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Microorganisms grow in planktonic form, but more often they adhere to a number of surfaces and create three-dimensional structures called biofilms. Floating biofilms, which are formed at the water-air interface, are one of the life strategies, which the bacteria can take. Non-pathogenic Mycobacterium smegmatis was used as a laboratory model for the study of this kind of biofilm. The understanding of mechanisms of their formation of this species may be applicable to the pathogenic species of the genus Mycobacterium, study of which in the laboratory brings a number of disadvantages. This diploma thesis focuses on the morphological and proteome analysis of the M. smegmatis floating biofilm. Using a stereo microscope and scanning electron microscopy was observed that bacteria clump and create the "nucleation centres" at the beginning of the biofilm development. This centers grow to the surroundings and connect afterwards. In the later stages of the development the centers fuse in compact layer, which then grows into the compact and multilayer biofilm. The key method in this study was two-dimensional electrophoresis of proteins. The proteome analysis of floating biofilm was performed with this method. The preparation of protein samples and the method for protein concentration measurement was optimized....

Over the last years, varieties of technologies for biofilm analysis were developed and established. They work on different principles and deliver information about biofilms on different information levels. In this work, chip-calorimetry was applied as an analytical tool that measures heat produced from biofilms. Any change of metabolism in biofilms is reflected by a changed heat flow. The heat, which is the integral of the heat flow vs. time, is quantitatively related to the growth stoichiometry of the biofilm, as described by the Hess’ Law. The heat flow is related to the growth kinetics with the reaction heat as proportionality factor. The results from the calorimetric measurement thus, deliver general information about growth stoichiometry and kinetics. The other interpretation of calorimetric results bases on the assumed proportionality between heat flow and oxygen consumption rate (- 460 kJ/mol ). This ratio is called oxycaloric equivalent. Because in case of aerobic growth the majority of oxygen is consumed in catabolic processes during the electron transport phosphorylation, calorimetry is assumed to provide information about the catabolic side of the metabolism. The newly developed chip-calorimeter applied in this work is much more suitable for biofilm studies compared to conventional microcalorimeters due to the flow-through design of the calorimetric chamber. The measurement of undisturbed growing biofilms and the comparison with conventional biofilm analysis tools (i.e. plate counts, confocal laser scanning microscopy (CLSM), and the determination of intermediates’ concentrations (e.g. ATP)) demonstrate the proper functionality of the calorimetric method and the related cultivation procedure by delivering measurement results in the range of literature values. However, when the biofilms were challenged with antimicrobial agents i.e. antibiotics, bacteriophage, and predatory bacteria, the calorimetric results surprisingly deviated from the reference analyses. By combining the results of the calorimetric and reference analyses, additional information about the antimicrobial effects on biofilms can be acquired. Combination of heat measurement and plate counts, which is one of the most conventional approaches, demonstrated that antimicrobials (especially the bactericidal acting kanamycin) could cause the loss of culturability while the cells were still metabolically active. The measurement of ATP content resulted in values out of the typical range, which indicated that antimicrobial treatments disturbed the cellular ATP regulation and the ATP concentration was no longer linearly correlated to the cell number. ATP measurements are therefore not suitable for antimicrobial susceptibility testing. The comparison of heat profiles with the biovolume determined by quantification of microscopic images shows an elevated cell specific heat production rate after the introduction of some antimicrobials (antibiotics and bacteriophage). In case of antibiotics, this can be explained as a consequence of the bacterial defense mechanisms. Most of the described defense mechanisms against antibiotics need biological energy and therefore drive the electron transport phosphorylation (ETP). In case of biofilm treatments with bacteriophage, the trigger of increasing ETP might be the synthesis of phage proteins, hull material, and genetic information molecules. In aerobic conditions, oxygen is used as terminal electron acceptor. Elevated ETP leads therefore to an increase in oxygen consumption, which correlates to the heat production using oxycaloric equivalent as a factor. These correlations explain the increase of cell specific heat productions as biofilms were challenged by antibiotics and bacteriophage. However, also a decrease of specific heat production was observed (in case of predatory bacteria). Here, the predatory bacteria activity caused various damages in host cells, including the interruption of ETP. With these experiments, chip-calorimetry was demonstrated as a promising complementary tool in biofilm research, which provides deeper insights about metabolic activity and alterations. It benefits from the noninvasive handling and the online, real-time measurement that allow the method to be applied for monitoring purposes. Furthermore, its miniaturized dimension allows easy integration in more complex analytic systems and also reduces experiment costs with minimal media/chemical consumption. This thesis also demonstrates the potential development of chip-calorimetry to be more suitable for routine analyses. The use of superparamagnetic beads as matrix to grow biofilms allows regulated transfer of biofilm samples into and from the measurement chamber. This was an initial step towards automation and higher-throughput analysis. One further outcome of the thesis is based on the highly interesting fact about the elevated heat production rate of the host cells induced by the phage infection observed in the chip- calorimetric experiments. The volume specific detection limit of the chip-calorimeter is lower compared to a commercial microcalorimeter. Thus, the infection effect of phages was additionally measured in microcalorimeter to get better quantitative information about the thermal effect of the infection. The results showed that the immediate heat increase after the addition of phage into the solution of the host cells appeared to be quantitatively related to the infection factor, MOI (Multiplicity of Infection). Unfortunately, microcalorimetric measurements in closed ampoules are often subjected to the oxygen limitation. Thus, this problem of microcalorimetric measurement has been addressed. The combination of experimental results and mathematical modeling showed that the rate of metabolism in the static ampoules is defined by the diffusion rate of oxygen into media. This factor has to be considered while designing biological experiments in closed calorimetric measuring chambers and interpreting the calorimetric results for their biological meaning. Some possible solutions to overcome the oxygen bioavailability problem are e.g. to design the experiments with low biomass, or by using media with elevated density to float the biomass at the interface to air and thus to reduce the diffusion path.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Les autotransporteurs monomériques représentent le système de sécrétion le plus simple et le plus utilisé chez les bactéries à Gram négatif. Les autotransporteurs monomériques sont des protéines modulaires qui contiennent toute l’information pour leur sécrétion dans leur séquence. Les phénotypes associés à l’expression d’un autotransporteur peuvent être très variés et, souvent, les autotransporteurs sont des protéines multifonctionnelles. C’est le cas notamment des autotransporteurs AIDA-I, TibA et Ag43 d’Escherichia coli qui promouvoient l’adhésion et l’invasion de cellules épithéliales, l’auto-agrégation des bactéries et la formation de biofilm. Ces trois autotransporteurs ont d’ailleurs été regroupés dans une même famille, appelée les autotransporteurs auto-associatifs (SAATs). À cause de leur fonctionnalité, les SAATs sont considérés comme étant d’importants facteurs de virulence d’Escherichia coli. Toutefois, il existe plusieurs différences entre les SAATs qui ne sont pas bien comprises, si bien que leur rôle pour les bactéries n’est toujours pas bien compris. Nous avons donc d’abord caractérisé TibA, le membre des SAATs le moins bien étudié à l’aide d’une étude structure-fonction. Nous avons observé que TibA était une protéine modulaire et que son domaine fonctionnel était composé de deux modules : un module d’auto-agrégation en N-terminal et un module d’adhésion en C-terminal. En comparant nos résultats avec ceux obtenus pour les autres SAATs, nous avons réalisé que l’organisation des trois SAATs était très variée, c’est-à-dire que les trois SAATs sont composés de modules différents. Nous avons par ailleurs observé cet arrangement en modules lorsque nous avons analysé plusieurs séquences d’aidA, suggérant qu’un mécanisme d’échange et d’acquisition de modules était à la base de l’évolution des SAATs. Sans surprise, nous avons aussi observé que la famille des SAATs ne se limitait pas à AIDA-I, TibA et Ag43 et ne se limitait pas à Escherichia coli. La comparaison a aussi révélé l’importance du phénotype d’auto-agrégation dans la fonctionnalité des SAATs. Nous avons donc entrepris une étude du mécanisme d’auto-agrégation. Nos résultats on montré que l’auto-agrégation était le résultat d’une interaction directe SAAT/SAAT et ont mis en évidence un mécanisme similaire à celui utilisé par les cadhérines eucaryotes. De plus, nous avons observé que, comme les cadhérines, les SAATs étaient impliqués dans des interactions homophiliques; un SAAT interagit donc spécifiquement avec lui-même et non avec un différent SAAT. Finalement, les SAATs font parties des quelques protéines qui sont glycosylées chez Escherichia coli. Nous avons déterminé que le rôle de la glycosylation de TibA était de stabiliser la protéine et de lui donner la flexibilité nécessaire pour moduler sa conformation et, ainsi, être pleinement fonctionnelle. Globalement, nos résultats suggèrent que les SAATs sont des molécules « cadhérines-like » qui permettent la reconnaissance de soi chez les bactéries. Une telle habilité à discriminer entre le soi et le non-soi pourrait donc être utilisée par les bactéries pour organiser les communautés bactériennes. / Autotransporters are versatile virulence factors of Gram-negative bacteria and use one of the simplest and most widespread secretion system in bacteria. The name autotransporter originate from the observation that all the information needed for the secretion of the protein is encoded in its own sequence, meaning that autotransporters do not need a specialized secretion apparatus. Many autotransporters are multifunctional proteins and can perform a large variety of functions. The self-associating autotransporters (SAATs), represented by AIDA-I, TibA and Ag43, are such multifunctional proteins and can mediate the adhesion and invasion of epithelial cells, the auto-aggregation of bacteria and the formation of biofilm. Because of these functionalities, SAATs are considered important virulence factors of Escherichia coli. However, there are many differences between the SAATs and we still do not know their exact role for the bacteria. Therefore, we have realized a structure-function study of TibA, the least studied SAAT. Our study showed that TibA is a modular protein and that the functional domain of TibA is composed of two modules: an N-terminal module responsible for auto-aggregation and a C-terminal module responsible for adhesion. Our results showed that the organization of AIDA-I, TibA and Ag43 is different and that the SAATs represent different assemblies of modules. We also observed the modular organization when we analyzed various sequence of aidA, suggesting that the SAATs have evolved by a mechanism of domain shuffling. Not surprisingly, we have found new SAATs in Escherichia coli and in other proteobacteria. Our results also highlighted the importance of auto-aggregation in the functionality of the SAATs. We therefore assessed the mechanism of SAAT-mediated auto-aggregation of bacteria. Our results showed that SAATs mediate auto-aggregation of bacteria through direct SAAT/SAAT interactions and that these interactions were reminiscent of the interactions made by cadherin molecules in eukaryotes. We further observed that the SAATs were involved in homophilic interactions, as it is the case with cadherin molecules. SAATs are part of the few proteins that are glycosylated in Escherichia coli. We therefore characterized the glycosylation of TibA and found that glycosylation of TibA stabilized the protein and allowed the protein to modulate its conformation, resulting in a fully functional protein. Taken together, our results suggest that the SAATs may be cadherin-like molecules by bacteria in order to discriminate between self and non-self. Such an ability to discriminate self from non-self is rarely evoked in bacteria, but could play a role in the organization of multicellular communities.

Le but de ce travail de mémoire était d'explorer des moyens pour augmenter la perméabilité des biofilms de Streptococcus mutans aux macromolécules en utilisant des agents potentiellement perturbateurs de la structure des biofilms. L’acide éthylènediamine tétraacétique (EDTA) ainsi que l’acide acétylsalicylique (aspirine) sont les agents perturbateurs choisis. Le changement de perméabilité des biofilms de S. mutans a été déterminé en mesurant les coefficients de diffusion globale du polyéthylène glycol (PEG) et de diffusion locale de dextrans. Les coefficients de diffusion globale ont été mesurés par spectroscopie infrarouge avec un échantillonnage par réflexion totale atténuée (ATR) alors que la spectroscopie par corrélation de fluorescence (SCF) a été utilisée pour la mesure des coefficients de diffusion locale. Les résultats ont démontré que l’incorporation de l’EDTA à une concentration de 7.5 (m/v) % dans la solution de diffusion permet d’améliorer les propriétés de transport du PEG dans les biofilms en augmentant sa pénétrabilité et son coefficient de diffusion globale. Par contre, aucune variation n’a été constatée dans la valeur du coefficient de diffusion locale de dextran fluorescent. Cette différence peut être expliquée, entre autres, par l'échelle des mesures et la nature différente des molécules diffusantes. L’aspirine n’a démontré aucun effet sur le transport du PEG à travers les biofilms de S. mutans. La pénétration accrue du PEG en présence de l’EDTA a été corrélée aux tests de viabilité des cellules bactériennes. En effet, la combinaison de la pénicilline G (PenG) avec l’EDTA 2 (m/v) % a eu comme effet l’augmentation du pouvoir biocide d’un facteur 3. De plus, les images de microscopie à épifluorescence et de microscopie confocale à balayage de laser ont démontré que les bactéries dans le cœur des microcolonies sont plus affectées par la PenG lorsque le milieu contient de l'EDTA. A la lumière des résultats obtenus, il s’avère que l’incorporation d'agents perturbateurs de la structure des biofilms est une option sérieuse à considérer dans l’éradication des biofilms microbiens. Plus d’études devront être effectuées afin d’investiguer l’effet d’autres molécules possédant les propriétés perturbatrices de la structure des biofilms sur la résistance de ces derniers aux agents antimicrobiens. / The aim of this study was to investigate the role of biofilm structure disrupting potential agents in the biofilm permeability to macromolecules. The effect of ethylenediamine tetraacetic (EDTA) and acetylsalicylic acid (aspirin), two potential disrupting agents, on the diffusion of poly (ethylene glycol) (PEG) and dextran in Streptococcus mutans biofilms was investigated. Attenuated total reflection (ATR) infrared spectroscopy was used to measure the global diffusion coefficients, while the local diffusion coefficients were measured using fluorescence correlation spectroscopy (FCS). On one hand, the results showed that EDTA, at a concentration of 7.5 (w/v) %, increased PEG penetrability and global diffusion coefficient in biofilms. No effect was noticed for the local diffusion coefficient of fluorescent dextran molecules. This difference was associated with, amongst others, the scale of the measurements and the different nature of the diffusing species. On the other hand, aspirin had no effect on the S. mutans biofilm permeability for PEG. The enhanced penetration of PEG in the presence of EDTA was correlated with bacterial cell viability. The bactericidal effect of penicillin G (PenG) alone and in combination with EDTA, was assessed for the biofilms. The results showed that antibiotic effect of PenG was improved by a factor of 3 when the antibiotic was used in combination with EDTA compared to the same antibiotic used alone. Moreover images obtained by epifluorescence microscopy and laser scanning confocal microscopy indicated that the bacteria in the core of the microcolonies were more affected by PenG when the milieu contained EDTA. These results revealed that the use of disrupting agents of biofilm structure is a promising approach to eradicate biofilms showing resistance to classical antimicrobial agent treatments. More studies should be done to investigate the effect of others potentials disrupting agents on the biofilm permeability to macromolecules.

Listeria monocytogenes est une bactérie pathogène impliquée dans la toxi-infection alimentaire à l’origine de la listeriose, une maladie peu fréquente mais avec un taux de mortalité de 25 % chez l’homme. Cette bactérie est capable de former un biofilm lui permettant de mieux résister aux stress environnementaux ainsi qu’aux traitements de décontamination. Une nouvelle stratégie d’analyse génomique a été développée et a permis de cibler des systèmes de sécrétion et des protéines potentiellement impliqués dans la formation de biofilm. L’inactivation de la voie SecA2 entraîne la formation d’un biofilm aérien et par conséquent fragile. Ce morphotype est capable de croître de façon sessile à 20°C sur du polystyrène alors que ce n’est pas le cas pour la souche sauvage. De nouvelles protéines sécrétées de façon SecA2 dépendante ont été identifiées par l’étude de l’exoprotéome du mutant ΔsecA2 en comparaison avec celui de la souche sauvage. Le rôle des lipoprotéines dans la formation de biofilm ainsi que leur maturation par les peptidases signal de type II, LspA et LspB, a également été abordé. La combinaison d'une analyse de l’expression des gènes codant les lipoprotéines au cours de la formation de biofilm avec l’analyse génomique basé sur le sécrétome a permis de cibler trois lipoprotéines, dont LpeA qui serait impliquée dans les phases tardives de formation de biofilm. Enfin, l’importance majeure de LspA dans la maturation des lipoprotéines, a été mise en évidence par l’étude de l’exoprotéome des doubles mutant ΔlgtΔlspA et ΔlgtΔlspB en comparaison avec celui de Δlgt. / Listeria monocytogenes is a foodborne pathogenic bacteria responsible for listeriosis, a rare but high mortality rate disease in humans (25 %). This bacterium can form biofilm allowing a better resistance to environmental stresses as well as decontamination treatments. A new strategy for genomic analysis was developed and allowed to target secretion systems and proteins potentially involved in biofilm formation. Inactivation of the SecA2 pathway leads to the formation of an aerial and fragile biofilm. This morphotype is able to grow in a sessile mode at 20 °C on polystyrene whereas this is not the case for the wild type strain. New proteins secreted in a SecA2 manner were identified by comparing the ΔsecA2 exoproteome to the one of the wild type. The role of lipoproteins in biofilm formation and their maturation by the signal peptidase II, LpsA and LspB, was also tackled. Combining expression analysis of genes encoding lipoproteins during biofilm formation with genomic analysis based on the secretome allowed targeting three lipoproteins, including LpeA, which appeared to be involved in the later stages of biofilm formation. Finally, the importance of LspA in the maturation of lipoproteins,was highlighted by comparing of the double mutant ΔlgtΔlspA and ΔlgtΔlspB exoproteomes to the one of Δlgt.

Dans les environnements naturels, industriels ou médicaux, les microorganismes sont majoritairement présents en étant associés aux surfaces dans des communautés hautement organisées appelées biofilms. Ces édifices biologiques constituent une stratégie de survie étonnement efficace témoignant d’une grande capacité de résistance à différent stress environnementaux tels que les traitements de nettoyage et de désinfection. L’impact des biofilms d’un point de vue sanitaire est donc considérable du fait qu’ils permettent la persistance et la transmission de germes pathogènes dans l’environnement. Dans ce contexte, ce travail de thèse avait pour objectif une meilleure compréhension des phénomènes limitant l’efficacité de désinfectants au sein des biofilms en s’appuyant notamment sur des techniques innovantes d’imagerie de fluorescence non-invasive. Le but final étant d’apporter des éléments utiles à l’optimisation des traitements de désinfection. Dans une première partie, une méthode d’investigation structurale à haut-débit par microscopie confocale a été développée et utilisée pour étudier la diversité architecturale des biofilms bactériens formés par un large panel de souches. Cette étude nous a permis d’identifier des souches d’intérêt en termes de structures de biofilms formés pour la suite du travail. Nous avons notamment pu mettre en évidence la capacité de B. subtilis à former des structures importantes et avec une architecture spécifique dans un système immergé. Dans une deuxième partie, les dynamiques d’action spatiotemporelles de désinfectants ont été visualisées dans les biofilms de souches de P. aeruginosa ou B. subtilis par des approches de microscopie confocale de fluorescence en temps réel. L’utilisation de cette technique nous a permis de mettre en évidence les difficultés de pénétration du chlorure de benzalkonium au sein des structures formées par différentes souches de P. aeruginosa. La corrélation des paramètres cinétiques d’inactivation et des données obtenues par la caractérisation biochimique de la matrice suggère un rôle majeur des substances extracellulaires dans la limitation de pénétraton du désinfectant. Nous avons également pu montrer une résistance marquée du biofilm formé par une souche de B. subtilis isolée d’un dispositif médical à l’acide péracétique, à la concentration et au temps d’utilisation du biocide dans le milieu médical. De plus, les structures tridimensionnelles formées par cette souche étaient capables de protéger le pathogène Staphylococcus aureus dans un biofilm mixte vis-à-vis du même traitement soulignant l’importance des interactions multi-espèces dans la résistance des bactéries aux désinfectants et la persistance de pathogènes dans nos environnements. / In natural, industrial or medical environments, microorganisms are present mainly in being associated with surfaces in highly organized communities called biofilms. These biological structures cosntitute a surprisingly effective survival strategy showing a large ability to withstand environmental stresses such as cleaning and disinfection treatments. Therefore, biofilms have a considerable impact on public health because they allow the persistence and transmission of pathogens. In this context, this work aimed to better understand the phenomena limiting the effectiveness of disinfectants in biofilms noticeably by using innovative imaging fluorescence non-invasive techniques. The ultimate goal was to provide data which can help to optimize disinfection treatments. In the first part, a high-throughput structural method based on confocal microscopy was developed and used to study the architectural diversity of bacterial biofilms formed by a wide range of strains. This study allowed us to identify strains of interest in terms of biofilm structure for the second part of the work. In particular, we demonstrated the ability of B. subtilis to form protruding structures with a specific architecture in a submerged system. In the second part, the spatiotemporal dynamic of the action of disinfectants were visualized in the biofilms of P. aeruginosa or B. subtilis strains by a time-lapse fluorescence confocal microscopy method. Using this technique, we showed that benzalkonium chloride encountered problems of penetration in the biofilms formed by P. aeruginosa strains. The correlation of kinetic inactivation parameters and data obtained by the characterization biochemical matrix suggested a key role of extracellular substances in the penetration limitations of the disinfectant. We also observed a pronounced resistance of the biofilm formed by a strain of B. subtilis isolated from a medical device to peracetic acid at the in-use concentration and time of biocide in medical areas. In addition, three-dimensional structures formed by this strains afforded protection to the pathogen Staphylococcus aureus in mixed biofilm against the same treatment This point highlights the importance of multi-species interactions in bacterial resistance to disinfectants and in the persistence of pathogens in our environments.

Les salmonelles sont l’une des premières causes d’infections bactériennes d’origine alimentaire. Depuis le début des années 1990, l’isolement de salmonelles multirésistantes aux antibiotiques a considérablement accru avec l’émergence des souches épidémiques Salmonella Typhimurium DT104 qui sont, pour la majorité, résistantes à l’ampicilline, le chloramphénicol, la streptomycine, les sulfamides et les tétracyclines. Les gènes codant ces résistances sont regroupés sur un intégron complexe de classe 1 nommé In104, localisé lui-même sur un îlot génomique de 43 kb désigné Salmonella Genomic Island 1 (SGI1). Depuis sa première identification chez S. Typhimurium DT104, SGI1 a été identifié à travers le monde chez plusieurs sérovars de Salmonella, et plus récemment chez Proteus mirabilis. Chez ces souches, la multirésistance aux antibiotiques est liée, soit à l’îlot SGI1 dans sa forme initialement décrite, soit à des variants de SGI1 correspondant à la structure initiale de SGI1 comportant des modifications au niveau de l’intégron complexe In104. L’îlot génomique Salmonella Genomic Island 1 (SGI1) représente une préoccupation importante car le phénotype de multirésistance qu’il confère aux souches bactériennes est souvent responsable d’échecs thérapeutiques pouvant entrainer des complications importantes, voire la mort. Dans ce contexte, le travail de thèse a été centré sur l’enjeu sanitaire majeur représenté par cette diffusion épidémique du clone S. Typhimurium au cours des années 1990 chez l’homme et les bovins. Les travaux entrepris dans le cadre de la thèse ont eu, en premier lieu, l’objectif d’apprécier l’évolution moléculaire de SGI1 dix années après l’émergence de ces souches en élevage bovin, puis d’évaluer la diffusion de SGI1 chez des souches naturelles appartenant à d’autres genres bactériens que Salmonella. Il a ainsi été dressé un bilan de la multirésistance aux antibiotiques chez les souches de S. Typhimurium isolées de bovins malades en France de 2002 à 2007 et une recherche de la présence de SGI1, chez d’autres espèces bactériennes que Salmonella, et par sondage à partir de leurs phénotypes de résistance, a été mise en œuvre. Les résultats obtenus ont indiqué un faible pouvoir évolutif de SGI1 qui semble en contradiction avec les capacités moléculaires majeures de recombinaison et de transfert démontrées tant in vitro qu’in vivo. Les études menées ont toutefois permis la première description d’un nouveau variant, nommé SGI1-T, qui résulte d’une recombinaison intramoléculaire. Le deuxième grand objectif de la thèse a été de contribuer à une meilleure connaissance du rôle que pourrait avoir SGI1 dans la virulence bactérienne. Une première stratégie de modélisation expérimentale (salmonellose systémique murine) a ainsi été conduite, qui visait à comparer le pouvoir virulent in vivo de souches isogéniques ne se distinguant que par la présence ou l’absence de SGI1. Une seconde approche a été également menée, qui a consisté en une évaluation du rôle de SGI1 dans la formation de biofilms, l’organisation en biofilms favorisant une meilleure colonisation bactérienne, qui peut constituer à son tour un élément d’efficacité du pouvoir virulent final. Les résultats obtenus ont confirmé le rôle positif de SGI1 dans la formation de biofilms, et plus généralement son implication dans la signalisation cellulaire du Quorum Sensing. / Salmonella is a major cause of food-borne outbreaks. Since the early 1990s, isolation of multidrug-resistant Salmonella has increased with the emergence of epidemic Salmonella Typhimurium DT104 strains which are mostly resistant to ampicilin, chloramphenicol, streptomycin, sulfonamides and tetracyclines. The genes coding these resistances are clustered on a complex class 1 integron (MDR region) located on a genomic island of 43 kb designated SGI1. Since its first identification in S. Typhimurium DT104, SGI1 has been identified worldwide in other Salmonella serotypes, and more recently in Proteus mirabilis. For these strains, multidrug resistance is conferred, either to the classical structure of SGI1, or to related variants of SGI1 corresponding to the initial structure of SGI1 with modification of the complexe integron In104. The Salmonella Genomic Island 1 (SGI1) constitutes a great concern since it confers a multidrug resistance phenotype often responsible of therapeutic failures which may cause important complications, or even death. In this context, the work has been focused on the major health issue represented by the epidemic diffusion of the Salmonella Typhimurium clone in the course of 1990s in human and cattle. As a first objective, the work allowed to appreciate the molecular evolution of SGI1 in the course of time and to assess the diffusion of SGI1 to other bacterial strains than Salmonella in natural conditions. Therefore, an overview of the multidrug resistance in Salmonella Typhimurium strains isolated from diseased cattle in France from 2002 to 2007 was carried out and a screening of natural strains from other bacterial species than Salmonella that may harbor SGI1 was undertaken. The results indicated weak molecular evolutions of SGI1, which seems in contradiction with the great capability of SGI1 to recombine and transfer, as attested in vitro as in vivo. Nevertheless, this study allowed the first description of a new SGI1 variant, named SGI1-T, which is the result of intra-molecular recombination events. Another second objective of the thesis was to contribute to a better knowledge of the role of SGI1 in bacterial virulence. A strategy of experimental modeling (murine systemic salmonellosis) was first set up to compare the levels of virulence conferred by isogenic strains differing only by the presence or the absence of SGI1. A second approach was also carried out to evaluate the role of SGI1 in biofilm formation. Indeed, the organization in biofilm facilitates bacterial colonization, which constitutes in turn an element of effectiveness of the final virulence. A positive role of SGI1 in biofilm formation was demonstrated in the framework of this study, and more generally, questions the role of SGI1 in the Quorum Sensing regulation system.