Les entérobactéries productrices de carbapénèmases peuvent être responsables d’impasses thérapeutiques puisque ces souches sont multirésistantes aux antibiotiques. La colistine, un antibiotique de la famille des polymyxines, fait partie des molécules de derniers recours potentiellement utilisables pour le traitement des patients infectés par ces souches. Son utilisation est ainsi en augmentation constante mais des résistances émergent.Ce travail a contribué à l’amélioration du diagnostic de la résistance à la colistine par le développement de deux nouveaux outils diagnostiques : un test rapide, le Rapid Polymyxin NP test et un milieu de culture sélectif, la gélose SuperPolymyxin. Il a permis d’identifier de nouvelles mutations chromosomiques au sein des gènes pmrA, pmrB, phoP, phoQ, mgrB et crrB responsables de l’acquisition de résistances et d’hétérorésistance à la colistine chez K. pneumoniae et K. oxytoca. Il a révélé que les mutations chromosomiques et les résistances plasmidiques étaient additionnelles et pouvaient entraîner l’acquisition d’un haut niveau de résistance à la colistine chez E. coli. Il a permis d’identifier une épidémie de souches de K. pneumoniae productrices de la carbapénèmase OXA-48 et résistantes à la colistine en France en 2014. Il a démontré que Hafnia était un genre d’entérobactéries présentant une résistance naturelle de bas niveau à la colistine. Enfin, il a permis de proposer une option thérapeutique, le ceftazidime/avibactam en association ou non avec l’aztréonam, pour traiter les patients infectés par les souches de K. pneumoniae productrices de carbapénèmases et résistantes à la colistine.Ce travail a ainsi contribué à améliorer les connaissances sur la résistance à la colistine chez les BGN au niveau du diagnostic, des mécanismes de résistance acquis, des résistances naturelles, et de l’épidémiologie et a permis de proposer des combinaisons d’antibiotiques actives in vitro sur les souches de K. pneumoniae productrices de carbapénèmases et résistantes à la colistine. / Carbapenemase-producing Enterobacteriaceae may be responsible for therapeutic impasses since these strains are multidrug-resistant. Colistin, an antibiotic of the polymyxin family, is one of the last-resort molecules potentially usable for the treatment of patients infected with these strains. Its use is thus constantly increasing but resistances emerge.This work contributed to improve the diagnosis of colistin resistance by developing two new diagnostic tools: a rapid test, the Rapid Polymyxin NP test and a selective culture medium, the SuperPolymyxin agar. It identified new chromosomal mutations within the pmrA, pmrB, phoP, phoQ, mgrB and crrB genes responsible for the acquisition of colistin resistance and heteroresistance in K. pneumoniae and K. oxytoca. It revealed that chromosomal mutations and plasmid resistance were additional and could lead to the acquisition of a high level of colistin resistance in E. coli. It identified an outbreak caused by colistin-resistant OXA-48-producing K. pneumoniae strains in France in 2014. It demonstrated that Hafnia was a genus of enterobacteria with low-level intrinsic resistance to colistin. Finally, it suggested a therapeutic option, the ceftazidime / avibactam in combination or not with aztreonam, to treat patients infected with colistin-resistant and carbapenemase-producing K. pneumoniae.This work has significantly contributed to improve the knowledge of colistin resistance in Gram negatives in diagnostic, in characterization of acquired or intrinsic resistance mechanisms, and in epidemiology.

L'augmentation et la dissémination de la résistance aux antibiotiques chez les bactéries à gram-negatif, particulièrement les Entérobactéries, les bactéries du genre Pseudomonas et Acinetobacter, représentent un problème majeur de santé publique au niveau mondial. Les infections nosocomiales causées par les bactéries multi-résistantes (BMR) ont conduit non seulement à une augmentation de la mortalité, de la morbidité, et du coût de traitement, mais aussi continuent de mettre en danger la vie des patients surtout immunodéprimés en milieu hospitalier. Bien entendu, l'utilisation abusive et non contrôlée des antibiotiques a grandement contribué à la large diffusion des déterminants de la résistance; cependant, des études récentes ont démontré que ces déterminants de la résistance pouvaient émerger à partir de sources anciennes et/ou environnementales. Ainsi, face à cette préoccupation mondiale, plusieurs études ont été rapportées avec des recommandations importantes de conduire des études épidémiologiques, moléculaires, et génomiques afin de contrôler la diffusion et l'augmentation de la résistance aux antibiotiques. De plus, durant ces 10 dernières années, nous avons assisté à l'emergence et au développement de nouvelles technologies de séquençage à haut débit coïncidant avec une augmentation exponentielle du nombre de genomes bactériens séquencés. / The increase and spread of multidrug-resistant (MDR) gram-negative bacteria especially Enterobacteriaceae, Pseudomonas, and Acinetobacter (E.P.A) species have become a major concern worldwide. The hospital-acquired infections caused by MDR bacteria have led not only to an increase in mortality, morbidity, and cost of treatment, but also continue to endanger the life of patients, especially those immunocompromised. Although the frequent misuse of antibiotic drug has greatly contributed to worldwide dissemination and resistance to antibiotics; recent studies have shown that these resistance determinants could emerge from ancient or environmental sources. Front of this worldwide concern, several studies have been reported with significant recommendations to conduct molecular epidemiology, and genomic studies, in order to control the increase and the dissemination of the antibiotic resistance. Moreover, during these last 10 years, we are witnessing the emergence and development of new technologies of high throughput sequencing and coinciding with an exponential increase of number of bacterial genomes sequenced today. Therefore, it is in this context that the project of this thesis was conducted with three essential objectives: (i) the genome sequencing of clinical MDR bacteria, the analysis and the identification of the mechanisms and the genetic determinants of antimicrobial resistance (ii) the achievement of molecular epidemiology studies from clinical MDR bacteria responsible of outbreak (iii) the development and implementation of molecular tools for monitoring and diagnosis of potential MDR bacteria.

L'augmentation et la dissémination de la résistance aux antibiotiques chez les bacilles à Gram-négatif, particulièrement les Entérobactéries, les bactéries du genre Pseudomonas et Acinetobacter, représentent un problème majeur de santé publique. Les infections nosocomiales causées par les bactéries multi-résistantes ont conduit non seulement à une augmentation de la mortalité, de la morbidité et du coût de traitement, mais aussi continuent à mettre en danger la vie des patients surtout immunodéprimés. L'utilisation abusive et non contrôlée des antibiotiques a grandement contribué à la large diffusion de la résistance aux antibiotiques. Cependant, des études récentes ont démontré que cette résistance pouvait émerger à partir de sources anciennes et/ou environnementales. Ainsi, face à cette préoccupation mondiale et suite à de nombreuses recommandations, plusieurs études épidémiologiques et moléculaires ont été rapportées afin de contrôler et surveiller la diffusion et la dissémination de la résistance aux antibiotiques. Il est cependant prioritaire de développer des nouveaux outils de surveillance de la résistance aux antibiotiques. C'est dans cette optique que ce projet de thèse s'articule avec comme objectifs :- Le développement et la mise en place de nouveaux outils et logiciels de surveillance et de diagnostic des bactéries multi-résistantes, - La réalisation des études d'épidémiologie moléculaire sur les isolats cliniques de bactéries multi-résistantes responsables d'épidémies. / The increase and spread of multidrug-resistant (MDR) gram-negative bacteria especially Enterobacteriaceae, Pseudomonas, and Acinetobacter (E.P.A) species have become a major concern worldwide. The hospital-acquired infections caused by MDR bacteria have led not only to an increase in mortality, morbidity, and cost of treatment, but also continue to endanger the life of patients, especially those immunocompromised. Although, the frequent misuse of antibiotic drug has greatly contributed to worldwide dissemination of antibiotics resistance. Recent studies have shown that these resistance determinants could emerge from ancient or environmental sources. Front of this worldwide concern, and various recommendations, several epidemiological and molecular studies have been reported in order to control the spread and the dissemination of the antibiotic resistance. However, it is a priority to develop new tools for monitoring antibiotic resistance. Therefore, it is in this context that the project of this thesis was conducted with two essential objectives: -The development and implementation of news tools and software for monitoring and diagnosis of potential MDR bacteria. -The achievement of molecular epidemiology studies from clinical MDR bacteria responsible of outbreak.

La détection, la surveillance et la diffusion de la résistance des bactéries aux antibiotiques est un enjeu majeur au niveau mondial depuis la découverte et la diffusion de bactéries multi résistantes, en particulier la résistance aux carbapénèmes, spécifiquement chez les Entérobactéries et les bactéries du genre Pseudomonas et Acinetobacter. L’émergence et la dissémination des pathogènes Gram- résistants aux carbapénèmes est un contributeur significatif de la morbidité et la mortalité du patient. Malgré les efforts radicaux dans le contrôle de l’infection et les améliorations dans le diagnostique moléculaire, les bacilles Gram- résistants aux carbapénèmes demeurent une formidable menace vue que quelques agents antimicrobiens sont actifs et très peu devraient être disponibles dans le futur proche.L’origine et la source des gènes de résistance dans le monde sont mal connues et des travaux récents suggèrent que les animaux domestiques et sauvages, l’environnement mais également le tube digestif des mammifères et des humains pourraient représenter un réservoir et une source importante de gènes de résistance susceptibles d’être transmissibles à l’homme. C’est dans cette optique que ce projet de thèse s’articule avec comme objectifs : (i) la réalisation d’études épidémiologiques moléculaires d’isolats cliniques et animales résistants aux carbapénèmes isolés dans le basin Méditerranéen et la caractérisation des supports moléculaires de cette résistance ; (ii) la description de nouveaux mécanismes de résistance a l’imipenème ; et enfin (iii) le séquençage de génomes d’isolats cliniques résistants aux carbapénèmes et l’analyse de ces derniers. / The detection, monitoring and dissemination of bacterial resistance to antibiotics are a major issue worldwide since the discovery and spread of multi-resistant bacteria, in particular resistance to carbapenems, specifically among Enterobacteriaceae and bacteria of the genus Pseudomonas and Acinetobacter.The emergence and dissemination of carbapenem-resistant Gram-negative pathogens is a significant contributor to patient morbidity and mortality. Despite radical efforts in infection control and improvements in molecular diagnostics, carbapenem-resistant Gram-negative bacilli remain a formidable threat as few antimicrobial agents are reliably active and very little is expected to be available in the near future.The origin and source of resistance genes in the world are not well known and recent works suggest that domestic and wild animals, the environment (soil, water, rivers ..) but also the digestive tract of mammals and humans could represent a reservoir and an important source of resistance genes that may be transmissible to humans.It is in this context that this thesis project articulates with the following objectives: (i) The achievement of molecular epidemiological studies on carbapenem-resistant clinical and animal isolates collected from countries in the Mediterranean basin (Lebanon, Libya, France) and the characterization of the genetic determinants of this resistance; (ii) the description of new resistance mechanisms to imipenem; and finally (iii) The genome sequencing of clinical isolates resistant to carbapenems, the analysis of these genomes and the identification of mechanisms and genetic supports of the resistance to carbapenems and other antibiotics.