien que nous associons systématiquement virus aux maladies, la plupart d'entre eux coexistent cependant en équilibre avec leur hôte. Les virus sont associés à tous les règnes de la vie, même les virus qui affectent d'autres virus(virophages). La définition aujourd'hui d'un virus chez les virologues, c'est qu'un virus est un parasite génétique qui utilise des systèmes cellulaires pour sa propre réplication. Les hôtes les plus couramment utilisés par les virus que nous avons étudiés sont principalement des protozoaires. Ainsi, les Amoebozoa font l'objet de nombreuses études et sont utilisés pour isoler de nouvelles espèces intracellulaires( virus, bactéries). Ces espèces ont évolué de manière à résister aux effets consécutifs à la phagocytose ou à l'ingestion dans des vacuoles, et restent viable dans le cytoplasme de l'amibe, et ont le potentiel de se multiplier dans les parasites. Dans cette étude, nous avons dans un premier temps étudier les diverses interactions existantes entre virus Acanthamoeba polypaghaga Mimivirus(APMV) et des bactéries au sein de l'amibe. Pour cela, nous avons choisi un système original basé sur la co-culture de l'APMV, soit seul ou en combinaison avec deux autres microorganismes isolés individuellement à partir de l'amibe. Il s'agit d'une bactérie intracellulaire stricte(BABL1) et le virophage de APMV (Sputnik). Cela nous a permis de mettre en évidence, d'une part la capacité du virophage à moduler la virulence d'APMV tout en révélant, d'autre part, la bataille qui a eu lieu entre eux au cours de l'infection de l'hôte. dans un deuxième temps, nous avons examiné l'activité virucide des biocides couramment utilisés en pratique clinique pour la désinfection des équipements hospitaliers. APMV et Marseillevirus montrent une grande résitance aux biocides chimiques, en particulier l'alcool. Seule la température de 75°C et le glutaraldéhyde ont réussi à réduire les titres d'APMV et Marseillevirus à des niveaux indétectables. Après dessiccation ou exposition aux rayonnements ultraviolets, APMV et marseillevirus ont démontré leur stabilité durable. Précédent le pré-traitement des échantillons de l'environnement par l'éthanol à 70°C, a permis la disparition des contaminants bactériens sans réduire la charge virale, permettant leur isolement sur amibe, sans avoir besoin d'utiliser des antibiotiques, qui peuvent avoir un effet délétère su les amibes. / In this study, we first examined the various interactions taking place between the virus Acanthamoeba polyphaga Mimivirus (APMV) and bacteria within the amoeba. We chose an original system based on a co-culture of APMV either alone or in combination with two other organisms isolated from amoeba, i.e a strict intracellular bacterium (BABL1) and the virophage of APMV (Sputnik). This allowed us to highlight, on the one hand, the possibility to modulate the virulence of APMV while revealing, on the other hand, the battle which occurs between them during the infection of the host. We then examined the virucidal activity of biocides commonly used in clinical practice for the disinfection of hospital equipment. APMV and Marseillevirus show high resistance to chemical biocides, especially to alcohol. Only a temperature of 75°C or glutaraldehyde were able to reduce APMV and Marseillevirus titres to undetectable levels. Whether dried or under ultraviolet, APMV and Marseillevirus demonstrated their lasting stability. Previous pre-treatment of environmental samples by ethanol 70° allowed disappearance of bacterial contaminating bacteria without reducing giant virus load allowing their isolation on amoeba without need the use of antibiotic that may have a deleterious effect on amoebae.

La mycobactérie à croissance rapide Mycobacterium abscessus est un pathogène opportuniste de l’homme, particulièrement des poumons, capable de se multiplier au sein de macrophages (MФ) mais aussi d’amibes environnementales. Nous avons pu montrer que l’environnement amibien est propice à l’adaptation de M. abscessus à cette survie intramacrophagique. Par des analyses transcriptomiques comparant les adaptations de M. abscessus au sein d’amibes ou de MФ, nous observons des enrichissements de voies biologiques démontrant des adaptations au stress oxydatif et des adaptations métaboliques telle que la béta-oxydation des lipides et l’assimilation des sulfates. Ces adaptations ont également été observées chez Mycobacterium tuberculosis, mycobactérie pathogène pulmonaire stricte de l’homme responsable de la tuberculose. Parmi les gènes induits par M. abscessus au sein des amibes figurent des gènes impliqués dans le transport de polyamines, la biosynthèse du MoCo (molybdopterin cofactor) ainsi que l’assemblage des centres fer-soufre (Fe-S). L’induction de tels gènes, décrits comme des facteurs de virulence chez certaines bactéries intracellulaires, contribuerait à la virulence de M. abscessus en permettant sa survie intramacrophagique. Quarante-cinq gènes ont été identifiés comme fortement induits en amibes chez M. abscessus. Mycobacterium chelonae, appartenant au même complexe génomique que M. abscessus et responsable exclusivement d’infections cutanées, ne présente pas de telles inductions après analyse de son transcriptome intracellulaire, ce qui pourrait expliquer son absence de survie en MФ. Cinq opérons recouvrant 10 gènes ont été délétés au sein du génome de M. abscessus par recombinaison homologue. Ces gènes sont requis pour la survie de M. abscessus en amibes et en MФ. La surexpression chez M. chelonae de deux de ces gènes, MAB_1517c et MAB_2649, codant respectivement une protéine TcmP (tetracenomycin polyketide synthesis O-methyltransferase) et une MmpS (mycobacterial membrane protein small), a conféré une survie intra-macrophagique à M. chelonae, suggérant que l’induction de ces gènes en amibes favorise la survie intracellulaire de M. abscessus en MФ. Enfin, l’analyse du transcriptome de M. abscessus en MФ révèle des adaptations propres à la vie intramacrophagique. Différents gènes particulièrement induits sont impliqués dans le métabolisme de la proline, la sécrétion de protéine par le système de sécrétion de type II ou appartiennent la voie MEP (méthylérythritol phosphate), des voies biologiques contribuant à la virulence de pathogènes. De plus, parmi les gènes induits, certains correspondent à des activités de N-acétylation, d’oxydoréduction, de liaison à l’oxygène ou de détoxification de l’oxyde nitrique par des dioxygénases qui sont enrichies. Comparé à 5 autres opérons délétés, sélectionnés selon leur niveau d’induction et leur activité biologique, le gène eis2 (MAB_4532c), codant une N-acétyltransférase, est essentiel à la survie de M. abscessus en MФ.L’utilisation d’une approche complémentaire, le criblage d’une banque de mutants par transposition chez M. abscessus en amibes, a révélé le rôle essentiel du gène mmpl8 (mycobacterial membrane protein large 8) parmi la famille de protéines MmpL, impliquées dans le transport et/ou la synthèse de lipides mycobactériens. Chez M. abscessus, l’absence de production de cette protéine est corrélée à un défaut d’export d’un nouveau glycolipide (GDND, glycosyl diacetylated nonadecyl diol) et à un phénotype délétère pour la bactérie en MФ.En conclusion, notre travail a montré le rôle fondamental de l’amibe dans l’apprêtement de M. abscessus à la survie intramacrophagique. Trois gènes ayant fait l’objet d’études approfondies, mmpL8, eis2 ainsi que le gène eccB4 (MAB_3759c) mis en évidence par le crible amibien de la banque de mutants de transposition, participent à ce phénotype, confirmant le caractère pathogène de M. abscessus. / Mycobacterium abscessus is a rapidly growing mycobacterium, causing opportunistic infections in humans, and notably pulmonary infections. M. abscessus is able to multiply inside macrophages (MФ) and environmental amoebae. Here we demonstrate that M. abscessus undergoes adaptations in amoebae allowing its survival in MФ. Intracellular adaptations of M. abscessus to amoebae and MФ were assessed by RNAseq. We observed a significant enrichment of biological pathways reflecting adaptations to oxidative stress and metabolic adaptations illustrated by the consumption of fatty acids and activation of the sulfate assimilation pathway. These adaptations have been described in intramacrophagic Mycobacterium tuberculosis, a strictly pathogenic mycobacteria infecting the lung of humans and causing tuberculosis. Among the set of genes induced by M. abscessus during the amoebal co-culture are genes implicated in polyamine transport, MoCo (molybdopterin cofactor) biosynthesis and iron-sulfur (Fe-S) cluster assembly. The induction of such genes, described as virulence factors from intracellular bacteria, might enhance M. abscessus virulence and thus allow its survival in MФ. Forty-five genes are highly induced along the amoebal co-culture. In comparison, the amoebal co-culture with Mycobacterium chelonae, a mycobacterium that belongs to the same genomic complex as M. abscessus and causing solely extrapulmonary infections, does not elicit the same adaptations; potentially explaining M. chelonae inability to persist in macrophages. Five operons, representing a total of 10 genes, were deleted from M. abscessus genome by homologous recombineering. These genes are required for both M. abscessus survival in amoebae and MФ. Overexpression of two of these genes in M. chelonae, MAB_1517c and MAB_2649, encoding a TcmP (tetracenomycin polyketide synthesis O-methyltransferase) protein and an MmpS (mycobacterial membrane protein small) protein respectively, enhances M. chelonae survival in MФ, suggesting that the induction of these genes favors M. abscessus survival in MФ. Analyses of M. abscessus transcriptome in MФ also shed light on adaptations specific to the bacterium intramacrophagic life. Several genes highly induced in macrophages are implicated in biological pathways known to contribute to bacteria virulence, including proline metabolism, protein secretion by the type II secretion system and the MEP (methylerythritol phosphate) pathway. Among the set of induced genes selected according to their level of induction and their biological activity, N-acetylation and redox activities, bounding to oxygen and detoxification from nitric oxide by dioxygenases are significantly enriched. Among operons from this set of genes, it appears that M. abscessus eis2 gene (MAB_4542c), encoding a N-acetyltransferase, is essential for M. abscessus survival in MФ.In addition, a complementary approach to RNAseq, the screening of a transposon (Tn) mutant library of M. abscessus inside amoebae, revealed important roles of the mmpL8 gene encoding a mycobacterial membrane protein large belonging to a family of proteins implicated in lipid biosynthesis and export to the cell surface. When this protein was no longer produced by M. abscessus, a lower amount of a new glycolipd family (GDND, glycosyl diacetylated nonadecyl diol) was observed as well as a deleterious phenotype in MФ.To conclude, our work has shown a fundamental role of amoebae in triggering the virulence of M. abscessus, further allowing its survival in macrophages. Besides, three genes that have been studied more extensively – mmpL8, eis2 and eccB4 (revealed by the Tn library screening) – are required for M. abscessus survival in macrophages and confirmed its pathogenic behavior.

La diversité des organismes est essentielle pour leur capacité à évoluer et s'adapter aux variations environnementales. De ce fait, déterminer les facteurs responsables de l'origine de cette diversité ainsi que de la maintenance de la variabilité génétique observée reste un objectif fondamental en recherche. L'objectif de cette thèse était de comprendre les facteurs évolutifs maintenant le polymorphisme neutre. L'influence des processus évolutifs tels que la sélection naturelle et la dérive génétique étant complexes, nous avons combiné des approches complémentaires expérimentale et théorique. Le système expérimental utilisé, la bactérie Escherichia coli et l'amibe sociale Dictyostelium discoideum nous a permis d'étudier dans un premier temps la variabilité naturelle des interactions existant entre les deux espèces. Dans une seconde partie, nous avons étudié les traits bactériens impliqués dans cette variabilité. Nous avons montré que les bactéries portant des facteurs de virulence sont plus résistantes à la digestion des amibes, ce qui est en accord avec l'hypothèse de coïncidence évolutive des facteurs de virulence. Le deuxième volet de cette thèse concerne les aspects de génétique des populations de ce système. La troisième partie de notre expérimentation était de suivre les variations temporelles des fréquences alléliques de populations bactériennes comportant un marqueur neutre, durant 300 générations et sous quatre conditions environnementales : avec ou sans structuration spatiale et avec ou sans facteur biotique. Nous avons observé que les variations des fréquences alléliques observées étaient compatibles avec la dérive génétique. L'objectif du modèle théorique a été dans un premier temps d'étudier les effets de la stochasticité démographique sur les probabilités de fixation d'un nouvel allèle neutre arrivant dans une population résidente ainsi que sur le temps de fixation. La probabilité de fixation ainsi que le temps de fixation sont modifiés par les effets stochastiques lorsque l'on compare nos modèles à taille de population fluctuantes à un modèle à taille de population constante tel que le modèle de Moran.

Il a été bien documenté que les différentes canalisations des unités de soins dentaires contiennent un épais biofilm. Ce biofilm est constitué entre autres de bactéries, mais aussi d’amibes. Certaines amibes ont un potentiel pathogène et peuvent causer des infections graves. Deux cas d’infections amibiennes et possiblement reliées aux unités dentaires ont retenu notre attention et sont à l’origine du présent projet. L’identification morphologique des amibes afin de déterminer si elles présentent un potentiel pathogène ou non est une tâche ardue, même pour les protozoologistes chevronnés. Nous avons donc utilisé la réaction de polymérase en chaîne (PCR) pour identifier les amibes. Des nouvelles amorces ont été élaborées pour détecter les amibes des genres Acanthamoeba ainsi que Naegleria. Des échantillons d’eau et de terre ont été prélevés dans l’environnement, et des échantillons d’eau et de biofilm ont été prélevés dans les unités dentaires. Une partie de chaque échantillon a été mise en culture selon une méthode améliorée pour une identification morphologique, et l’autre partie a été soumise à un PCR direct. Des Acanthamoebae et/ou des Naegleriae ont été détectées dans 100% des échantillons, mais les espèces varient d’un échantillon à l’autre. Des amibes à potentiel pathogènes sont détectables dans les unités dentaires ainsi que dans l’environnement, et celles-ci pourraient représenter un risque pour la santé de certains individus. / It has been well documented that the various tubing of a dental unit are covered with a thick biofilm. This biofilm mostly consists of bacteria, but amoebae can be found within the biofilm as well. Some amoebae are potential pathogens and may cause serious infections. Two cases of amoebic infections that were possibly linked with dental units drew our attention and stimulated our researches. Morphologic identification of amoebae in order to determine their possible pathogenicity requires much expertise, and is even difficult for proficient protozoologists. Therefore, the use of PCR is essential to detect potentially pathogenic amoebae with subjectivity. We elaborated new primers for the detection of Acanthamoeba spp. and Naegleria spp. Samples of water and dirt were taken in the environment, and samples of water and biofilm were taken in dental units. A part of each samples was cultivated for morphological identification, when a second part was utilized for PCR identification. Acanthamoebae and/or Naegleriae were detected in 100% of our samples, but the species varied from one sample to another. Potentially pathogenic amoebae were detected in dental units and in the environment, which could represent a health risk for some individuals.

Les voies d'endocytose chez l'amibe Dictyostelium discoideum ont été explorées en étudiant l'acidification des compartiments endocytaires et en caractérisant l'action de la caféine et de la cycloheximide, deux inhibiteurs qui ne modifient pas le métabolisme énergétique de la cellule.<br />Le dextran marqué par l'isothiocyanate de fluorescéine (FITC dextran) a été employé comme sonde de phase fluide. Dictyostelium montre une internalisation de fluide plus active dans un milieu nutritif que dans un milieu non nutritif. Dans les deux cas, une cinétique biphasique est observée avec une première phase linéaire en fonction du temps, suivie d'un plateau qui correspond à l'équilibre dynamique entre l'entrée et la sortie de fluide. Les cinétiques sont modélisables sur la base d'un compartiment endocytaire unique. L'activité pinocytaire diminue avec la température avec une énergie d'activation de 27 kcal/mol.<br />Le FITC dextran a été utilisé comme sonde de pH. Au plateau de pinocytose, le compartiment endosomal est à une valeur moyenne de pH 5,8 (+/- 0,2) qui est indépendante du pH extracellulaire. Les bases faibles et d'autres agents comme la monensine ou le carbonyl cyanide m-chloro phenylhydrazone, diminuent l'acidité du compartiment endosomal. La détermination du pH endosomal pendant les phases initiales (t<15 min) met en évidence un compartiment plus acide que le compartiment endosomal majeur. Le pH endosomal reste constant pendant l'engagement de la différenciation induite par une carence nutritionnelle. <br />La caféine inhibe de façon immédiate toutes les activités endocytaires chez l'amibe Dictyostelium : la pinocytose de phase fluide, la phagocytose et la sécrétion des enzymes lysosomales. La caféine est aussi un inhibiteur de la croissance axénique dans la même gamme de concentrations que celles qui inhibent l'endocytose. D'autres méthylxanthines, comme la théobromine, la théophylline ou la paraxanthine sont sans effet sur l'endocytose ou la croissance de Dictyostelium. L'hypothèse pour expliquer l'effet inhibiteur de la caféine est une perturbation de l'homéostasie du Ca2+ intracellulaire.<br />La cycloheximide est un inhibiteur de la synthèse protéique chez les eucaryotes. Après une phase de latence d'environ 10 minutes, la cycloheximide bloque toutes les activités endocytaires chez l'amibe Dictyostelium. D'autres inhibiteurs de la synthèse protéique des cellules eucaryotes qui possèdent des modes d'action et des structures différents, tels que l'anisomycine, l'émétine, la pactamycine et la puromycine inhibent aussi l'endocytose. L'hypothèse envisagée pour rendre compte de l'inhibition de l'endocytose par les inhibiteurs de la synthèse protéique fait intervenir des mécanismes de réponse au stress.

Il a été bien documenté que les différentes canalisations des unités de soins dentaires contiennent un épais biofilm. Ce biofilm est constitué entre autres de bactéries, mais aussi d’amibes. Certaines amibes ont un potentiel pathogène et peuvent causer des infections graves. Deux cas d’infections amibiennes et possiblement reliées aux unités dentaires ont retenu notre attention et sont à l’origine du présent projet. L’identification morphologique des amibes afin de déterminer si elles présentent un potentiel pathogène ou non est une tâche ardue, même pour les protozoologistes chevronnés. Nous avons donc utilisé la réaction de polymérase en chaîne (PCR) pour identifier les amibes. Des nouvelles amorces ont été élaborées pour détecter les amibes des genres Acanthamoeba ainsi que Naegleria. Des échantillons d’eau et de terre ont été prélevés dans l’environnement, et des échantillons d’eau et de biofilm ont été prélevés dans les unités dentaires. Une partie de chaque échantillon a été mise en culture selon une méthode améliorée pour une identification morphologique, et l’autre partie a été soumise à un PCR direct. Des Acanthamoebae et/ou des Naegleriae ont été détectées dans 100% des échantillons, mais les espèces varient d’un échantillon à l’autre. Des amibes à potentiel pathogènes sont détectables dans les unités dentaires ainsi que dans l’environnement, et celles-ci pourraient représenter un risque pour la santé de certains individus. / It has been well documented that the various tubing of a dental unit are covered with a thick biofilm. This biofilm mostly consists of bacteria, but amoebae can be found within the biofilm as well. Some amoebae are potential pathogens and may cause serious infections. Two cases of amoebic infections that were possibly linked with dental units drew our attention and stimulated our researches. Morphologic identification of amoebae in order to determine their possible pathogenicity requires much expertise, and is even difficult for proficient protozoologists. Therefore, the use of PCR is essential to detect potentially pathogenic amoebae with subjectivity. We elaborated new primers for the detection of Acanthamoeba spp. and Naegleria spp. Samples of water and dirt were taken in the environment, and samples of water and biofilm were taken in dental units. A part of each samples was cultivated for morphological identification, when a second part was utilized for PCR identification. Acanthamoebae and/or Naegleriae were detected in 100% of our samples, but the species varied from one sample to another. Potentially pathogenic amoebae were detected in dental units and in the environment, which could represent a health risk for some individuals.

Mycobacterium abscessus est une mycobactérie à croissance rapide, et un pathogène opportuniste responsable d’infections pulmonaires notamment chez les patients atteints de la mucoviscidose, et d’infections cutanéomuqueuses. La source de contamination pourrait être environnementale mais des contaminations interhumaines ne sont pas exclues. Les amibes environnementales pourraient jouer un rôle de réservoir. M. abscessus est capable de résister aux mécanismes de défense bactéricides des phagocytes environnementaux et humains. Le génome complet de M. abscessus a été séquencé mettant en évidence de nombreux facteurs de virulence non mycobactériens. Certains sont des facteurs de virulence connus dans le monde bactérien, comme la phospholipase C ou le facteur de captation du magnésium MgtC. Ces facteurs ont été montré induits en présence d’amibes, mais ne peuvent à eux seuls expliquer la survie intracellulaire et la virulence de M. abscessus. Nous avons donc, au cours de ce projet, criblé une banque de mutants générée par transposition chez M. abscessus, à la recherche de mutants dénués de croissance intracellulaire en amibes et macrophages. Cette approche a permis d’identifier, de façon majeure, 5 gènes du locus ESX-4 de M. abscessus codant un système de sécrétion de type VII avec tous ces composants cœur conservés. Pour mieux comprendre la contribution d’ESX-4 dans la survie intracellulaire de M. abscessus, un mutant obtenu par double recombinaison au sein du gène eccB4 dans la souche type de M. abscessus (ΔeccB4) a été construit. EccB4 est un élément structurel central du système de sécrétion codé par ESX-4. ΔeccB4 présente un défaut de survie au sein des cellules, lié à déficit de blocage de l’acidification phagosomale ainsi qu’un défaut de dégradation de la membrane phagosomale, empêchant un contact phagosome-cytosol. Ce travail a permis de révéler pour la première fois dans le monde mycobactérien le rôle d’un locus ancestral de sécrétion ESX-4 au sein d’une mycobactérie. L’étude des protéines secrétées par ce locus est actuellement en cours au laboratoire, afin d’envisager des approches thérapeutiques et vaccinales pour contrer cette mycobactérie multirésistante aux antibiotiques. / Mycobacterium abscessus is a fast growing mycobacterium, and an opportunistic pathogen responsible for lung infections particularly in patients with cystic fibrosis, and for mucocutaneous infections. The source of contamination could be environmental but human-to-human contaminations are not excluded. Environmental amoeba could play a role as a reservoir. M. abscessus is able to resist to the bactericidal defense mechanisms of environmental and human phagocytes. The complete genome of M. abscessus has been sequenced and presents numerous non-mycobacterial virulence factors. Some are known virulence factors in the bacterial world, such as phospholipase C or the magnesium uptake factor MgtC. These factors have been shown to be induced in the presence of amoeba, but cannot alone explain the intracellular survival and virulence of M. abscessus. We thus, in the course of this project, screened a library of mutants generated by transposition in M. abscessus, in search of mutants lacking intracellular growth in amoeba and macrophages. This approach made it possible to identify, in a major way, 5 genes of the ESX-4 locus of M. abscessus encoding a type VII secretion system with all these conserved core components. In order to better understand the contribution of ESX-4 to the intracellular survival of M. abscessus, a mutant obtained by double recombination within the eccB4 gene in the M. abscessus type strain (ΔeccB4) was constructed. EccB4 is a central structural element of the secretion system encoded by ESX-4. ΔeccB4 has a defect of survival within the cells, linked to deficiency of blockage of the phagosomal acidification as well as a defect of degradation of the phagosomal membrane, preventing phagosome-cytosol contact. This work made it possible to reveal for the first time in the mycobacterial world the role of an ancestral locus ESX-4 secretion within a mycobacterium. The study of the proteins secreted by this locus is currently underway in the laboratory, in order to consider therapeutic and vaccine approaches to counter this multiresistant antibiotic mycobacterium.

Legionella pneumophila, l’agent responsable de la légionellose est transmissible à l’Homme par les aérosols environnementaux et infecte les macrophages pulmonaires. Après l’exposition à différents stress L. pneumophila est capable de d’entrer dans un état Viable Non Cultivable (VBNC) qui semble être une stratégie de survie. L’objectif de nos travaux était d’étudier l’état VBNC de différentes souches de L. pneumophila après des traitements thermique et chimique et d’évaluer le pouvoir infectieux des formes VBNC envers les macrophages et les cellules épithéliales alvéolaires. Nous avons étudié les profils physiologiques de L. pneumophila de trois souches différentes. Les résultats montrent que pour chaque souche 3 populations peuvent être identifiées, les légionelles viables cultivables, les VBNC et les bactéries mortes. Lorsque soumises aux stress, chaque souche possède un profil physiologique propre et la présence ou non de bactéries VBNC était dépendante du traitement appliqué et de la souche utilisée. La deuxième partie fut relative à l’étude des traitements thermiques de 70°C pendant 30 min et des chocs au dioxyde de chlore de 4, 6 et 7 mg/L pendant 60 min à température ambiante sur ces VBNC. Aucune légionelle VBNC n’est capable de se développer au sein des cellules et aucune croissance sur milieu BCYE n’a été observée après co-culture. La suite de notre étude a été d’étudier le comportement, envers les macrophages, de L. pneumophila revivifiées après culture sur amibes. Les résultats montrent que les légionelles VBNC induites par choc thermique et revivifiées par co-culture sur Acanthamoeba polyphaga sont capables d’infecter de nouveau les macrophages. En conclusion, ces résultats suggèrent que: (i) les formes VBNC de L. pneumophila ne sont pas spontanément infectieuses pour les macrophages et les cellules épithéliales alvéolaires in vitro et (ii) elles peuvent devenir pathogènes pour les cellules humaines après revivification préalable sur A. polyphaga / Legionella pneumophila, the causative agent of legionellosis is transmitted to human through aerosols from environmental sources and invades lung’s macrophages. It also can replicate within various protozoan species in environmental reservoirs. Following exposures to various stresses, L. pneumophila enters a Viable Non Cultivable state (VBNC) which is likely to be a survival strategy. The objective of our work was to study the VBNC forms of several strains of L. pneumophila serogroup 1 obtained after thermal and chemical treatments and to evaluate the infectivity of these VBNC forms against macrophages and alveolar epithelial cells. First we studied the physiological patterns of the three different strains (Philadelphia GFP 008, 044 clinical and environmental RNN). For all strains we observed the presence of VBNC bacteria in the native (non stressed) state. The results show that for each strain, three populations of Legionella can be identified: viable and culturable, VBNC and dead cells. Once submitted to the various stresses, we observed that each strain had its own physiological pattern and the presence (or not) of VBNC bacteria was dependent on the applied treatment and the strain used. The second part was related to the study of the pathogenicity of these VBNC forms against macrophages or epithelial cells. The study focused on heat shock treatment at 70°C for 30 min and chlorine dioxide treatment at 4, 6 and 7 mg/L for 60 min at room temperature. The results show that no Legionella VBNC forms were able to grow within the cells and no growth on BCYE medium was observed after co-culture. Then we investigated the behavior of L. pneumophila resuscitated after culture on ameba within macrophages. The results shows that Legionella VBNC induced by heat shock treatment and resuscitated by Acanthamoeba polyphaga co-culture are able to infect macrophages. In conclusion, these results suggest that: (i) the VBNC forms of L. pneumophila are not infectious for macrophages and alveolar epithelial cells in vitro and; (ii) they can be pathogenic for human cells after revivification by an amoeba (A. polyphaga)

V. vermiformis est une amibe libre répandue dans l'environnement et les milieux artificiels comme les réseaux d'eau chaude sanitaire (RECS). Il est maintenant bien établi qu'elle joue un rôle de réservoir pour des bactéries pathogènes, comme L. pneumophila. Le contrôle de V. vermiformis dans les RECS représente donc un enjeu sanitaire important. Les amibes libres peuvent passer d'une forme métaboliquement active (trophozoïte) à une forme de résistance, le kyste, lorsque les conditions sont défavorables ce qui leur confère une résistance aux traitements. Malgré la haute prévalence de V. vermiformis dans les RECS, les processus de différenciation et la résistance de ses kystes aux traitements n'ont été que peu étudiés. Nous avons donc investigué les changements morphologiques et ultrastructuraux qui s'opèrent lors de l'enkystement et désenkystement de V. vermiformis. Il en ressort que l'enkystement est un phénomène rapide (9 h) qui conduit à la formation de kystes entourés d'une paroi double couche. Lors du désenkystement, les trophozoïtes n'émergent pas à travers un ostiole comme c'est le cas chez Acanthamoeba. Puis, nous avons étudié l'effet des conditions environnementales et de la concentration cellulaire sur l'enkystement. Nous avons observé que plus la concentration cellulaire est élevée plus l'enkystement est rapide, ce qui suggère l'existence de mécanismes de communication intercellulaire. Enfin, nous avons étudié la résistance des kystes aux traitements utilisés dans les RECS et aux protéases. Ces traitements étaient efficaces, in vitro, pour inactiver les kystes de V. vermiformis. Ces travaux ont permis d'apporter des connaissances de bases sur les processus de d / Vermamoeba vermiformis is a free-living amoeba (FLA) widespread in the environment and artificial environments such as hot water networks. It is now well established that it acts as a reservoir for many pathogenic bacteria, such as Legionella pneumophila. The control of V. vermiformis in artificial environments represents an important health issue. FLA can turn from a metabolic active form (trophozoite) to a resistance form, called cyst, when conditions are unfavorable. Cysts are more resistant to treatments. Despite the high prevalence of V. vermiformis in hot water networks, the processes of differentiation and the resistance of cysts to disinfection treatments have been poorly studied. Therefore we investigated morphological and ultrastructural changes occurring during encystment and excystment of V. vermiformis. It appears that encystment is a fast process (9 h) which leads to the formation of cysts surrounded by a double-layered wall. During excystment, trophozoites do not emerge through an ostiole as is the case with Acanthamoeba. Then, we studied the effect of environmental conditions and cell concentration on encystment. We observed that the higher cell concentration was, the faster the encystment was, which suggests the existence of intercellular communication. Finally, we studied the resistance of cysts to conventional disinfection treatments used in hot water networks and to innovative treatment with proteases. These treatments were effective, in vitro, to inactivate V. vermiformis cysts. This work provides new finding regarding differentiation processes and cysts resistance of V. vermiformis, a free-living amoeba poorly studied.