L’hème est une molécule essentielle à de nombreuses fonctions bactériennes. Cependant, cette molécule génère des radicaux libres qui lui confèrent des propriétés toxiques. Nous avons caractérisé les mécanismes de l’homéostasie de l’hème impliquant le transporteur d’efflux HrtBA. Chez L. lactis nous avons démontré que HrtBA empêche l’accumulation membranaire et intracellulaire d’hème exogène par un mécanisme ménaquinone dépendant. HrtBA est aussi présent chez de nombreux pathogènes. Chez S. agalactiae, la transcription de HrtBA est régulée par un système à deux composants HssRS. Le senseur HssS reconnait l’hème exogène internalisé. Pour élucider le rôle de l’hème de l’hôte dans la virulence de S. agalactiae, un modèle d’infection systémique chez la souris utilisant la luminescence (lux) et l’imagerie in vivo (IVIS) a été mis en place. Le suivi de la luminescence de bactéries hypersensibles à l’hème (ΔhrtBA) montre que l’hème de l’hôte est toxique et que la capacité de S. agalactiae à assurer son homéostasie est déterminante pour ’linfection. De manière similaire, en montrant que le métabolisme respiratoire est indispensable pour l’infection (ΔcydA), S. agalactiae dépend donc de sa capacité à acquérir l’hème de l’hôte pour être infectieuse. En utilisant le promoteur de HrtBA couplé à l’opéron lux, nous avons étudié la capacité de S. agalactiae à détecter et acquérir l’hème in vivo au cours de l’infection. Nos résultats montrent que l’hème de l’hôte est particulièrement biodisponible dans le foie. Au contraire dans le cerveau, l’hème n’est pas détecté par la bactérie. Nos résultats démontrent que l’hème de l’hôte est un paramètre important des capacités d’adaptation de S. agalactiae à son hôte lors de l’infection. Bloquer HrtBA ou le senseur d’hème HssS pourrait constituer une cible pour la recherche antibiotique chez S. agalactiae ou d’autres pathogènes. Enfin, nous avons démontré chez E. faecalis que l’expression de HrtBA est aussi dépendante d’un système à deux composants. Nous avons utilisé la même stratégie que pour S. agalactiae pour créer un senseur d’hème spécifique qui a permis de démontrer pour la première fois que E. faecalis rencontre et utilise l’hème du tractus digestif. / Heme is a redox-reactive molecule with essential function in bacterial metabolism. However, this molecule generates reactive oxygen species responsible for its toxicity. We characterized the mechanism of heme homeostasis involving the efflux transporter HrtBA. In L. lactis, we demonstrated that HrtBA prevents from membrane and intracellular accumulation of internalized exogenous heme thanks to a menaquinone dependent mechanism. HrtBA is also present in several pathogens. In S. agalactiae, the transcription of HrtBA is regulated by a two-component system HssRS. The HssS sensor recognizes internalized exogenous heme. To clarify the role of heme of the host in the virulence of S. agalactiae, a systemic infection model in mice using luminescence (lux) and in vivo imaging (IVIS) has been set up. The monitoring of luminescence generated by heme hypersensitive (ΔhrtBA) bacteria shows that heme of host is toxic and that the capability of S. agalactiae to control heme homeostasis is crucial for infection. In the same way, by demonstrating that respiratory metabolism is crucial for infection (ΔcydA), we demonstrated that S. agalactiae depends on its capacity to acquire the heme of the host to become infectious. By using the HrtBA promoter coupled with lux operon, we studied the capacity of S. agalactiae to detect and to acquire heme in vivo during the infection. Our results show that host heme is especially biodisponible in the liver. On the contrary, heme is not detected by bacteria in the brain. Our results prove that heme of the host is an important parameter for the adaptation of S. agalactiae to its host during infection. Blocking HrtBA or heme sensor HssS could so be a target for antibiotic research against S. agalactiae and other pathogens. Finally, we show in E. faecalis that HrtBA expression also depends on a two-component system. We used the same strategy as in S. agalactiae to create a specific heme sensor that allowed us to demonstrate for the first time that E. faecalis meets and uses heme in the digestive tract.

Actuellement, le traitement des pathologies infectieuses chez les bovins et les animaux de compagnie est menacé par l’accroissement de l’antibiorésistance et des bactéries multirésistantes. Il est donc primordial pour les entreprises pharmaceutiques vétérinaires de développer de nouvelles gammes d’agents antibactériens spécifiques au domaine animale. Dans ce contexte, il a été montré que certains polyaminostérols naturels tels que la squalamine possèdent un fort potentiel antimicrobien. Ainsi, l’objectif de ce travail de thèse est de répondre à la problématique présentée par la société Virbac dans le traitement des mammites (bovins) et des otites/pyodermites (chien) par le développement d’une nouvelle classe de dérivés polyaminostéroïdiens synthétiques à large spectre antimicrobien. Pour cela, nous avons constitué une chimiothèque de composés originaux préparés à partir de différents acides biliaires selon des voies de synthèse inédites. Ces composés ont été évalués in vitro pour leur cytotoxicité et leurs activités antibactériennes contre diverses bactéries à Gram positif et à Gram négatif et nous avons pu établir la preuve de concept in vitro de leur potentiel thérapeutique en tant qu’agents antibactériens ou adjuvants d’antibiotiques. De plus, nous avons montré que l’un de ces nouveaux dérivés, la claramine A1, agit sur l’intégrité physique des membranes bactériennes et sur les performances d'efflux des pompes AcrAB-TolC. Ainsi, il apparaît finalement que ces dérivés polyaminostéroïdiens au mode d’action non conventionnel pourraient constituer une nouvelle classe d’agents antibactériens pour un usage en tant que substituts d’antibiotiques en médecine vétérinaire. / Currently, the treatment of infectious pathologies in cattle and pets is threatened by the growing antimicrobial resistance and the development of multidrug-resistant bacteria. Thus it is necessary for the veterinary pharmaceutical firms to develop new lines of antibacterial agents. In this context, some natural polyaminosterols such as squalamine have gained interest due to their potent antimicrobial activities. Thus the aim of this PhD work is to provide an answer in the treatment of mastitis (cattle) and otitis/pyoderma (dog) by the development of a new class of synthetic polyaminosterols with a broad spectrum of antibacterial activity. In this purpose, a chemical library of original compounds has been prepared starting from various bile acids by using unprecedented synthesis procedures. These compounds were evaluated for their in vitro cytotoxicity on CHO cells as well as their antibacterial activities against Gram-positive and Gram-negative bacteria and we have establish the in vitro proof of concept of the therapeutic potential of this family of molecules as antibacterial agent or antibiotic adjuvant. Additional investigations were then conducted on one of these novel derivatives namely claramine A1 to deepen knowledge of its mechanism of action and showed that claramine A1 acts on the physical integrity of bacterial membranes and the efflux performance of AcrAB-TolC pumps. Based on the results of claramine A1, it finally appears that these new polyaminosterol derivatives possessing a non-classical mode of action pertain to a new class of antibacterial agents and could constitute a substitute for traditional antibiotics in veterinary medicine.