Saskatchewan is the only province in Canada to have routinely tested the antimicrobial susceptibility of all provincially reported human cases of campylobacteriosis. From 1999 to 2006, 1378 human Campylobacter species infections were tested for susceptibility at the Saskatchewan Disease Control Laboratory using the Canadian Integrated Program for Antimicrobial Resistance Surveillance panel and minimum inhibitory concentration (MIC) breakpoints. Of these, 1200 were C. jejuni, 129 were C. coli, with the remaining made up of C. lari, C. laridis, C. upsaliensis and undifferentiated Campylobacter species. Campylobacter coli had significantly higher prevalences of ciprofloxacin resistance (CIPr), erythromycin resistance (ERYr), combined CIPr-ERYr resistance and multidrug resistance (to three or greater drug classes) than C. jejuni. Logistic regression models indicated that CIPr in C. jejuni decreased from 1999 to 2004 and subsequently increased in 2005 and 2006. The risk of CIPr was significantly increased in the winter months (January to March) compared to other seasons. A comparison of logistic regression and Cox proportional hazard survival models found that the latter were better able to detect significant temporal trends in CIPr and tetracycline resistance by directly modeling MICs, but that these trends were more difficult to interpret. Scan statistics detected significant spatial clusters of CIPr C. jejuni infections in urban centers (Saskatoon and Regina) and temporal clusters in the winter months; the space-time permutation model did not detect any space-time clusters. Bernoulli scan tests were computationally the fastest for cluster detection, compared to ordinal MIC and multinomial antibiogram models. eBURST analysis of antibiogram patterns showed a marked distinction between case and non-case isolates from the scan statistic clusters. Multilevel logistic regression models detected significant individual and regional contextual risk factors for infection with CIPr C. jejuni. Patients infected in the winter, that were between the ages of 40-45 years of age, that lived in urban regions and that lived in regions of moderately high poultry density had higher risks of a resistant infection. These results advance the epidemiologic knowledge of CIPr C. jejuni in Saskatchewan and provide novel analytical methods for antimicrobial resistance surveillance data in Canada. / Saskatchewan Disease Control Laboratory (Saskatchewan Ministry of Health); Laboratory for Foodborne Zoonoses (Public Health Agency of Canada); Centre for Foodborne, Environmental and Zoonotic Infectious Diseases (Public Health Agency of Canada); Ontario Veterinary College Blake Graham Fellowship

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Campylobacter jejuni est l’agent causal de la campylobactériose, infection bactérienne importante en santé publique. Un des vecteurs de transmission de C. jejuni pour l’humain est le poulet via la chaîne alimentaire. Les mécanismes impliqués dans colonisation caecale commensale des oiseaux par C. jejuni sont toujours peu caractérisés, bien qu’une meilleure compréhension de ces mécanismes puisse apporter des solutions pour le contrôle du pathogène à la ferme. Cette étude avait pour buts de caractériser les propriétés phénotypiques et les facteurs génétiques impliqués dans la colonisation du poulet par C. jejuni et d’identifier de nouveaux mécanismes impliqués dans cette association. Des souches, issues d’élevages conventionnels échantillonnés en 2003 et en 2008 ainsi que d’élevages biologiques, ont été caractérisées afin d’obtenir leur profil de résistance aux antibiotiques, leur autoagglutination et leur chimiotactisme. Les souches des élevages conventionnels ont de plus été caractérisées pour leur capacité à adhérer et envahir une culture primaire de cellules caecales de poulet. Une puce à ADN a été développée pour détecter la présence de 254 gènes et variants associés à la colonisation des poulets ainsi qu’à la résistance aux antibiotiques chez les souches issues d’élevages conventionnels. Les propriétés phénotypiques et la présence de certains gènes chez les souches ont par la suite été comparées. Finalement, des souches ayant des caractéristiques différentes ont été utilisées dans un modèle de colonisation du poulet pour évaluer l’efficacité d’un nouvel additif alimentaire à base d’acides organiques et d’huiles essentielles sur le contrôle de C. jejuni. Les propriétés phénotypiques des souches étaient très variées et n’étaient pas corrélées entre elles, à l’exception de l’adhésion et de l’invasion. L’analyse génétique a révélé que le contenu en gènes des souches était variable, notamment au niveau des gènes de l’enveloppe bactérienne, au flagelle, aux récepteurs du chimiotactisme et à la résistance à l’arsenic. Les souches de 2003 et de 2008 étaient semblables lorsque leur contenu en gènes ainsi que leurs propriétés phénotypiques étaient comparés. Des gènes possiblement associés à un fort ou un faible potentiel de colonisation ont été identifiés. L’additif alimentaire a diminué la contamination des carcasses bien qu’une augmentation de la colonisation intestinale ait été observée pour certaines souches. La moitié des lots de poulets d’origine biologique étaient positifs pour C. jejuni. Les souches issues de ce type d’élevage étaient peu résistantes aux antibiotiques et possédaient des phénotypes variés. Cette étude a permis de mieux définir les caractéristiques importantes de C. jejuni qui sont associées à la colonisation intestinale du poulet. Elle a établi pour la première fois au Canada la présence du pathogène dans les élevages de poulets biologiques. Cette étude fait partie des quelques études qui décrivent la présence des gènes de colonisation et de résistance aux antibiotiques dans une collection de souches issues uniquement du poulet. Elle a également remis en doute l’importance de certains gènes dans la colonisation. La caractérisation exhaustive des souches a également permis d’identifier de nouveaux gènes possiblement associés à la colonisation de poulet par C. jejuni. Finalement, elle a indiqué que l’utilisation d’un mélange d’huiles essentielles et d’acide organique encapsulés pouvait être efficace pour réduire la contamination des carcasses de poulet par C. jejuni et que son effet était souche-dépendant. / Campylobacter jejuni is the bacterium responsible for campylobacteriosis. It is a human pathogen of concern for public health. One of the transmission routes of this bacteria to humans is by the food chain through poultry meat products. The mechanisms involved in the commensal caecum chicken colonization by C. jejuni are poorly characterized, despite that increasing the knowledge on these mechanisms would allow a better control of the pathogen at the farm. The objectives of this study were to characterize the phenotypic and genetic factors affecting chicken colonization by C. jejuni and to identify news mechanisms involved in this process. Isolates, recovered from chicken caecal content sampled from conventional farms in 2003 and in 2008 as well as originating from organic farms sampled in 2009, were used. All strains were characterized for their antibiotic resistance profiles (AMR), autoagglutination and chemotaxis properties. Strains originating from conventional farms were further characterized for adhesion/invasion of primary chicken caecal cells. A new microarray was created to detect the presence of 254 genes and variants, all associated with chicken colonization or AMR. An association was made between the strains phenotypic properties and their gene content. Finally, strains possessing different phenotypic and genetic properties were used in a chicken colonization model to assess the efficacy of a novel feed additive to control chicken colonization by C. jejuni. Strains had variable phenotypic properties and these properties were not correlated, with the exception of adhesion and invasion. The microarray analysis revealed that gene presence was highly variable among the strains, especially for genes involved in the bacterial envelope, the flagella, the chemotaxis receptors and arsenic resistance. The 2003 and 2008 strains had similar phenotypic and genetic properties. Some genes, present in strains possessing higher or lower chicken colonization potentials, were identified. The feed additive was successful in reducing chicken carcass contamination but it increased bacterial caecal counts for some strains. C. jejuni was isolated from half of the sampled organic farms and strains originating from this type of production had low AMR and variable phenotypic properties.

Campylobacter est l’agent pathogène zoonotique responsable de la majorité des gastro-entérites d’origine bactérienne chez l’homme. Les produits de volaille représentent la principale source d’infection; toutefois, l’exposition peut également découler de contacts directs avec les animaux ou avec l’eau. Une forte variation saisonnière est présente dans les cas rapportés, qui n’est toujours pas élucidée : les eaux environnementales, sources d’infection connues, sont soupçonnées. Cette étude transversale a été réalisée dans la région Sud-Est du Québec (Canada) où Campylobacter fut quantifié et génotypé à partir de différentes sources d’eau (eaux de captage, récréatives et usées) et de cas cliniques afin d’évaluer les risques potentiels posé par l’eau environnementale. Différents essais PCR en temps réel furent appliqués à l’eau environnementale et comparés: 2 ont été sélectionnés pour leur spécificité et sensibilité de quantification. Les courbes standards ont été calibrées en utilisant la PCR digitale pour déterminer précisément les concentrations. Les isolats environnementaux et cliniques furent comparés génétiquement en utilisant le CGF (« comparative genomic fingerprinting »). Les eaux usées étaient plus contaminées que les eaux de captage et récréatives (3.9Log, 1.7Log et 1.0Log cellules/L en moyenne, respectivement). Six pour cent des isolats d’eaux environnementales étaient génétiquement similaires (100 % homologie) aux isolats cliniques. Les cas cliniques de campylobactériose d’été montraient des isolats avec davantage de similarités génétiques avec les isolats retrouvés dans l’eau environnementale comparativement aux autres saisons (p<0.01). Les faibles concentrations et similarités génétiques entre les isolats d’eau et cliniques suggèrent un risque de transmission possible, mais faible. / Campylobacter is a zoonotic pathogen that is responsible for the majority of cases of bacterial gastroenteritis. Among the numerous Campylobacter transmission routes including direct contact, food and water, poultry consumption has been recognized as the major route. A strong seasonal variation in campylobacteriosis cases exists for reasons that are not well understood; environmental water is suspected to be involved. This cross-sectional study was conducted in the Southeastern region of Quebec (Canada), wherein Campylobacter from different waters (drinking water source, recreational and sewage) and clinical sources was quantified and genotyped in order to evaluate the potential risks posed by environmental water. Several real-time PCR assays were compared for specific application to environmental water: two were selected for their specificity and sensitivity of quantification. Standard curves were calibrated using digital PCR to accurately determine concentrations. Campylobacter isolates from clinical and water sources were genetically compared using CGF (comparative genomic fingerprinting). Sewage waters showed the highest Campylobacter concentrations, while drinking water source and recreational waters showed the lowest (average of 3.9Log, 1.7Log and 1.0Log cells/L, respectively). CGF revealed that 6% of water isolates were genetically similar (100% homology) to clinical isolates. Summer cases of campylobacteriosis revealed isolates showing more genetic similarities with environmental water isolates compared to other seasons (p<0.01). The low Campylobacter concentrations and genetic similarities between water and clinical isolates from the same region, suggests that these environmental waters pose a real, but low risk of transmission.

Understanding of chronic sequelae development after infection with foodborne pathogens is limited and an increased understanding could assist with the development of more accurate burden of disease estimates. The purpose of this thesis was to determine via systematic review and meta-analysis of the published international literature, the proportion of cases of Salmonella, Campylobacter and E. coli O157 that will develop the chronic sequelae of reactive arthritis, haemolytic uraemic syndrome, irritable bowel syndrome, inflammatory bowel disease or Guillain Barré syndrome. This information can be used to increase our understanding of the relationship between infection and the development of long term health complications while providing a key piece of information for the development of accurate burden of disease estimates. / Canadian Institutes of Health Research Institute of Population and Public Health/Public Health Agency of Canada, Applied Public Health Research Chair (awarded to Jan M. Sargeant)

Campylobacter jejuni est l’agent causal de la campylobactériose, infection bactérienne importante en santé publique. Un des vecteurs de transmission de C. jejuni pour l’humain est le poulet via la chaîne alimentaire. Les mécanismes impliqués dans colonisation caecale commensale des oiseaux par C. jejuni sont toujours peu caractérisés, bien qu’une meilleure compréhension de ces mécanismes puisse apporter des solutions pour le contrôle du pathogène à la ferme. Cette étude avait pour buts de caractériser les propriétés phénotypiques et les facteurs génétiques impliqués dans la colonisation du poulet par C. jejuni et d’identifier de nouveaux mécanismes impliqués dans cette association. Des souches, issues d’élevages conventionnels échantillonnés en 2003 et en 2008 ainsi que d’élevages biologiques, ont été caractérisées afin d’obtenir leur profil de résistance aux antibiotiques, leur autoagglutination et leur chimiotactisme. Les souches des élevages conventionnels ont de plus été caractérisées pour leur capacité à adhérer et envahir une culture primaire de cellules caecales de poulet. Une puce à ADN a été développée pour détecter la présence de 254 gènes et variants associés à la colonisation des poulets ainsi qu’à la résistance aux antibiotiques chez les souches issues d’élevages conventionnels. Les propriétés phénotypiques et la présence de certains gènes chez les souches ont par la suite été comparées. Finalement, des souches ayant des caractéristiques différentes ont été utilisées dans un modèle de colonisation du poulet pour évaluer l’efficacité d’un nouvel additif alimentaire à base d’acides organiques et d’huiles essentielles sur le contrôle de C. jejuni. Les propriétés phénotypiques des souches étaient très variées et n’étaient pas corrélées entre elles, à l’exception de l’adhésion et de l’invasion. L’analyse génétique a révélé que le contenu en gènes des souches était variable, notamment au niveau des gènes de l’enveloppe bactérienne, au flagelle, aux récepteurs du chimiotactisme et à la résistance à l’arsenic. Les souches de 2003 et de 2008 étaient semblables lorsque leur contenu en gènes ainsi que leurs propriétés phénotypiques étaient comparés. Des gènes possiblement associés à un fort ou un faible potentiel de colonisation ont été identifiés. L’additif alimentaire a diminué la contamination des carcasses bien qu’une augmentation de la colonisation intestinale ait été observée pour certaines souches. La moitié des lots de poulets d’origine biologique étaient positifs pour C. jejuni. Les souches issues de ce type d’élevage étaient peu résistantes aux antibiotiques et possédaient des phénotypes variés. Cette étude a permis de mieux définir les caractéristiques importantes de C. jejuni qui sont associées à la colonisation intestinale du poulet. Elle a établi pour la première fois au Canada la présence du pathogène dans les élevages de poulets biologiques. Cette étude fait partie des quelques études qui décrivent la présence des gènes de colonisation et de résistance aux antibiotiques dans une collection de souches issues uniquement du poulet. Elle a également remis en doute l’importance de certains gènes dans la colonisation. La caractérisation exhaustive des souches a également permis d’identifier de nouveaux gènes possiblement associés à la colonisation de poulet par C. jejuni. Finalement, elle a indiqué que l’utilisation d’un mélange d’huiles essentielles et d’acide organique encapsulés pouvait être efficace pour réduire la contamination des carcasses de poulet par C. jejuni et que son effet était souche-dépendant. / Campylobacter jejuni is the bacterium responsible for campylobacteriosis. It is a human pathogen of concern for public health. One of the transmission routes of this bacteria to humans is by the food chain through poultry meat products. The mechanisms involved in the commensal caecum chicken colonization by C. jejuni are poorly characterized, despite that increasing the knowledge on these mechanisms would allow a better control of the pathogen at the farm. The objectives of this study were to characterize the phenotypic and genetic factors affecting chicken colonization by C. jejuni and to identify news mechanisms involved in this process. Isolates, recovered from chicken caecal content sampled from conventional farms in 2003 and in 2008 as well as originating from organic farms sampled in 2009, were used. All strains were characterized for their antibiotic resistance profiles (AMR), autoagglutination and chemotaxis properties. Strains originating from conventional farms were further characterized for adhesion/invasion of primary chicken caecal cells. A new microarray was created to detect the presence of 254 genes and variants, all associated with chicken colonization or AMR. An association was made between the strains phenotypic properties and their gene content. Finally, strains possessing different phenotypic and genetic properties were used in a chicken colonization model to assess the efficacy of a novel feed additive to control chicken colonization by C. jejuni. Strains had variable phenotypic properties and these properties were not correlated, with the exception of adhesion and invasion. The microarray analysis revealed that gene presence was highly variable among the strains, especially for genes involved in the bacterial envelope, the flagella, the chemotaxis receptors and arsenic resistance. The 2003 and 2008 strains had similar phenotypic and genetic properties. Some genes, present in strains possessing higher or lower chicken colonization potentials, were identified. The feed additive was successful in reducing chicken carcass contamination but it increased bacterial caecal counts for some strains. C. jejuni was isolated from half of the sampled organic farms and strains originating from this type of production had low AMR and variable phenotypic properties.

Campylobacter are probably the most important bacterial pathogen related to food-borne illnesses; specifically, gastroenteritis and diarrheal diseases. These bacteria can be isolated from various environments, but always originate from the intestine of warm blooded animals. Particularly, Campylobacter are found in the intestinal tract of poultry, and due to contamination of poultry meat and also further contamination of other food they can cause human infections. Sometimes this results in larger outbreaks, such as during 2016-2017 in Sweden where thousands of persons got infected by a single strain of Campylobacter jejuni sequence type 918 (ST-918). The same strain was also identified amongst a large number of poultry farms and suspicions were directed towards dirty transport cages for poultry as a main route for transmitting the strain between different farms. Similar scenarios with large outbreaks related to one or two single strains (ST-50 and ST-257) had also been observed in previous years and this raised questions about certain strains being especially adapted to survive outside the intestine. The aim here was to examine whether outbreak strains and other strains of C. jejuni have different potential to resist different stress conditions that may be encountered between the poultry farm and the human intestine.

京都大学 / 0048 / 新制・論文博士 / 博士(工学) / 乙第12805号 / 論工博第4099号 / 新制||工||1584(附属図書館) / 80849 / 京都大学大学院工学研究科都市環境工学専攻 / (主査)教授 伊藤 禎彦, 教授 米田 稔, 教授 高野 裕久 / 学位規則第4条第2項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DGAM

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