L’étude, la détection et l’identification de pathogènes est une problématique majeure pour la sécurité alimentaire et la médecine. Cependant, les pathogènes bactériens présents à de faibles concentrations nécessitent souvent une période de plus de 36h pour être identifiés par les méthodes standards. Ce délai est extrêmement contraignant pour des domaines où la rapidité du diagnostic est un facteur clé. Il y a donc une forte demande pour le développement d’outils pour mieux comprendre le comportement bactérien et ainsi développer des techniques de détection plus rapides et plus performantes.Les systèmes d’imagerie SPR sont largement utilisés pour l’analyse d’interactions moléculaires, car ils permettent une mesure en parallèle, en temps réel et sans marquage, tout en étant faciles d’utilisation et compatibles avec des milieux complexes. Cette technique a montré son efficacité pour l'étude et la détection de bactéries en utilisant les interactions moléculaires avec les anticorps, mais les délais de détection restent pénalisants.Dans ce contexte, un nouveau système d’imagerie permettant l’étude et la détection spécifique de pathogènes bactériens performant est développé en mettant à profit les avancées récentes en imagerie SPR optimisée en résolution. Notre système permet d'améliorer les temps de détection de pathogènes en milieux modèles grâce à sa capacité à détecter des bactéries individuelles. Il peut également être utilisé pour l'étude de l'interaction entre bactéries et surfaces spécifiques. Des premiers tests montrent que notre instrument est capable de caractériser le comportement bactérien de plusieurs souches bactériennes en interaction avec des surfaces fonctionnalisées par des espèces chimiques différentes / The study, detection and identification of pathogens is a major issue for food safety and medicine. However, bacterial pathogens present at low concentrations often require a period of more than 36 hours to be identified by standard methods. This delay is extremely constraining for areas where rapid diagnosis is a key factor. There is therefore a strong demand for the development of tools to better understand bacterial behavior and thus develop faster and more efficient detection techniques.SPR imaging systems are widely used for the analysis of molecular interactions, as they allow parallel, real-time and unlabeled measurement, while being easy to use and compatible with complex media. This technique has proven effective in the study and detection of bacteria using molecular interactions with antibodies, but detection times remain penalizing.In this context, a new imaging system allowing the study and specific detection of high-performance bacterial pathogens is being developed, taking advantage of recent advances in SPR imaging optimized in resolution. Our system improves pathogen detection times in model environments through its ability to detect individual bacteria. It can also be used to study the interaction between bacteria and specific surfaces. Initial tests show that our instrument is capable of characterizing the bacterial behaviour of several bacterial strains in interaction with surfaces functionalized by different chemical species.

Le tube digestif est la première barrière contre les agresseurs présents dans la nourriture (virus, bactéries, produits chimiques, pesticides etc...). Il doit donc maintenir au mieux son intégrité structurale et fonctionnelle tout au long de la vie de l'individu. Bien que l'impact délétère d'une intoxication aiguë puisse être surmonté par la capacité de défense et de régénération de la muqueuse digestive, une agression prolongée ou répétée peut compromettre l'équilibre physiologique (l'homéostasie) du tube digestif. Parmi les agresseurs pouvant être ingérés avec la nourriture, on trouve la bactérie Bacillus thuringiensis (Bt) et représente 70% des ventes de bioinsecticides. Bt est une bactérie Gram+ sporulante qui produit, pendant la sporulation, des toxines nommées Cry. Parmi les différentes souches de Bt, certaines ont été sélectionnées pour la spécificité d'action de leurs toxines Cry contre des nuisibles et sont commercialisées sous forme de sporanges. Certaines de ces souches sont utilisées en agriculture biologique en France et l'accroissement de leur utilisation fait qu'elles sont de plus en plus présentes dans la nourriture, source de contamination potentielle pour l'homme et l’environnement. La question qui se pose maintenant est de savoir si un tel accroissement de l’utilisation de Bt peut avoir des impacts sur des espèces non cibles. Mon projet de thèse a consisté en l’étude des conséquences de l'ingestion de Bt (sous forme végétative ou de sporanges) sur la physiologie intestinale de la drosophile (animal non sensible à Bt en termes de toxicité aigüe / The digestive tract is continuously subjected to multiple aggressions through virus, bacteria, toxins and chemicals mixed in the feed. Therefore the gut lining has established a mechanism of replenishment in order to maintain the physiological function of the organ called the gut homeostasis. Although the deleterious impact of acute poisoning can be overcome by the defense capacity and regeneration of the gut mucosa, prolonged or repeated intoxication can impair its homeostasis. Among the aggressors hidden in the feed, there is the bacterium Bacillus thuringiensis (Bt). Bt is worldwide used as bioinsecticide. Indeed the multitude of Bt strains produces a broad range of crystalline toxins, named Cry toxins, which certain have been selected in organic farming owing to their lethal properties against specific pests. Because of incentive programs for sustainable development, the use of Bt bioinsecticides as an alternative to chemical pesticides will further increase in the next decades. Although the specificity of the acute toxicity of Cry toxins has been proved since many years, data are scarce on adverse effects that could result from chronic exposure. The question now is how far non-target organisms will be potentially impacted by the resulting augmentation of the Bt bacterium and its Cry toxins in the environment. To answer this challenge, I used Drosophila (a non-target organism) to study the impacts of Bt bioinsecticides on the gut physiology because 1/ the digestive tract is the main entrance for feed contaminated by Bt bioinsecticides and 2/ Bt and its toxins are known to impair the gut epithelium of sensitive pests

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

La parodontite est une pathologie inflammatoire affectant les tissus de soutien de la dent. Elle est liée à un déséquilibre entre les pathogènes parodontaux et la réponse immunitaire de l’hôte. De nombreuses études ont montré une association entre les pathogènes parodontaux, les signes cliniques de la parodontite ou les taux d’anticorps dirigés contre les pathogènes parodontaux d’une part, et la survenue d’un événement cardiovasculaire ou d’athérosclérose au niveau des principaux vaisseaux d’autre part. Dans une première étude transversale réalisée au sein de la cohorte ARIC auprès de 457 adultes âgés de 52 ans et plus,nous nous sommes intéressés à l’association entre la présence d’une parodontite sévère et les altérations de la microcirculation rétinienne.Des études ont montré qu’une augmentation du diamètre des veinules rétiniennes était un marqueur prédictif de la survenue d’un évènement cardiovasculaire. Nous avons montré qu’il existait une augmentation significative et indépendante du diamètre des veinules rétiniennes chez les sujets atteints d’une parodontite sévère. Dans une autre étude transversale réalisée au sein de la cohorte INVEST chez 593 adultes âgés de 55 ans etplus, nous nous sommes intéressés à l’association entre la présence de pathogènes parodontaux et l’activité des phospholipasesA2, des enzymes associées à la survenue d’un événement cardiovasculaire. Une augmentation significative et indépendante de l’activité de la phospholipase A2 sérique a été observée chez les sujets chez qui la charge relative en pathogènes parodontaux était la plus élevée.D’autres études, longitudinales, sont nécessaires dans le futur pour comprendre le rôle joué parles marqueurs inflammatoires et les premières altérations à l’échelle microcirculatoire dans l’association entre la parodontite et la survenue d’évènements cardiovasculaires. / Periodontitis is an inflammatory disease affecting tissues surrounding the teeth,and is caused by a dysregulation between periodontal pathogens and the host response.Numerous studies observed an association between periodontal pathogens, clinical signsof periodontitis, antobodies against periodontalpathogens, and cardiovascular events oratherosclerosis. The first cross-sectional studywas conducted among 457 adults aged 52+from ARIC cohort. We investigated therelationship between severe periodontitis andmodifications in the retinal microcirculation. Previous studies found increase in retinalvenular diameters predicted futurecardiovascular events. We observed asignificant and independent increase in retinalvenular diameters with severe periodontitis. Ina second cross-sectional study conductedamong 593 adults aged 55+ from INVESTcohort, we investigated the relationshipbetween the presence of periodontal pathogensand phospholipases A2 activities, enzymeswhich are associated with future cardiovascularevents. We observed participants with higherrelative concentrations of periodontalpathogens had higher secretory phospholipaseA2 activity. Future prospective studies areneeded to explore the impact of inflammatorymarkers and first microcirculatory alterations inthe association between periodontitis and futurecardiovascular events.

Les bactéries appartenant au complexe Burkholderia cepacia (Bcc) sont des pathogènes opportunistes intracellulaires qui causent des infections pulmonaires chez les patients atteints de mucoviscidose, aggravant leur pronostic clinique. Ces infections pulmonaires sont caractérisées par des périodes chroniques avec des exacerbations intermittentes détériorant la fonction pulmonaire, et pouvant causer des nécroses broncho-pulmonaires et septicémies fatales reconnues sous le nom du “Syndrome Cepacia”. Ces bactéries intrinsèquement multi-résistantes aux antibiotiques sont aussi responsables de sérieuses infections émergentes dans des contextes hors mucoviscidose, à la fois dans des conditions intra et extra-hospitalières. Burkholderia cenocepacia, l’une des espèces les plus répandues et isolées chez les patients, est capable d’échapper à la dégradation par les macrophages de l’hôte en bloquant la maturation des (auto)phagosomes. Nous avons récemment démontré que les macrophages servent de niche essentielle pour la réplication intracellulaire de B. cenocepacia K56-2, et sont nécessaires pour le développement d’une réponse pro-inflammatoire aiguë et fatale dans des larves de poisson zèbre. Cette étude exploite d’autant plus le modèle du poisson zèbre pour mieux comprendre quels sont les facteurs bactériens et de l’hôte qui sont impliqués dans la différence entre infection aiguë et persistante, et dans la transition entre ces deux phases infectieuses.ShvR est un régulateur transcriptionnel appartenant aux LTTRs (“LysR-Type Transcriptional Regulators”) chez B. cenocepacia K56-2. Il a été démontré dans le modèle d’infection pulmonaire chez le rat, que ShvR a un rôle important dans l’induction de la réponse pro-inflammatoire, mais pas dans les infections persistantes. Pour cette étude nous utilisons une approche bioinformatique, le modèle du poisson zèbre et des études transcriptomiques afin d’obtenir plus d’informations sur le rôle de ShvR dans la virulence et dans la transition entre infection persistante et réponses pro-inflammatoires. Nos données bioinformatiques suggèrent que le gène shvR s’est adapté par évolution divergente, et a été perdu dans une sous-classe du Bcc. Grâce au modèle du poisson zèbre, nous avons démontré que ShvR n’est pas essentiel pour les stades intra-macrophagiques, mais qu’il est requis pour la dissémination de B. cenocepacia K56-2 des macrophages et pour le développement d’une réponse pro-inflammatoire fatale. Le profile persistant de l’infection a été confirmé par l’analyse du transcriptome de l’hôte, donnant plus d’informations sur les différentes réponses de l’hôte envers les infections par des mutants comparées à la souche sauvage. Le travail de cette thèse a contribué non seulement à une meilleure compréhension du rôle de ShvR et aux gènes cibles régulés par ce dernier qui joue un rôle important dans les infections aiguës, mais également à établir de nouvelles pistes pour développer de nouvelles stratégies thérapeutiques luttant contre les infections par les bactéries appartenant au complexe Bcc. / Bacteria belonging to the Burkholderia cepacia complex (Bcc) are opportunistic pathogens with an intracellular life style. Pulmonary infections with these bacteria significantly worsen clinical outcome for cystic fibrosis (CF) patients. Chronic infections with recurrent acute exacerbations deteriorate lung function with sometimes fatal necrotizing pneumonia and septicaemia (Cepacia Syndrome). These intrinsically multi resistant bacteria are also emerging as the culprit of serious infections in non-CF settings, both in- and outside the hospital. B. cenocepacia, one of the more prevalent species in the complex, is able to avoid degradation by host macrophages by arresting (auto)phagosome maturation. We have recently shown that macrophages provide a critical site for intracellular replication of B. cenocepacia K56-2 and development of acute fatal pro-inflammatory infection in zebrafish larvae. This study further explores the zebrafish infection model to better understand bacterial and host factors involved in the difference between persistent and acute infection, and the transition between these stages.ShvR, a LysR-type transcriptional regulator of B. cenocepacia K56-2, has been shown to play an important role in the induction of pro-inflammatory responses in a rat lung infection model, but not in persistent infection. We used bioinformatics, the zebrafish infection model, and host transcriptome profiling to gain more insight into the role of ShvR in virulence, and in transition between persistent and pro-inflammatory responses. Our bioinformatics study suggests that shvR has adapted by divergent evolution, and has been lost in a subclade of the Bcc. Using the zebrafish embryo model, we demonstrate that ShvR is not important for intramacrophage stages, but is required for dissemination of B. cenocepacia K56-2 from infected macrophages and the development of pro-inflammatory fatal disease. The persistent character of the infection was confirmed by host transcriptomic analysis, giving insight into the differential host response towards the mutant compared to wildtype infection. This thesis contributes to a better understanding of the role of ShvR and its possible target genes that play an important role in acute infection and to future perspectives of development of new targets for the treatment of Bcc infections.

La résistance croissante et alarmante aux antimicrobiens chez de nombreuses bactéries pathogènes humaines telles que Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae et Pseudomonas aeruginosa représente un problème majeur de santé publique. Ce problème est aggravé par l’apparition de souches multirésistantes et par le nombre limité d’antibiotiques en développement. Il devient donc impératif de s’affairer à protéger l’efficacité des molécules disponibles. Par ailleurs, une meilleure compréhension du mode d’action des antibiotiques et de la réponse induite par ceux-ci pourrait être bénéfique pour identifier de nouvelles cibles bactériennes pour le développement d’adjuvants chimio-thérapeutiques. Notre étude de la réponse transcriptomique par la technique d’ARN-Seq de trois souches de S. pneumoniae sensibles à la pénicilline (PEN) a montré un nouveau lien entre le métabolisme de la glutamine et la sensibilité à la PEN. En effet, les gènes des opérons glnRA et glnPQ impliqués dans la synthèse et l’absorption de la glutamine étaient parmi les gènes les plus sous-exprimés chez les trois souches traitées avec la PEN. Nous avons aussi détecté une augmentation des concentrations intracellulaires de la glutamine à la suite du traitement à la PEN. En outre, l’inhibition chimique de la glutamine synthétase codée par glnA sensibilise S. pneumoniae à la PEN, et ceci a aussi été observé chez des isolats cliniques résistants à la PEN. En résumé, une combinaison d’études transcriptomique et métabolomique a démontré que la PEN interfère avec le métabolisme de la glutamine, suggérant des stratégies qui pourraient être exploitées en bithérapie. Chez les bactéries à Gram négatif, la résistance aux carbapénèmes devient de plus en plus menaçante pour la santé mondiale. L'efficacité de l’imipénème (IMP) diminue avec l'apparition de la résistance. Notre criblage chimiogénomique chez E. coli, K. pneumoniae et P. aeruginosa a mis en évidence des réponses communes et spécifiques à l’IMP à chaque espèce. Une analyse comparative de 145 mutants a montré que les gènes les plus mutés codaient pour des protéines impliquées dans la biogenèse de la membrane et de l'enveloppe cellulaires, la transcription et la transduction de signal. iii Nos résultats ont montré que le gène rpoD codant pour un facteur sigma d'ARN polymérase était muté chez les trois espèces et le rôle de ce gène dans la résistance a été validé expérimentalement chez E. coli. En outre, de nombreux gènes codant pour des amidases, transférases et transglycosidases ont conféré un faible niveau de résistance aux entérobactéries, alors que les mutations d'OprD étaient fréquentes chez P. aeruginosa, mais divers systèmes de transduction de signal à deux composants étaient également susceptibles d'être impliqués dans la résistance à l'IMP. De façon intéressante, certains gènes identifiés tels que rpoD, slt codant pour une transglycosylase lytique, ainsi que les histidines kinases sont déjà envisagés comme des cibles thérapeutiques prometteuses. Finalement, cette étude a confirmé le pouvoir de diverses approches omiques quant à la compréhension des modes d’action des antibiotiques et à la prédiction des mécanismes de résistance développés contre eux. Ceci nous permettra de mettre en place des stratégies pour protéger l’efficacité des antibiotiques actuellement utilisés mais aussi celle de nouvelles molécules développées.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les infections nosocomiales, causées par des agents pathogènes, peuvent être porteurs de gènes de résistance aux antibiotiques (GRAs) et engendrer des échecs thérapeutiques. Les données indiquent que le taux d'acquisition des bacilles à Gram négatif producteurs de carbapénémases (BGNPC), comme les Entérobactéries productrices de carbapénémases (EPC) est en augmentation dans certains hôpitaux, bien que des mesures existent pour limiter leur dissémination. Ce projet vise à évaluer la présence de trois gènes associés à la production de carbapénémases (*bla*$_\text{KPC}$, *bla*$_\text{OXA-48}$, *bla*$_\text{NDM}$) dans l'environnement des patients ayant été dépistés positifs pour un ou des BGNPC lors de leur admission. L'échantillonnage a eu lieu dans 26 chambres de patients porteurs, en isolement avec précautions additionnelles, dans 4 hôpitaux du Québec. L'échantillonnage d'air actif a été effectué avec l'échantillonneur SASS® 3100 à un débit de 300 L/min pendant 33 minutes. L'échantillonnage d'air passif de surfaces *no-touch* a été réalisé pour évaluer la déposition sur le long terme de bioaérosols. Les sols et les drains d'éviers ont aussi été échantillonnés pour évaluer les mécanismes de dissémination possibles. Des chambres de patients non-porteurs et des corridors ont également été échantillonnés pour évaluer la dissémination des GRAs. Les gènes de résistance et les bactéries totales ont été quantifiés par PCR quantitative (qPCR). Le projet a révélé que le GRA testé positif chez le patient porteur est fréquemment retrouvé dans sa chambre comme sur les sols (97%), sur des surfaces *no-touch* comme les cadres de porte (52%) et d'autres surfaces *no-touch* variées (42%). Il est cependant moins fréquent dans les drains d'éviers (17%) et dans l'air avec l'échantillonnage actif (4%). Le nombre de copies du GRA testé positif chez le patient porteur dans les échantillons positifs sont exprimées en médianes. Elles étaient plus élevées sur les sols (2.3 x 10⁴ copies/surface) et moins élevées sur les cadres de porte (1.7 x 10² copies/surface). Des gènes associés à la production de carbapénémases ont aussi été retrouvés à l'extérieur des chambres de patients porteurs, mais les valeurs quantifiables sont significativement plus faibles lorsqu'on s'éloigne de ces chambres. Les résultats obtenus permettront de mieux comprendre le rôle de l'air dans la dissémination des GRAs et d'évaluer la contamination environnementale associée aux GRAs qui ne se limitent pas aux chambres de patients en isolement. / Healthcare-Associated Infections (HAIs) are mainly caused by Gram-negative bacteria. These pathogens can carry antibiotic resistance genes (ARGs) and cause treatment ineffectiveness. Data indicate that the rate of acquisition of carbapenemase-producing organisms (CPOs), such as carbapenemase-producing Enterobacteriaceae (CPE), is increasing in some hospitals, although measures exist to limit their dissemination. This project aims to evaluate the presence of three genes associated with the production of carbapenemases (*bla*$_\text{KPC}$, *bla*$_\text{OXA-48}$, *bla*$_\text{NDM}$) in the environment of patients who screened positive for one or more CPOs upon admission. Sampling took place in 26 rooms of CPO-colonized patients, in isolation with additional precautions, in 4 hospitals in Quebec. Active air sampling was performed with the SASS® 3100 stationary sampler at a flow rate of 300 L/min for 33 minutes. Passive air sampling of *no-touch* surfaces was performed to assess the long-term deposition of bioaerosols. Floors and sink drains were also sampled to assess possible diffusion mechanisms. Non-colonized patient rooms and hallways were also sampled to assess the diffusion of ARGs. ARGs and total bacteria were quantified by quantitative PCR (qPCR). The project revealed that the ARG harbored by CPO-colonized patient is frequently found in their room such as on floors (97%), on *no- touch* surfaces such as door frames (52%) and other various *no-touch* surfaces (42%). However, it is less common in sink drains (17%) and in the air with active sampling (4%). Copy number of the ARG harbored in CPO-colonized patients are expressed as medians. They were higher on floors (2.3 x 10⁴ copies/surface) and lower on door frames (1.7 x 10² copies/surface). Genes associated with carbapenemase production have also been found outside the rooms of CPO-colonized patients, but the quantifiable values are significantly lower when moving away from these rooms. The results obtained in this study allow us to better understand the role of air in the dissemination of ARGs and evaluate the environmental contamination associated with ARGs which are not limited to isolated patient rooms.

La résistance croissante et alarmante aux antimicrobiens chez de nombreuses bactéries pathogènes humaines telles que Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae et Pseudomonas aeruginosa représente un problème majeur de santé publique. Ce problème est aggravé par l’apparition de souches multirésistantes et par le nombre limité d’antibiotiques en développement. Il devient donc impératif de s’affairer à protéger l’efficacité des molécules disponibles. Par ailleurs, une meilleure compréhension du mode d’action des antibiotiques et de la réponse induite par ceux-ci pourrait être bénéfique pour identifier de nouvelles cibles bactériennes pour le développement d’adjuvants chimio-thérapeutiques. Notre étude de la réponse transcriptomique par la technique d’ARN-Seq de trois souches de S. pneumoniae sensibles à la pénicilline (PEN) a montré un nouveau lien entre le métabolisme de la glutamine et la sensibilité à la PEN. En effet, les gènes des opérons glnRA et glnPQ impliqués dans la synthèse et l’absorption de la glutamine étaient parmi les gènes les plus sous-exprimés chez les trois souches traitées avec la PEN. Nous avons aussi détecté une augmentation des concentrations intracellulaires de la glutamine à la suite du traitement à la PEN. En outre, l’inhibition chimique de la glutamine synthétase codée par glnA sensibilise S. pneumoniae à la PEN, et ceci a aussi été observé chez des isolats cliniques résistants à la PEN. En résumé, une combinaison d’études transcriptomique et métabolomique a démontré que la PEN interfère avec le métabolisme de la glutamine, suggérant des stratégies qui pourraient être exploitées en bithérapie. Chez les bactéries à Gram négatif, la résistance aux carbapénèmes devient de plus en plus menaçante pour la santé mondiale. L'efficacité de l’imipénème (IMP) diminue avec l'apparition de la résistance. Notre criblage chimiogénomique chez E. coli, K. pneumoniae et P. aeruginosa a mis en évidence des réponses communes et spécifiques à l’IMP à chaque espèce. Une analyse comparative de 145 mutants a montré que les gènes les plus mutés codaient pour des protéines impliquées dans la biogenèse de la membrane et de l'enveloppe cellulaires, la transcription et la transduction de signal. iii Nos résultats ont montré que le gène rpoD codant pour un facteur sigma d'ARN polymérase était muté chez les trois espèces et le rôle de ce gène dans la résistance a été validé expérimentalement chez E. coli. En outre, de nombreux gènes codant pour des amidases, transférases et transglycosidases ont conféré un faible niveau de résistance aux entérobactéries, alors que les mutations d'OprD étaient fréquentes chez P. aeruginosa, mais divers systèmes de transduction de signal à deux composants étaient également susceptibles d'être impliqués dans la résistance à l'IMP. De façon intéressante, certains gènes identifiés tels que rpoD, slt codant pour une transglycosylase lytique, ainsi que les histidines kinases sont déjà envisagés comme des cibles thérapeutiques prometteuses. Finalement, cette étude a confirmé le pouvoir de diverses approches omiques quant à la compréhension des modes d’action des antibiotiques et à la prédiction des mécanismes de résistance développés contre eux. Ceci nous permettra de mettre en place des stratégies pour protéger l’efficacité des antibiotiques actuellement utilisés mais aussi celle de nouvelles molécules développées.

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.