Plusieurs auteurs ont identifié des problèmes au niveau du développement sportif de jeunes s’étant spécialisés dans une discipline sportive à un âge précoce. Ceux-ci sont : (a) l’augmentation des blessures, (b) la perte de plaisir de la pratique, (c) le manque de diversité dans les expériences sociales vécues, (d) l’abandon sportif, (e) le « burnout » [épuisement sportif] et (f) la pression des entraîneurs et des pairs (Fraser-Thomas, Côté et Deakin 2005; Hecimovich, 2004; Law, Côté et Ericsson, 2007; Wall et Côté, 2007). En 2005, un document a vu le jour afin de contrer diverses problématiques sportives, dont la spécialisation sportive. Ce document se nomme « Au Canada, le sport c’est pour la vie » (Balyi, Cardinal, Higgs, Norris, et Way, 2005) ou plus communément appelé le modèle de développement à long terme de l’athlète (DLTA). Écrit à l’intention des entraîneurs, des athlètes, des administrateurs et des parents, il s’agit essentiellement d’un modèle d’entraînement qui vise à établir les lignes directrices de la planification de l’entraînement, de la compétition et de la récupération (Robertson et Way, 2005). Le message qu’il véhicule est d’encourager un développement des habiletés motrices et sportives à l’aide d’un entraînement de type multisports favorisant un développement à long terme de l’athlète (DLTA), tout en évitant la spécialisation sportive hâtive. Ce programme multisports s’appuie également sur des études conduites sur la pratique sportive chez les jeunes, notamment sur des travaux de Fraser-Thomas, Côté et Deakin (2005) et ceux de Côté, Baker et Abernethy (2003), qui portent sur une approche multisports afin de contrer l’abandon sportif, causé par la spécialisation hâtive. Le présent projet de recherche porte sur la description de l’élaboration et la mise en œuvre d’un programme multisports en milieu scolaire s’inspirant des recommandations du modèle DLTA (Balyi et coll., 2005). En contexte québécois, ce programme devait aussi respecter les exigences du ministère de l’Éducation, du Loisir et du Sport avec le programme de formation de l’école québécoise en milieu secondaire (Ministère de l’Éducation, du Loisir et du Sport, 2003). Le programme a été développé et mis en place par un éducateur physique sous la supervision de spécialistes (kinésiologues, nutritionnistes et entraîneurs). L’objectif principal de ce projet de recherche est de décrire les étapes d’élaboration et de mise en œuvre d’un programme multisports-études implanté dans une école secondaire du Québec à partir des perceptions des principaux acteurs impliqués dans le programme (gestionnaires, intervenants et parents), afin d’en tirer des recommandations qui pourraient guider des intervenants sportifs québécois intéressés par une telle démarche. Ainsi, ce projet propose un éclairage sur les différentes étapes menant à l’élaboration et à la mise en œuvre de programmes multisports-études en milieu scolaire. Plus précisément, la recherche a tenté de déterminer : (a) les visées du programme, (b) les critères de sélection des élèves, (c) la planification des activités, (d) les rôles et tâches de chacun des acteurs impliqués au programme et (e) les ressources matérielles nécessaires à la mise en œuvre de ce programme. L’étude vise finalement à (f) identifier les principales difficultés rencontrées lors de la mise en œuvre du programme. Afin d’atteindre les objectifs de l’étude, sept gestionnaires, six intervenants ainsi que six parents ont été sollicités. La principale méthode de collecte de données utilisée a été l’entretien de type semi-dirigé. Des grilles d’entrevue ont été développées dans le but d’adopter une démarche constante lors de la collecte de données et ainsi permettre au chercheur d’amasser le maximum d’information chez les participants. De plus, des documents écrits (procès-verbaux de rencontres, documents envoyés aux parents, dépliants du programme, politique institutionnelle) permettent de mieux comprendre comment s’est déroulée la démarche. Les résultats révèlent quelques difficultés lors de l’élaboration du programme : (a) un manque de constance et de cohérence dans l’élaboration des objectifs et visées. De plus, (b) l’acceptation du nouveau programme par le milieu semble avoir été difficile à tous les niveaux. Il semble que l’élaboration d’un nouveau programme de la sorte soulève plusieurs inquiétudes chez les acteurs au plan de : (c) la disponibilité des plateaux sportifs en nombre insuffisant, (d) la création d’horaires scolaires plutôt complexes, (e) le conflit avec les programmes sportifs déjà en place et (f) le manque d’informations claires sur les lignes directrices du DLTA. De plus, (g) l’écriture du programme sans cadre de référence a causé bien des soucis à l’intervenant principal. Ensuite, (h) les canaux de communication entre les divers intervenants et gestionnaires semblent avoir nui à l’élaboration efficace du programme. En effet, (i) plusieurs acteurs ont fait ressortir que les rôles et les tâches n’avaient pas été clairement établis au départ. De plus, (j) les mesures académiques particulières au profit de l’élève semblent avoir posé problème également au niveau de leur efficacité. Enfin, un dernier élément est ressorti comme problématique par plusieurs intervenants soit : (k) la nature des critères de sélection, qui, ne semble pas avoir fait l’unanimité quant à son contenu et ses visées. Les parents ont quant à eux fait ressortir qu’ils étaient insatisfaits de (l) l’offre de service au niveau académique. Pour ce qui est de la mise en œuvre du programme, l’ensemble des intervenants (éducateurs physiques, kinésiologue, conseiller pédagogique) et des gestionnaires (agent de développement sport, directeur de la commission scolaire, directrice des finances à la commission scolaire, directeur des ressources éducatives à la commission scolaire, directeur et directeur adjoint de l’école secondaire) s’accordent à en confier la direction, soit à un professionnel, soit à un éducateur physique. De ce fait, le soutien à l’intervenant principal ressort comme étant une nécessité tant au niveau sportif qu’académique, afin de l’épauler dans la mise en œuvre du programme. À ce niveau, (m) les mesures de soutien à l’éducateur physique sont apparues comme étant insuffisantes ou inadéquates par certains intervenants et gestionnaires. Ensuite, (n) les infrastructures nécessaires au bon déroulement du programme ont représenté une grande difficulté lors de la mise en œuvre du programme. Suite à l’analyse des résultats, les différentes recommandations qui émanent du projet afin d’élaborer et mettre en œuvre un programme multisports-études sont : (a) utiliser un modèle d’élaboration de programme (Gallahue et Cleland-Donnelly, 2003), (b) identifier collectivement une philosophie, une mission et une raison d’être pour le programme, (c) construire un organigramme des rôles et des tâches de chacun des acteurs, (d) identifier le cadre conceptuel du programme et les objectifs généraux, (e) identifier les objectifs spécifiques du programme, (f) élaborer un modèle d’évaluation de programme, (g) planifier le soutien à l’intervenant principal et (h) développer des canaux de communication efficaces entre les intervenants, les gestionnaires et les parents.

Résumé : L’entrainement sportif est « un processus de perfectionnement de l’athlète dirigé selon des principes scientifiques et qui, par des influences planifiées et systématiques (charges) sur la capacité de performance, vise à mener le sportif vers des performances élevées et supérieures dans un sport ou une discipline sportive » (Harre, 1982). Un entrainement sportif approprié devrait commencer dès l’enfance. Ainsi, le jeune sportif pourrait progressivement et systématiquement développer son corps et son esprit afin d’atteindre l’excellence sportive (Bompa, 2000; Weineck, 1997). Or plusieurs entraineurs, dans leur tentative de parvenir à des résultats de haut niveau rapidement, exposent les jeunes athlètes à une formation sportive très spécifique et rigoureuse, sans prendre le temps de développer convenablement les aptitudes physiques et motrices et les habiletés motrices fondamentales sous-jacentes aux habiletés sportives spécifiques (Bompa, 2000), d’où l’appellation « spécialisation hâtive ». Afin de contrer les conséquences néfastes de la spécialisation hâtive, de nouvelles approches d’entrainement ont été proposées. Une des façons d’y arriver consisterait notamment à pratiquer différents sports en bas âge (Fraser-Thomas, Côté et Deakin, 2008; Gould et Carson, 2004; Judge et Gilreath, 2009; LeBlanc et Dickson, 1997; Mostafavifar, Best et Myer, 2013), d’où l’appellation « diversification sportive ». Plusieurs organisations sportives et professionnelles ont décidé de valoriser et de mettre en place des programmes basés sur la diversification sportive (Kaleth et Mikesky, 2010). C’est donc à la suite d’une prise de conscience des effets néfastes de la spécialisation hâtive que des professionnels de l’activité physique d’une école secondaire du Québec (éducateur physique, kinésiologue et agent de développement sportif) ont mis en place un programme multisports-études novateur au premier cycle du secondaire, inspiré des sciences du sport et des lignes directrices du modèle de développement à long terme de l’athlète (DLTA) (Balyi, Cardinal, Higgs, Norris et Way, 2005). Le présent projet de recherche porte sur le développement des aptitudes physiques et motrices chez de jeunes sportifs inscrits à un programme de spécialisation sportive et de jeunes sportifs inscrits à un programme de diversification sportive à l’étape « S’entrainer à s’entrainer » (12 à 16 ans) du modèle de développement à long terme de l’athlète (Balyi et al., 2005). L’objectif principal de cette étude est de rendre compte de l’évolution des aptitudes physiques et motrices de jeunes élèves-athlètes inscrits, d’une part, à un programme sport-études soccer (spécialisation) et, d’autre part, à un programme multisports-études (diversification). Plus spécifiquement, cette étude tente de (a) dresser un portrait détaillé de l’évolution des aptitudes physiques et motrices des élèves-athlètes de chaque programme et de faire un parallèle avec la planification annuelle de chaque programme sportif et (b) de rendre compte des différences d’aptitudes physiques et motrices observées entre les deux programmes. Le projet de recherche a été réalisé dans une école secondaire de la province de Québec. Au total, 53 élèves-athlètes de première secondaire ont été retenus pour le projet de recherche selon leur volonté de participer à l’étude, soit 23 élèves-athlètes de première secondaire inscrits au programme sport-études soccer et 30 élèves-athlètes de première secondaire inscrits au programme multisports-études. Les élèves-athlètes étaient tous âgés de 11 à 13 ans. Treize épreuves standardisées d’aptitudes physiques et motrices ont été administrées aux élèves-athlètes des deux programmes sportifs en début, en milieu et en fin d’année scolaire. Le traitement des données s’est effectué à l’aide de statistiques descriptives et d’une analyse de variance à mesures répétées. Les résultats révèlent que (a) l’ensemble des aptitudes physiques et motrices des élèves-athlètes des deux programmes sportifs se sont améliorées au cours de l’année scolaire, (b) il est relativement facile de faire un parallèle entre l’évolution des aptitudes physiques et motrices des élèves-athlètes et la planification annuelle de chaque programme sportif, (c) les élèves-athlètes du programme multisports-études ont, en général, des performances semblables à celles des élèves-athlètes du programme sport-études soccer et (d) les élèves-athlètes du programme sport-études soccer ont, au cours de l’année scolaire, amélioré davantage leur endurance cardiorespiratoire, alors que ceux du programme multisports-études ont amélioré davantage (a) leur vitesse segmentaire des bras, (b) leur agilité à l’épreuve de course en cercle et (c) leur puissance musculaire des membres inférieurs, confirmant ainsi que les aptitudes physiques et motrices développées chez de jeunes athlètes qui se spécialisent tôt sont plutôt spécifiques au sport pratiqué (Balyi et al., 2005; Bompa, 1999; Cloes, Delfosse, Ledent et Piéron, 1994; Mattson et Richards, 2010), alors que celles développées à travers la diversification sportive sont davantage diversifiées (Coakley, 2010; Gould et Carson, 2004; White et Oatman, 2009). Ces résultats peuvent s’expliquer par (a) la spécificité ou la diversité des tâches proposées durant les séances d’entrainement, (b) le temps consacré à chacune de ces tâches et (c) les exigences reliées à la pratique du soccer comparativement aux exigences reliées à la pratique de plusieurs disciplines sportives. Toutefois, les résultats obtenus restent complexes à interpréter en raison de différents biais : (a) la maturation physique, (b) le nombre d’heures d’entrainement effectué au cours de l’année scolaire précédente, (c) le nombre d’heures d’entrainement offert par les deux programmes sportifs à l’étude et (d) les activités physiques et sportives pratiquées à l’extérieur de l’école. De plus, cette étude ne permet pas d’évaluer la qualité des interventions et des exercices proposés lors des entrainements ni la motivation des élèves-athlètes à prendre part aux séances d’entrainement ou aux épreuves physiques et motrices. Finalement, il serait intéressant de reprendre la présente étude auprès de disciplines sportives différentes et de mettre en évidence les contributions particulières de chaque discipline sportive sur le développement des aptitudes physiques et motrices de jeunes athlètes. / Abstract : Sports training is an athletic development process based on scientific principles aimed at enabling athletes to achieve enhanced or superior performance in a sport through planned and systematic influences (training loads) on their performance ability (Harre, 1982). An appropriate sports training program should start at an early age, so young athletes can progressively and systematically develop their body and mind to achieve sporting excellence (Bompa, 2000; Weineck, 1997). Yet, as they try to rapidly achieve superior results, many coaches impose a very specific and rigorous training regime on young athletes without taking the time to properly develop the basic physical and motor abilities underlying the specific sports skills (Bompa, 2000) – hence the term “early sport specialization”. New approaches have been put forward to address the negative consequences of early sport specialization. One approach is to participate in several sports at an early age (FraserThomas, Côté and Deakin, 2008; Gould and Carson, 2004; Judge and Gilreath, 2009; LeBlanc and Dickson, 1997; Mostafavifar, Best and Myer, 2013) – hence the term “sport diversification”. Many professional and sports organizations have decided to promote and implement programs based on sport diversification (Kaleth and Mikesky, 2010). Aware of the adverse effects of early specialization, some Quebec high school physical education professionals (a physical educator, a kinesiologist and a sports agent) have implemented an innovative junior high school multisport program drawing on sport sciences and the Long-Term Athlete Development (LTAD) model guidelines (Balyi et al., 2005). This research project examines physical and motor abilities development among young athletes enrolled in a sport specialization program as well as young athletes enrolled in a sport diversification program who have reached the “Train to Train” stage of the LTAD model (12 to 16 years old) (Balyi et al., 2005). The main objective of this research project is to document the changes in the physical and motor abilities of young student-athletes enrolled, on one hand, in a sport studies program in soccer (specialization) and, on the other hand, in a multi-sport program (diversification). More specifically, this research attempts to (a) provide a comprehensive picture of the changes in physical and motor abilities of the studentathletes in each program, and hopes to draw a parallel with the annual planning of each sports program, and (b) identify any contrasts between the physical and motor abilities of the student-athletes in each program. 9 The results indicate that (a) the student-athletes in both sports programs improved all their physical and motor abilities during the school year; (b) it is relatively easy to draw a parallel between the development of the physical and motor abilities of the student-athletes and the annual planning of each sports program; (c) overall, the student-athletes enrolled in the multi-sport program demonstrated similar or better performance than the student-athletes enrolled in the sport studies program in soccer; and (d) during the school year, student-athletes enrolled in the sport studies program in soccer showed more improvement of their cardio-respiratory endurance, whereas the student-/athletes enrolled in the multi-sport program showed more improvement in (a) the segmental speed of their arms, (b) their agility during the circle run test and (c) the muscle power of their lower limbs, confirming that young athletes who specialize early, develop a set of physical and motor abilities that are rather sportspecific (Balyi et al., 2005; Bompa, 1999; Cloes, Delfosse, Ledent and Piéron, 1994; Mattson and Richards, 2010), whereas the skills developed through sport diversification are more varied (Coakley, 2010; Gould and Carson, 2004; White and Oatman, 2009). The research project was realized in a Quebec high school. In total, 53 secondary one student-athletes were selected for the research project based on their willingness to participate in the study, 23 student-athletes enrolled in sports study soccer program and 30 student athletes enrolled in the multi-sport study program. All the student-athletes were aged between 11 and 13 years old. Thirteen physical and motor skills standardized tests were conducted to all the student-athletes in both programs. The tests were administered at the beginning, in the middle and at the end of the school year. Data processing was performed by using descriptive statistics and ANOVA repeated mesures. These findings may be explained by (a) the level of specificity or of diversity of the exercises proposed during the training sessions, (b) the time spent on each exercise, and (c) the requirements of the game of soccer compared to the requirements of the participation in several sports. However, these findings remain difficult to interpret due to various factors: (a) physical maturity, (b) the number of hours of training during the previous school year, (c) the number of hours of training of both sports programs, and (d) the participation in physical activities and sports outside of school programs. Also, this research does not assess the quality of the interventions of the exercises proposed during the training sessions,nor the motivation of the student athletes taking part in the trainings sessions and during the physical and motor skills tests. Finally, it would be interesting to extend this research to various sports to demonstrate the specific contributions of each discipline to the development of the physical and motor abilities of young athletes.

Einleitung Streptococcus (S.) suis ist weltweit in Schweinepopulationen verbreitet. S. suis verursacht hohe wirtschaftliche Verluste durch das Auftreten von Meningitis, Arthritis, Serositis und Endokarditis und stellt als Zoonoseerreger gleichzeitig ein Risiko für den Menschen dar. Im Zusammenhang mit Infektionen in europäischen Schweinebetrieben werden Serotyp 2, 7 und 9 am häufigsten nachgewiesen. Die Bakteriämie spielt eine Schlüsselrolle in der invasiven S. suis Erkrankung und die Interaktion der Streptokokken mit den Immunzellen des Wirts im Blut ist entscheidend für den Ausgang der Infektion. Ziele der Untersuchung Das Ziel der vorliegenden Arbeit, war die Untersuchung der Fähigkeit von porzinen Immunzellen S. suis durch Phagozytose und reaktive Sauerstoffspezies (ROS) zu töten. Dabei wurden vor allem die Bedeutung von IgM und des Komplementsystems beleuchtet. In diesem Sinne, wurde auch die Arbeitshypothese untersucht, dass eine Modifizierung der bakteriellen Zellwand durch D-Alanylierung von Lipoteichonsäuren (LTAs) S. suis hilft, angeborene Immunfunktionen zu umgehen, wie z. B. die Opsonisierung mit Komplementfaktoren, sowie dass diese Zellwandveränderung die Interaktion von S. suis mit Leukozyten beeinflusst. Material und Methoden Die Bestimmung von ROS und dem Überleben der Streptokokken wurde in vivo im Blut zweier mit S. suis-infizierter Ferkel und in vitro in einem rekonstituierten Blutmodel durchgeführt. Die ROS-Messung erfolgte unter Zugabe von Dihydrorhodamine 123 mittels Durchflusszytometrie in Granulozyten. Verschiedene Inhibitoren wurden dabei eingesetzt: Apocynin um die NADPH Oxidase und damit die ROS-Bildung zu hemmen, Vaccinia Virus Complement Control Protein (VCP) für die Inaktivierung der Komplementkaskade und IdeSsuis um porzines IgM zu spalten. Mithilfe eines thermosensitiven Vektors wurde eine isogene Deletionsmutante des dltA Gens erstellt, um den Einfluss der D-Alanylierung von LTAs zu untersuchen. Die Sequenzierung des entsprechenden Genabschnitts und ein Southern Blot dienten der genetischen Verifizierung der Mutante. Weiterhin wurden Wachstumsverhalten, Hydrophobie und Ladung der Oberfläche sowie minimale Hemmkonzentrationen einer Reihe antimikrobieller Peptide für die dltA Mutante untersucht. Die Assoziation von Blutleukozyten mit S. suis wurde mithilfe von Far Red markierten Bakterien in der Durchflusszytometrie bestimmt. Die Zytokin-Messung erfolgte mit kommerziell erhältlichen Enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA)-Kits. Ergebnisse S. suis Stämme der Serotypen 2, 7 und 9 zeigten sich hochsensibel gegenüber Wasserstoffperoxid. Eine Hemmung der Bildung von ROS in rekonstituierten Blutproben führte selbst in Anwesenheit einer hohen Konzentration von S. suis-spezifischen Antikörpern zu einem signifikanten Anstieg des bakteriellen Überlebens. Die Induktion von ROS durch S. suis in Granulozyten wurde durch spezifische Antikörper verstärkt und hing partiell von der Anwesenheit funktionellen Komplements ab. In der Abwesenheit von IgG reduzierte die Spaltung von IgM oder die Inaktivierung von Komplement die ROS Produktion um mehr als das Dreifache, was in einem Anstieg des bakteriellen Überlebens resultierte. Der Mechanismus von S. suis D-Alanin in seine LTAs einzulagern, erhöhte die Hydrophobie der bakteriellen Oberfläche und reduzierte die Opsonisierung mit Komplementfaktor C3b, sowie die Phagozytose durch Granulozyten in Vollblut und die Assoziation von S. suis mit Monozyten and Lymphozyten. Trotzdem wurde das Überleben der Streptokokken in Blut, welches S. suis-spezifische Antikörper enthielt, nicht signifikant durch diese Zellwandmodifikation gesteigert. Allerdings war der durch die dltA Mutante induzierte Gehalt an IL-1β im Blut signifikant geringer als der durch den Wildtyp induzierte. Hohe Antikörperspiegel verursachten einen hochsignifikanten Anstieg der Interaktion von S. suis mit Monozyten, was bei diesen zum inflammatorischen Zelltod mit einer starken Sekretion von IL-1β und TNF-α führte. Schlussfolgerung Trotz einer Vielzahl an Abwehrmechanismen von S. suis gegen oxidativen Stress, stellen Phagozytose und ROS einen sehr effektiven Mechanismus des Immunsystems dar, um die eingedrungenen Streptokokken zu töten. Die Induktion von ROS durch S. suis hängt dabei stark von der Anwesenheit spezifischer Antikörper und teilweise von aktivem Komplement ab. Die Fähigkeit von S. suis D-Alanin in seine LTAs einzulagern, verändert Eigenschaften der bakteriellen Zellwand und vermittelt dabei Schutz vor angeborenen Immunmechanismen, wie antimikrobiellen Peptiden und dem Komplementsystem, aber sie sorgt nicht für ein besseres Überleben der Streptokokken, in der Anwesenheit von spezifischen Immunglobulinen. Sie reduziert die Assoziation von S. suis mit Monozyten, was etwas in Diskrepanz zu einer 2000 postulierten modifizierten „Trojanisches Pferd“-Theorie steht. Die durch LTA D-Alanylierung gesteigerte IL 1β Sekretion im Vollblut, führt zu der Schlussfolgerung, dass S. suis durch diese Zellwandmodifikation Entzündungsprozesse im Wirt beeinflusst.:Contents 1 Introduction 2 Literature 2.1 Streptococcus suis 2.1.1 Characteristics and classification 2.1.2 Epidemiology and Pathology 2.1.3 Pathogenesis of S. suis infection 2.1.4 Cell wall modifications of S. suis 2.2 Selected aspects of the porcine blood immune system 2.2.1 Characteristics and components of porcine blood 2.2.2 Innate immunity 2.2.2.1 Cellular innate immunity in blood 2.2.2.2 Humoral innate immunity in blood 2.2.3 Adaptive immunity 2.2.3.1 Cellular adaptive immunity in blood 2.2.3.2 Humoral adaptive immunity in blood 2.3 Interaction of S. suis with the blood immune system 2.3.1 Immune evasion strategies against blood leukocytes 2.3.2 Complement evasion and S. suis cell wall modifications 3 Publications 3.1 Survival of Streptococcus suis in Porcine Blood Is Limited by the Antibody- and Complement-Dependent Oxidative Burst Response of Granulocytes 3.2 D-Alanylation of Lipoteichoic Acids in Streptococcus suis Reduces Association with Leukocytes in Porcine Blood 4 Discussion 4.1 Phagocytosis and oxidative burst in porcine blood 4.2 Interaction of S. suis with blood monocytes and lymphocytes 4.3 Conclusion 5 Zusammenfassung 6 Summary 7 References 8 Appendix 8.1 Presentations given during the development of this thesis / Introduction Streptococcus (S.) suis is a widespread pathobiont in the porcine population. It is reason for high economic losses in the swine industry by causing meningitis, arthritis, serositis, and endocarditis, but also poses a threat to human health as a zoonotic pathogen. Serotype 2, 7 and 9 play an important role in European disease cases on pig farms. Bacteremia is a hallmark of invasive S. suis infections and the interaction of the streptococci with blood immune cells is crucial for the outcome of infection. Aim of the study The objective of this thesis was to investigate the ability of porcine blood immune cells to kill S. suis by phagocytosis and oxidative burst and the importance of IgM and the complement system in the killing process. In this context, I investigated the working hypothesis that modifying its cell wall by D-alanylation of lipoteichoic acids (LTAs) aids S. suis to evade certain functions of innate immunity, like opsonization with complement components, and influences the interaction of S. suis with blood leukocytes. Materials and Methods The investigation of reactive oxygen species (ROS) and colony forming units (CFU) was performed in vivo in the blood of two S. suis-infected piglets and in vitro in a reconstituted blood model. ROS were measured by addition of dihydrorhodamine 123 and flow cytometry analysis of granulocytes. To analyze the influence of immunological components, different inhibitors were used: apocynin inhibits the NADPH oxidase and therefore the ROS production, vaccinia virus complement control protein (VCP) inhibits the complement cascade and IdeSsuis cleaves porcine IgM. To investigate the role of D-alanylation of S. suis-LTA an isogenic in-frame deletion mutant of the dltA gene, ΔdltA, was generated by using a thermosensitive shuttle vector. It was genetically verified by sequencing of the respective gene sequence and southern blotting. Phenotypical characterization included growth behavior, evaluation of surface hydrophobicity and electric charge and minimal inhibitory concentrations of a number of antimicrobial peptides. The association of blood leukocytes with S. suis was investigated by flow cytometry, using Far Red-labeled S. suis stocks. Cytokines were detected by commercially available Enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA). Results S. suis strains of serotype 2, 7 and 9 were shown to be highly susceptible to oxidative burst intermediate hydrogen peroxide and inhibition of oxidative burst in reconstituted blood samples led to a significant increase of bacterial survival, even in the presence of high S. suis-specific antibody levels. The induction of ROS in granulocytes in response to S. suis was enhanced by specific antibodies and partially depended on the presence of functional complement. In the absence of IgG, IgM cleavage or complement inactivation both reduced the ROS production more than 3-fold and resulted in increased bacterial survival in accordance with an IgM-complement-oxidative burst axis. The mechanism of S. suis to introduce D-alanine into its LTAs increased the hydrophobicity of its surface, reduced opsonization with complement factor C3b, reduced phagocytosis by granulocytes in whole blood and association with monocytes and lymphocytes in isolated peripheral blood mononuclear cells. Nevertheless, in whole blood containing S. suis-specific antibodies, survival of the streptococci was not significantly increased by this cell wall modification, but levels of IL-1β induced by ΔdltA were significantly lower than those induced by the wt. High antibody levels caused a highly significant increase in the interaction of S. suis with monocytes in isolated PBMCs leading to an inflammatory cell death associated with the secretion of high levels of IL-1β and TNF-α. Conclusion Despite numerous described defense mechanisms of S. suis against oxidative stress, phagocytosis and ROS represent a very effective way of the porcine immune system to kill the invading streptococci. The induction of ROS by S. suis is highly dependent on the presence of specific antibodies and partially depends on active complement. The ability of S. suis to D-alanylate its LTAs changes surface properties of S. suis and provides protection from innate host defenses like antimicrobial peptides and the complement system, but does not help the bacteria to survive in the presence of specific immunoglobulins. It reduces the association with monocytes, in contradiction to a proposed “modified trojan horse theory”. The increased IL-1β production in response to S. suis, due to LTA D-alanylation, leads to the suggestion that this surface modification influences inflammatory processes is the host.:Contents 1 Introduction 2 Literature 2.1 Streptococcus suis 2.1.1 Characteristics and classification 2.1.2 Epidemiology and Pathology 2.1.3 Pathogenesis of S. suis infection 2.1.4 Cell wall modifications of S. suis 2.2 Selected aspects of the porcine blood immune system 2.2.1 Characteristics and components of porcine blood 2.2.2 Innate immunity 2.2.2.1 Cellular innate immunity in blood 2.2.2.2 Humoral innate immunity in blood 2.2.3 Adaptive immunity 2.2.3.1 Cellular adaptive immunity in blood 2.2.3.2 Humoral adaptive immunity in blood 2.3 Interaction of S. suis with the blood immune system 2.3.1 Immune evasion strategies against blood leukocytes 2.3.2 Complement evasion and S. suis cell wall modifications 3 Publications 3.1 Survival of Streptococcus suis in Porcine Blood Is Limited by the Antibody- and Complement-Dependent Oxidative Burst Response of Granulocytes 3.2 D-Alanylation of Lipoteichoic Acids in Streptococcus suis Reduces Association with Leukocytes in Porcine Blood 4 Discussion 4.1 Phagocytosis and oxidative burst in porcine blood 4.2 Interaction of S. suis with blood monocytes and lymphocytes 4.3 Conclusion 5 Zusammenfassung 6 Summary 7 References 8 Appendix 8.1 Presentations given during the development of this thesis

Streptococcus suis (S. suis) is a common swine pathogen but also poses a threat to human health in causing meningitis and severe cases of streptococcal toxic shock-like syndrome (STSLS). Therefore, it is crucial to understand how S. suis interacts with the host immune system during bacteremia. As S. suis has the ability to introduce d-alanine into its lipoteichoic acids (LTAs), we investigated the working hypothesis that cell wall modification by LTA d-alanylation influences the interaction of S. suis with porcine blood immune cells. We created an isogenic mutant of S. suis strain 10 by in-frame deletion of the d-alanine d-alanyl carrier ligase (DltA). d-alanylation of LTAs was associated with reduced phagocytosis of S. suis by porcine granulocytes, reduced deposition of complement factor C3 on the bacterial surface, increased hydrophobicity of streptococci, and increased resistance to cationic antimicrobial peptides (CAMPs). At the same time, survival of S. suis was not significantly increased by LTA d-alanylation in whole blood of conventional piglets with specific IgG. However, we found a distinct cytokine pattern as IL-1β but not tumor necrosis factor (TNF)-α levels were significantly reduced in blood infected with the ΔdltA mutant. In contrast to TNF-α, activation and secretion of IL-1β are inflammasome-dependent, suggesting a possible influence of LTA d-alanylation on inflammasome regulation. Especially in the absence of specific antibodies, the association of S. suis with porcine monocytes was reduced by d-alanylation of its LTAs. This dltA-dependent phenotype was also observed with a non-encapsulated dltA double mutant indicating that it is independent of capsular polysaccharides. High antibody levels caused high levels of S. suis—monocyte—association followed by inflammatory cell death and strong production of both IL-1β and TNF-α, while the influence of LTA d-alanylation of the streptococci became less visible. In summary, the results of this study expand previous findings on d-alanylation of LTAs in S. suis and suggest that this pathogen specifically modulates association with blood leukocytes through this modification of its surface.