L'exploration complète de la diversité bactérienne reste incomplète, due à des limitations techniques (extraction d'ADN incomplète, limites des techniques de caractérisation…), à la complexité et l'hétérogénéité de la matrice sol (présence de microenvironnements…) et à l'existence de populations numériquement faibles. Bien que ces populations minoritaires jouent probablement un rôle important dans le fonctionnement de la communauté, elles sont rarement détectées par les techniques conventionnelles. Nos objectifs dans le cadre de ce travail de thèse ont été de développer des approches tant conceptuelles que techniques qui permettent d‟accéder à un niveau plus important de la diversité bactérienne présente dans les environnements complexes comme les sols. La première approche a pour but de favoriser le développement de bactéries minoritaires grâce à l'inoculation de communautés bactériennes dans des sols stérilisés avec des propriétés physico-chimiques différentes, afin de confirmer ou d‟infirmer le concept de Baas Becking « tout est partout et l‟environnement sélectionne ». Les changements de structures des communautés bactériennes inoculées, sont analysés à l'aide de puces à ADN taxonomique nouvellement développées. Les résultats confirment clairement l'impact de l'environnement sur la structure des populations bactériennes. De plus l'analyse des puces à ADN révèle des bactéries précédemment non détectées, confirmant la présence de populations minoritaires et la possibilité d‟augmenter leur abondance relative sous différentes conditions. La deuxième approche consiste au développement d'une souche bactérienne capable de capturer in situ des fragments d‟ADN. Elle a pour but d'éviter l'étape d'extraction d‟ADN. Cet outil est basé sur la construction d'un système de contre sélection positive permettant de sélectionner les clones ayant intégré des gènes d'intérêt. Nos travaux montrent clairement qu'il est possible d'améliorer l'accès à cette « rare biosphere » sans toutefois pouvoir répondre entièrement à la question : est-ce que tout est partout? / No abstract

Les prothèses et les endoprothèses vasculaires, une fois implantées dans le corps humain, sont sujettes à un certain nombre de complications. Les infections, les thromboses précoces et les occlusions tardives sont les plus fréquentes, générant des conséquences cliniques très souvent délétères et parfois létales. Les difficultés de prise en charge de ces complications sont à l’origine des efforts déployés dans la recherche de solutions visant à améliorer les matériaux prothétiques. Aucune avancée clinique majeure n’a jusque-là été notée. Des études réalisées antérieurement dans notre laboratoire ont permis de développer des prothèses vasculaires en polyester dotées d’un revêtement de polymère d’hydroxypropyl-β-cyclodextrine capable d’adsorber puis de libérer de manière prolongée divers antibiotiques. Au cours des présents travaux nous avons déterminé les conditions optimales pour une libération effective de trois antibiotiques à partir de ces prothèses revêtues d’hydroxypropyl-β-cyclodextrine. Nous en avons testé l’efficacité dans des modèles in vitro et in vivo d’infections vasculaires. Nous avons eu recours à neuf souches pathogènes parmi les plus fréquemment rencontrées dans ce contexte en pathologie humaine. Nous avons parallèlement évalué in vivo l’innocuité, la tolérance tissulaire et la biocompatibilité de ces prothèses dans la perspective d’une application clinique. Le système développé s’est avéré efficace en libérant in situ sur une huitaine de jours les molécules antibactériennes sélectionnées. Les concentrations requises des solutions ainsi que le temps nécessaire d’imprégnation des prothèses étaient compatibles avec la pratique chirurgicale. Une activité bactéricide par réduction significative de l’adhésion, de la croissance et de la prolifération bactérienne a été observée comparativement aux témoins dans les différents modèles d’infections testés. Nos résultats démontrent aussi la possibilité d’utiliser ces molécules seules ou en association sans qu’il y ait d’antagonisme. Il deviendra ainsi possible de moduler et d’adapter le traitement antibiotique local, délivré in situ, en ciblant les divers pathogènes rencontrés dans le cadre d’infections mono ou polymicrobiennes. Les prothèses revêtues d’hydroxypropyl-β-cyclodextrine ont démontré in vivo une bonne intégration tissulaire et une excellente tolérance locale sans signe de toxicité systémique. [...] / Synthetic vascular prosthesis likewise vascular endoprosthesis are prone to several complications after implantation into the human body. Infections, thromboses and late occlusions are the most challenging and the most common, leading to serious clinical consequences that are sometimes lethal. Management of those complications is still fraught with tremendous difficulties justifying the economic burden and the continuous efforts in research development for improving vascular prosthetic materials. This research investment is, however, yet to yield any great clinical advance. Previous studies conducted in our research laboratory have led to the development of polyester vascular prostheses coated with a polymer of hydroxypropyl-β-cyclodextrin. This was achieved in order to increase the loading and eluting capacities of these vascular prostheses towards several antibiotics. In the current works, we sought to determine the optimal conditions for effective controlled release of three antibiotics from those prosthetic platforms. We have also evaluated their efficacy in both in vitro and in vivo models of vascular infections. This was carried-out against nine different bacteria strains that are among the most common in human vascular infections. Moreover, we have assessed in vivo their safety, their healing properties, their systemic toxicity and their biocompatibility in the prospect of clinical application.The above-mentioned drug delivery system has been proved to be effective in releasing in situ the selected antibacterial agents over a seven-day desorption period in human plasma. Optimal batch concentration and time for prosthetic immersion into the antibiotic solutions were well compatible with current surgical practice standards. A bactericidal activity evidenced by significant reduction of bacterial adhesion, growth and proliferation was revealed when compared to appropriate controls in the various tested vascular infection models. We have also studied antibacterial molecules alone or in combination. In this latter setting, no antagonistic effects were depicted. This provides a unique opportunity to customize local antibiotic treatment delivered in situ from vascular device fabrics and to adapt it to the evolving ecology of both monomicrobial and polymicrobial vascular prosthetic infection. The polyester vascular prostheses coated with a polymer of hydroxypropyl-β-cyclodextrin were proved in vivo safe and demonstrated excellent biocompatibility, healing properties and tissue integration without any signs of systemic toxicity. [...]

La consommation excessive d’alcool concerne environ 20% de la population adulte en France. Il est établi qu’une consommation excessive aigue d’alcool engendre une augmentation de la morbi-mortalité en cas d’infection ou de traumatisme. La consommation chronique d’alcool augmente le risque de cancers et d’infection.Toutes ces conséquences médicales sont intimement liées à une altération des défenses de l’hôte induite par l’alcool. L’ingestion d’alcool et ses métabolites engendre une modification de la flore digestive appelée dysbiose ainsi qu’une augmentation de la perméabilité digestive. De cet effet local découle une augmentation du passage d’endotoxines dans le système veineux portal et systémique. Ainsi l’ensemble des éléments impliqués dans la réponse immunologique sont impactés de façon locale (Foie) et systémique par cette endotoxinémie chronique. Deux axes de recherche ont été privilégiés dans cette thèse: La translocation bactérienne et les sous-populations monocytaires. L’originalité de ce travail est l’étude de la cinétique des modifications immunologiques, chez des sujets alcoolo-dépendants (AD) hospitalisés pour un sevrage en alcool durant 2 à 6 semaines.La translocation bactérienne (TB) a été étudiée par l’analyse itérative de marqueurs sériques témoins de celle-ci: l’ADN 16S ribosomial en PCR temps réel, les taux sériques de LBP (LPS-Binding-Protein) et de CD14 soluble par ELISA. Les prélèvements veineux ont été effectués à jeun chez des sujets AD à J0 de leur sevrage et après 4 puis 6 semaines de sevrage. Avant le sevrage (J0) les 3 marqueurs sont plus élevés que dans une population témoin (p<0.001). Après 6 semaines de sevrage, les taux de LBP (p=0.04) et sCD14 (p=0.001) diminuent de manière significative sans revenir aux taux de la population témoin. La consommation de cannabis dans le mois précédent le sevrage est associée à une plus grande diminution des marqueurs LBP et sCD14 au cours du sevrage en alcool.Notre étude confirme une majoration de la TB chez les sujets AD non sevrés et l’impact potentiel du cannabis sur celle-ci. Elle montre également que le délai de sevrage de 6 semaines ne permet pas un retour à la normale des marqueurs de la TB.La répartition, le phénotype et la fonctionnalité des sous-populations monocytaires sanguines ont été étudiés à J0 et après 14 jours de sevrage en alcool chez des sujets AD. Avant le sevrage (J0), la fréquence des monocytes classiques (CD14+CD16-) est diminuée alors que celle des non classiques (CD14dimCD16+) est augmentée chez les sujets AD comparativement aux sujets contrôles. La fréquence des monocytes exprimant les TLR-2 et -4 est réduite chez les sujets AD. La sécrétion basale des cytokines IL-1, IL-6 et TNF est comparable chez les sujets AD et contrôles. En revanche après stimulation in vitro des monocytes par les ligands des TLR-2 et 4, respectivement peptidoglycanes (PGN) et lipopolysaccharides (LPS), la sécrétion d’IL-6 et de TNF est augmentée chez les sujets AD. Le sevrage de 14 jours restaure partiellement la distribution des sous-populations monocytaires. Nos résultats indiquent que la consommation chronique d’alcool altère la distribution, le phénotype et la fonctionnalité des monocytes chez les sujets AD, ces altérations s’améliorent en 14 jours de sevrage mais ne reviennent pas à la normale.Mon travail de thèse confirme l’impact de la consommation chronique d’alcool sur la translocation bactérienne et sur la réponse immune chez l’homme. Il précise la nature et la cinétique de cet impact. Mes résultats suggèrent également que le délai de retour à la normale semble être supérieur à 6 semaines. De nouvelles études permettront de mettre en évidence une cinétique plus précise de ces améliorations biologiques. Les résultats permettent d’envisager des recommandations cliniques quant à une durée d’abstinence pré-opératoire en cas de chirurgie programmée par exemple. / Excessive alcohol consumption concerns about 20% of the French adult population. An acute excessive alcohol consumption named “binge drinking” causes an increase in mortality and morbidity in case of trauma or infection. Chronic alcohol consumption causes an increased risk and severity of infections and increased risk of cancer. All these medical consequences are linked to changes in host defense induced by alcohol consumption. Indeed, alcohol and its metabolites generate modifications of the gut microbiota and increased gut permeability. This local effect causes an increase in endotoxin translocation into portal and systemic blood. Thus, all elements involved in the immune response, and in particular the monocytes as cellular component acting as first line of defense of the immune system, are affected by this chronic endotoxemia. Two research axes were studied during my thesis: Microbial translocation and monocyte subsets. The originality of this work was to study the kinetic of immunological changes induced by alcohol withdrawal in alcohol-dependent (AD) subjects hospitalized for an alcohol withdrawal during 2-6 weeks.Microbial translocation (MT) was studied by iterative analysis of serum markers: Bacterial 16S rDNA levels were measured using qPCR, Lipopolysaccharides-Binding protein (LBP) and soluble CD14 were quantified using ELISA. Blood samples were collected in fasten AD subjects at D0 of alcohol withdrawal and after 4 and 6 weeks of alcohol withdrawal. At D0, the 3 markers of MT were higher in AD subjects than in healthy controls (P<0.001). After 6 weeks of alcohol withdrawal, the serum level of LBP (p=0.04) and sCD14 (p=0.001) were significantly decreased but did not reach rates of healthy controls (HC). Cannabis use during the last month before alcohol withdrawal was associated with a greater decrease in sCD14 and LBP upon alcohol withdrawal. My study confirms an increase in MT in AD subjects and the potential impact of cannabis on this phenomenon, and shows that a 6-weeks abstinence period is not sufficient to return to normal blood biological parameters.Whether and how blood monocyte subsets were impaired in AD patients were studied as well as their evolution after alcohol withdrawal. The CD14+CD16- subset was decreased whereas the CD14dimCD16+ subset was expanded (p<0,001) in AD compared to HC. The frequencies of TLR2- and TLR4-expressing monocytes were reduced in AD compared to HC. Although the basal production of IL-1, IL-6 and TNF by monocytes in AD was comparable to HC, the PGN- and LPS-mediated IL-6 and TNF production were increased in AD. Frequencies of IL-6-expressing monocytes were higher in AD than HC. Alcohol withdrawal partially restored the distribution of monocyte subsets and the frequency of IL-6-producing monocytes, and increased the frequency of TNF-producing cells in response to LPS and PGN stimulation to levels comparable to those in HC. Our findings indicate that chronic alcohol use alters the distribution as well as the phenotypic and functional characteristics of blood monocyte subsets, which are partially restored following 2 weeks of alcohol withdrawal. These studies confirm and specify the impact of chronic alcohol consumption on microbial translocation and on the immune response. Our results also suggest that a period superior to 6 weeks is necessary to reach normal biological parameters. News studies will be necessary to specify the exact kinetic of these biological improvements.These results allow to consider clinical recommendations for a period of abstinence before programmed surgery for example.

L’effet de la température et de la composition du milieu en nutriments sur les propriétés des spores (résistance et germination) de B. cereus a été largement étudié contrairement à l'effet de l'anaérobiose. Or, les cellules végétatives de B. cereus peuvent se retrouver dans une grande variété de milieux naturels avec un faible niveau d'oxygène (intestin, sol, lignes de traitement des aliments…) où la sporulation peut avoir lieu. Les spores produites dans ces conditions anaérobies pourraient donc avoir des propriétés particulières. Dans ce travail, un panel de 18 souches de B. cereus appartenant aux groupes phylogénétiques de II à VII a été étudié pour sa capacité à sporuler en anaérobiose dans un milieu de sporulation approprié que nous avons développé (MODS). En anaérobiose, la capacité de sporulation a été plus faible et plus hétérogène qu’en aérobiose. La souche AH187 a produit le niveau de spores le plus important en anaérobiose, elle a donc été choisie pour étudier les propriétés de ces spores. Les spores produites en anaérobiose étaient plus résistantes à la chaleur humide entre 90°C et 100°C, à 1M de NaOH, 1M d'acide nitreux et à la lumière pulsée. Aucune différence dans la résistance à 5 % de peroxyde d'hydrogène ou à 0.25 mM de formaldéhyde, ni aux UV-C, n'a été observée entre les deux conditions. En présence de L- alanine, les spores produites en anaérobiose germaient plus efficacement que celles produites en aérobiose tandis qu’aucune différence dans la germination n’a été observée en présence d'inosine. Aucune différence dans la taille des spores produites dans les deux conditions n’a été observée par microscopie électronique à transmission. Toutefois, les spores obtenues dans des conditions anaérobies avaient un exosporium endommagé ou dans certains cas un exosporium complètement détaché, contrairement aux spores produites dans des conditions aérobies. Afin de comprendre les différences dans la capacité de sporulation de B.cereus entre les 2 conditions, des PCR en temps réel (RT-PCR) ont été utilisées pour étudier l'expression des gènes de l'initiation de la sporulation spo0A, spo0B, spo0F, KinA et kinB. Les cinétiques d'expressions des gènes spo0A, spo0B, spo0F et KinA avaient la même tendance. Ils étaient caractérisés par une expression plus élevée en anaérobiose par rapport à l’aérobiose au début et à la fin de la phase exponentielle de croissance. En outre, l'expression du gène kinB était caractérisée par une augmentation en anaérobiose par rapport à l’aérobiose pour atteindre un pic entre 4 h (milieu de phase exponentielle) et 6 h (début de phase stationnaire) de croissance. Les gènes spo0A, spo0B, spo0F, KinA et kinB sont exprimés de manière différentielle entre l’aérobiose et l’anaérobiose. Ces données pourraient aider à comprendre la différence de capacité de sporulation de B. cereus entre la condition aérobie et anaérobie / The effect of temperature and nutrient composition of the medium on B. cereus spore properties (resistance and germination) has been extensively studied unlike to the effect of anaerobiosis. Nevertheless, B. cereus vegetative cells can be found in a large variety of natural environments with low oxygen level (intestine, soil, food processing line) where sporulation take place. Spores produced in these anaerobic environments could have particular properties. In this work, a panel of B. cereus strains belonging to phylogenetic groups II to VII was studied for their capacity to sporulate in anaerobiosis in an appropriate sporulation medium we developed (MODS). In anaerobiosis, sporulation ability was lower and more heterogeneous than in aerobiosis. The B. cereus AH187 strain produced the highest level of spores in anaerobiosis, it was therefore chosen to study spore properties. Spores produced in anaerobiosis were more resistant to wet heat from 90°C to 100 °C, 1M NaOH, 1M nitrous acid and pulsed light. No difference in resistance to 5 % hydrogen peroxide or 0.25 mM formaldehyde or UV-C was observed between these two conditions. In the presence of L-alanine, spores produced in anaerobiosis germinated more efficiently than spore produced in aerobiosis. No difference in germination was observed with inosine. No difference in the spores size produced in the two conditions was observed by transmission electron microscopy. However, spores obtained under anaerobic conditions had a damaged exosporium, or in some cases a completely detached exosporium, unlike spores produced under aerobic conditions. To understand differences in sporulation ability between both conditions, Real-time reverse transcription-PCR was used to study the expression the expression of sporulation initiation genes spo0A, spo0B, spo0F, kinA and kinB. The kinetics of gene expression spo0A, spo0B, spo0F and kinA had the same trend. They were characterized by a higher expression in anaerobiosis compared to aerobiosis at the beginning and the end of exponential growth phase. Furthermore, kinB gene expression was characterized by an increase in anaerobiosis compared to aerobiosis to achieve a peak between 4 (middle exponential phase) and 6 (early stationary phase) hours of growth. The spo0A, spo0B, spo0F, kinA and kinB genes are differentially expressed between aerobiosis and anaerobiosis. These data may help to understand the difference in B. cereus sporulation capacity between aerobic and anaerobic condition

No description available.

Les nourrissons âgés de moins de trois mois ont la particularité d’être à relativement haut risque d’infections bactériennes sévères (IBS), majoritairement représentées par les infections urinaires et en particulier celles plus invasives (IBI) que sont les méningites et les bactériémies. On ne dispose actuellement pas d’outil suffisamment fiable et d’un rapport coût-bénéfice bien évalué pour différencier les nourrissons fébriles porteurs d’une affection virale banale de ceux porteurs d’une infection bactérienne.Le travail doctoral avait pour objectifs d’évaluer l’épidémiologie et les pratiques de prise en charge françaises des infections bactériennes de l’enfant fébrile âgé de moins de trois mois admis aux urgences pédiatriques ainsi que des outils diagnostiques, tels que la bandelette urinaire et la procalcitonine dans cette population. Plus de 2000 nourrissons ont été inclus dans une étude prospective observationnelle multicentrique (PRONOUR) sur une période de trente mois d’octobre 2008 à Mars 2011.Nous avons dans un premier temps décrit les modalités de prise en charge de ces jeunes nourrissons fébriles et montré que les pratiques étaient hétérogènes entre les centres participants et variaient par rapport aux recommandations existantes.Nous avons dans un second temps, étudié les pratiques de dépistage des infections urinaires, IBS la plus fréquente dans cette tranche d’âge, et en particulier les performances de la bandelette urinaire. La majorité des urines étaient prélevées par poche collectrice et la bandelette urinaire avait une sensibilité pour la détection d’infection urinaire comparable à celle de l’analyse par microscopie avec cette méthode de recueil.Puis, nous avons réévalué les performances des algorithmes décisionnels existants pour la détection des enfants à faible risque d’IBS dans une nouvelle population (PRONOUR). Nous avons montré qu’ils avaient une valeur prédictive négative satisfaisante comme précédemment décrit, mais une faible valeur prédictive positive pour la distinction des enfants porteurs ou non d’une IBS.Enfin, les performances de la procalcitonine (PCT) dans la détection des IBS et IBI ont été calculées et comparées avec celles d’autres marqueurs inflammatoires usuels. La capacité discriminative de la PCT était excellente pour le diagnostique d’IBI et meilleure que celles des autres marqueurs inflammatoires. Pour la détection d’une IBS, la PCT avait des performances similaires à celles de la C-réactive protein.La prise en charge des nourrissons fébriles âgés de moins de trois mois est hétérogène et pourrait être améliorée par de nouveaux outils prédictifs La prise en charge des nourrissons fébriles âgés de moins de trois mois est hétérogène et pourrait être améliorée par de nouveaux outils prédictifs tels que l’utilisation de la procalcitonine et de la bandelette urinaire dans cette tranche d’âge. / The prevalence of severe bacterial infections (SBI),mainly represented by urinary tract infections is relatively high in infants less than three months of age and particularly those more invasive (IBI) that are meningitis and bacteremia. Current strategies to distinguish young infants with SBIs from those with viral infections are not absolutely reliable and their cost-effectiveness and the associated iatrogenic morbidity have not been extensively evaluated.The purposes of the study were to characterize the spectrum of disease, clinical outcomes and management of febrile infants aged three months or younger admitted to pediatric emergency department in France and to evaluate the performances of diagnostics tests that are urinary dipstick test and procalcitonin assay in this population. A prospective multicenter cohort study was conducted in 15 French pediatric emergency departments over a period of 30 months between October 2008 and March 2011(PRONOUR). More than 2000 infants were enrolled.First, we have described the management of these young febrile infants. We have showed that practices were heterogeneous between the participating centers and varied from the current guidelines.We have analyzed screening strategies of urinary tract infection, the most common SBI in this age group, and in particular we aimed to assess the test performances of urine dipstick test. Most of urine specimens were collected by bag. Dipstick tests on bag urine samples detected urinary tract infections in infants aged 7 to 92 days similarly to microscopy.Then, we have re-evaluated the performances of current strategies for identifying infants at low risk for SBI in a new population (PRONOUR). We have showed that current protocols maintained their good previously reported negative predictive values but have low positive predictive values to detect young infants with SBIs.Finally, the performances parameters of procalcitonine (PCT) for detecting SBI and IBI in this population were calculated and compared with usual biomarkers. Procalcitonin has better diagnostic accuracy than CRP for detecting IBI. The two tests perform similarly for identifying SBI in febrile infants aged 7 to 91 days.The management of febrile infants less than three months of age varied between centers should be improved by new predictive tests. The performance of PCT testing should encourage the development of decision-making rules incorporating PCT and urinary dipstick test.

Grâce aux avancées de la technologie et nouvelles stratégies OMICS, de nombreuses études se sont intéressées au microbiote vaginal ces dernières années. Elles ont révélé l'impact de ce dernier sur la santé de la femme. En effet, un déséquilibre de la flore vaginale la rend vulnérable, la prédisposant à la vaginose bactérienne ainsi qu’à des complications gynéco-obstétricales sévères. La pathogénèse de la vaginose reste encore méconnue et le traitement classique par antibiothérapie échoue dans plus de 50% des cas. En analysant 50 prélèvements vaginaux provenant de patientes atteintes de vaginose et de femmes saines vivant en France et au Sénégal, nous avons constaté une plus grande diversité bactérienne chez les patientes par rapport aux témoins avec l'augmentation d'espèces telles que Gardnerella vaginalis, Atopobium vaginae ainsi que les procaryotes sensibles à l'oxygène, y compris les Cocci anaérobies à Gram-positif et les Prevotella. Les femmes saines renfermaient plus d’espèces de Lactobacillaceae et de Proteobacteria dans leurs flores. La combinaison de la métagénomique et la culturomique a permis d’identifier un complexe de 11 espèces/genres bactériens associés à la vaginose. L’utilisation de la culturomique a permis d’accroître le répertoire des bactéries humaines avec l’isolement de 27 nouvelles espèces. Le faible taux de recouvrement entre les données de métagénomique et celles de culturomique montre la nécessité de persévérer dans l’isolement des bactéries par culturomique. L’obtention d'isolats permettra d'explorer in vitro les compétitions entre les bactéries et pourrait servir également de matière première pour développer un traitement par bactériothérapie / Over the last decades, thanks to the technologic progresses including advanced molecular techniques and new OMICS strategies, many studies have focused on the vaginal microbiota. Thus, revealing the impact of the vaginal flora on women health. Indeed, the disruption of the vaginal bacterial community makes it prone to bacterial vaginosis and severe obstetrical and gynecological disorders. The pathogenesis of bacterial vaginosis is still unknown, and relapses are very frequent. Conventional treatment with antibiotic therapy fails in more than 50% of cases. The analysis of 50 vaginal samples from bacterial vaginosis patients and healthy women living in France and Senegal, showed a higher bacterial diversity in patients compared to controls with the increase of species such as Gardnerella vaginalis, Atopobium vaginae as well as oxygen-sensitive prokaryotes including Gram-positive anaerobic cocci, and Prevotella spp. Healthy women harbored more Lactobacillaceae species and Proteobacteria in their microbiota. The combination of metagenomics and culturomics has allowed the identification of a complex of 11 bacterial species/genera associated with bacterial vaginosis. The use of the culturomics approach has extended the repertoire of human-associated bacteria, with the isolation of 27 new bacterial species. The low range overlap between metagenomic and culturomics data indicates the need to continue the isolation of bacteria by culturomics. Obtaining isolates will make it possible to explore in vitro the competitions between the bacteria but can also be used as primary material for the development new treatments by bacteriotherapy

L'interaction des glycosphingolipides de la membrane plasmique avec les protéines de liaison aux glucides (lectines) est d'une importance vitale pour l'infection de la cellule hôte par divers virus et bactéries. Dans ce travail, nous avons exploré l’interaction des lectines LecA de la bactérie P. aeruginosa et de la sous-unité B de la toxine Shiga (StxB) de S. dysenteriae avec son récepteur à membrane plasmatique, le globotriaosylcéramide (Gb3). De plus, nous avons étudié l'interaction de la bactérie complète P. aeruginosa avec Gb3. Afin de déchiffrer l'interaction lectine-Gb3 en l'absence d'autres composants cellulaires, nous avons utilisé les systèmes de membrane artificielle - vésicules unilamellaires géantes (GUV) et bicouches lipidiques supportées (SLB). Nous avons observé la liaison de la lectine en utilisant différents modes de microscopie à fluorescence (confocal, TIRF, etc.). Nous examinons la liaison des deux lectines aux domaines membranaires de différents ordres et compositions. Nous avons constaté que StxB préfère des domaines membranaires plus ordonnés alors que LecA est moins préférentiel. De plus, les deux lectines induisent la réorganisation des domaines membranaires: StxB stabilise les domaines ordonnés, les réduit et induit la formation des nouveaux domaines ordonnés. D'autre part, LecA ainsi que la bactérie P. aeruginosa induisent la dissolution des domaines ordonnés. Nous pensons que ces processus de réorganisation membranaire sont cruciaux pour l’infection bactérienne. / The interaction of plasma membrane glycosphingolipids with the carbohydrate binding proteins (lectins) is of vital importance for the infection of the host cell by various viruses and bacteria. In this work, we explored the interaction of the lectins LecA from the bacterium P. aeruginosa and B subunit of Shiga toxin (StxB) from S. dysenteriae with its plasma membrane receptor globotriaosylceramide (Gb3). Moreover, we studied the interaction of the complete bacterium P. aeruginosa with Gb3. In order to decipher the lectin-Gb3 interaction in absence of other cellular components we employed the artificial membrane systems – Giant unilamellar vesicles (GUVs) and Supported lipid bilayers (SLBs). We observed the lectin binding using different modes of fluorescence microscopy (confocal, TIRF, etc…). We examine the binding of both lectins to the membrane domains of different ordere and composition. We found that StxB prefers more ordered membrane domains whereas LecA is less preferential. Moreover, both lectins induce the reorganization of the membrane domains: StxB stabilizes ordered domains, shrinks them and induces the formation of the novel ordered domains. On the other hand LecA, as well as the bacterium P. aeruginosa induce the dissolution of the ordered domains. We believe, these membrane reorganization processes are crucial for the bacterial infection.

Plusieurs protozoaires, des eucaryotes unicellulaires ubiquitaires, sont des prédateurs de bactéries. Cependant, les relations bactéries-protozoaires sont complexes et peuvent donner lieu à des interactions particulières. Certains protozoaires, dont l’amibe sociale Dictyostelium discoideum, peuvent produire des corps multilamellaires (CML) lorsqu’ils digèrent des bactéries. Ces structures avaient initialement été identifiées comme des déchets métaboliques, mais il a été suggéré qu’elles pourraient avoir des rôles supplémentaires. Ce ne sont pas toutes les bactéries qui sont digérées par tous les protozoaires, et certaines bactéries résistantes à la digestion peuvent être enrobées dans les corps fécaux de ces protozoaires. Les corps fécaux partagent des similitudes avec les CML. Ce projet de maîtrise visait à éclairer certains aspects des interactions bactéries protozoaires,en caractérisant la voie phagocytique d’amibes sociales environnementales afin d’examiner leur production potentielle de CML, et en analysant l’impact de différentes caractéristiques bactériennes sur la morphologie de l’enrobage par des ciliés. Ces objectifs furent atteints en cultivant les protozoaires d’intérêt en présence de bactéries digestibles(pour la production de CML) ou non (pour l’enrobage) et en faisant appel à diverses méthodes de microscopie. Nos résultats montrent que les quatre isolats d’amibes sociales environnementales, qui appartiennent tous au genre Dictyostelium, mais qui présentent des caractéristiques différentes, peuvent produire des CML lorsque cultivés sur bactéries digestibles. Pour l’étude de la morphologie de l’enrobage de bactéries, les résultats suggèrent que l’hydrophobicité de surface et la taille de l’espèce bactérienne seraient les caractéristiques ayant le plus fort impact sur la morphologie des corps fécaux. Toutefois, il n’est pas exclu que d’autres facteurs interviennent également, incluant des facteurs qui n’étaient pas à l’étude dans ce projet. Ces résultats approfondissent notre compréhension des relations bactéries-protozoaires, mais de nombreuses autres questions sont toujours sans réponse et le développement de méthodes d’analyse plus raffinées sera primordial pour répondre à ces questions. / Many protozoa, ubiquitous unicellular eukaryotes, are predators of bacteria. However, bacteria-protozoa relationships are complex and can lead to some particular interactions. Some protozoa, including the social amoeba Dictyostelium discoideum, can produce multilamellar bodies (MLBs) upon digesting bacteria. These structures were initially identified as metabolic waste, but it has been suggested that they could have additional roles. Not all bacteria can be digested by all protozoa, and some digestion-resisting bacteria can be packaged into the fecal bodies produced by protozoa. These fecal bodies share similarities with MLBs. This master’s project was meant to shed a light on some aspects of bacteria-protozoa interactions, by characterizing the phagocytic pathway of some environmental social amoebae and by analyzing the impact of bacterial characteristics on the morphology of bacteria packaging. These objectives were met by cultivating the protozoa species of interest with either digestible bacteria (for MLB production) or undigestible bacteria (for packaging) and using diverse microscopy methods. Our results show that the four environmental isolates of social amoebae, belonging to the Dictyostelium genus but presenting distinct characteristics, can produce MLBs upon growth on digestible bacteria. As for the study of bacteria packaging morphology, results suggest that a bacteria’s surface hydrophobicity and cell size are the characteristics impacting packaging morphology the most. However, it is not excluded that other factors may intervene as well, including some not considered in this project. These results bring new understanding to bacteria protozoa relationships, but many questions remain. The development of more refined analysis method will be paramount to answering these.

L’invasion des ostéoblastes par Staphylococcus aureus (SA) est considérée comme responsable, au moins partiellement, de l’évolution chronique ou récurrente des infections osseuses (IO). Nous avons émis l’hypothèse que des différences d’interactions SA-ostéoblastes pouvaient être associées aux différences de présentation clinique des IO. Nous avons d’abord développé un modèle ex vivo d’infection intracellulaire d’ostéoblastes humains permettant de quantifier l’adhésion, l’invasion, la survie intracellulaire de SA et les dommages subis par les cellules infectées. Grâce ce modèle, nous avons montré que les SA communautaires résistants à la méticilline (CA-MRSA), un groupe polyphylétique de souches hypervirulentes associées à des formes aiguës et sévères d’IO, induisent une cytotoxicité supérieure à celle des MRSA hospitaliers (HA-MRSA) associés à des IO plus souvent chroniques. A l’aide de mutants isogéniques, nous avons pu démontrer que cette cytotoxicité était indépendante de la toxine de Panton-Valentine et l’alphahémolysine mais associée à la surexpression des phenol-soluble modulins (PSM) par les CA-MRSA. Ces résultats ont permis d’identifier un nouveau mécanisme de virulence des CA-MRSA basé sur l’invasion des ostéoblastes et l’activité intracellulaire des PSM. Parallèlement, nous avons montré que certains antibiotiques modifient le niveau de transcription et d’expression des protéines staphylococciques impliquées dans l’invasion des ostéoblastes, sans que nous ne puissions montrer une modification de la capacité d’invasion de S. aureus dans ce même modèle ex vivo. Nos travaux ouvrent de nouvelles perspectives dans la compréhension et la prise en charge des IO due à SA / Osteoblast invasion by Staphylococcus aureus (SA) is currently considered a putative explanatory mechanism for the chronic or recurrent nature of osteomyelitis. We raised the hypothesis that inter-strain differences in the interactions between S. aureus and osteoblasts at the cellular level could correlate with differences in the clinical presentation of osteomyelitis. We first developed an ex vivo model of intracellular bacterial challenge of human osteoblasts to quantify SA adhesion, invasion and intracellular survival as well as SA-induced damage to infected cells. By means of this model, we have demonstrated that community-acquired methicillinresistant SA (CA-MRSA) strains, which belong to a polyphyletic group endowed with high virulence and are associated with severe and acute forms of osteomyelitis, induce more cytotoxicity in osteoblasts as compared to hospital MRSA strains, which in turn are more frequently involved in chronic forms of osteomyelitis. Using isogenic CA-MRSA mutants, we determined that SA-induced osteoblast damage was independent of the production of Panton-Valentin leukocidin and alpha-toxin, but was associated with the overexpression of phenol-soluble modulins (PSMs) by CAMRSA. These findings elucidate a novel virulence strategy of CA-MRSA based on the invasion and PSM-related killing of osteoblasts. In parallel to this research, we demonstrated that several antibiotics alter the transcription and expression levels of SA adhesins involved in osteoblast invasion. However, antibiotics did not induce changes in SA invasiveness in our ex vivo infection model. Collectively, our findings provide new insights into the pathogenesis of SA osteomyelitis