Clostridium difficile est une bactérie Gram positive anaérobique responsable de plusieurs perturbations intestinales suite à la prise d’antibiotiques et est également reconnue comme une cause majeure de la colite pseudomembraneuse. La pathogenèse des infections à C. difficile est principalement associée aux toxines A et B, qui ont été largement étudiées dans les dernières années. Cependant, plusieurs autres aspects de la virulence de ce pathogène sont encore bien mal compris. Un bon nombre de protéines font partie de l’arsenal de facteurs de virulence qui jouent un rôle au niveau de l’adhésion de la bactérie ou qui dégradent certaines composantes de la paroi intestinale afin de permettre à la bactérie de coloniser son hôte. La régulation de l’expression de telles protéines nous permettrait d’en connaître davantage sur la colonisation de l’hôte par C. difficile. Chez plusieurs espèces bactériennes, le 3’5’ diguanosine monophosphate cyclique (c-di-GMP) est un second messager important qui régule plusieurs phénotypes. La formation de biofilm ainsi que la régulation de la transition de cellules motiles à un mode de persistance sont parmi les fonctions connues du c-di-GMP. Toutefois, la diversité des processus physiologiques bactériens régulés par le c-di-GMP reste encore pour la plupart peu expliquée chez les bactéries à Gram positif. Chez certaines bactéries, le c-di-GMP est impliqué dans le contrôle de la régulation de l’expression de gènes, via la liaison à des récepteurs à ARN, les riborégulateurs. Les riborégulateurs sont des séquences d’ARN non codants localisés dans la partie 5’UTR d’un ARNm et régulant l’expression de gènes par la liaison d’un ligand à son aptamère comme le c-di-GMP. Cette étude s’intéresse à la régulation et à la fonction des gènes CD2831 et CD2830 qui sont regroupés en un seul locus. L’expression de ces gènes est contrôlée par les niveaux de c-di-GMP intracellulaire via deux riborégulateurs en amont de ces gènes. Chez C. difficile, deux classes de riborégulateurs à c-di-GMP, de fonction similaire, mais qui diffèrent structurellement, ont été rapportées; c-di-GMP-I et c-di-GMP-II. L’expression relative du gène CD2830 en aval du riborégulateur à c-di-GMP de type I diminue de 23 à 29 fois lorsque le niveau de c-di-GMP intracellulaire augmente, tandis que pour les mêmes conditions, le gène CD2831 en aval du riborégulateur à c-di-GMP II était de 72 à 96 fois plus exprimé. Des essais β-galactosidase avec des fusions des riborégulateurs et lacZ, ont démontrés que l’expression des gènes CD2830 et CD2831 semble être contrôlée de façon opposée par leurs riborégulateurs transcriptionnels respectifs, selon les concentrations de c-di-GMP intracellulaire. La protéine CD2830 a été décrite comme une métalloprotéase zinc-dépendante ayant une activité sur la fibronectine, le fibrinogène de plasma humain et la protéine CD2831, qui code pour une adhésine putative. La fonction de cette dernière protéine reste encore mal connue. Cette étude n’a pas permis de démontrer que les protéines CD2830 et CD2831 jouent un rôle dans l’agrégation ou dans l’adhésion à la fibronectine et au fibrinogène lorsque la concentration de c-di-GMP intracellulaire varie. Cette étude suggère que chez C. difficile, la zinc-métalloprotéase CD2830 est impliquée dans un mécanisme de clivage de protéines d’adhésion, comme décrit chez plusieurs pathogènes, afin de contrôler l’adhésion cellulaire lors de processus biologique important. Ce mécanisme serait régulé par le c-di-GMP.

Contexte : Dans la foulée d'une éclosion multicentrique de cas de diarrhée associée au Clostridium difficile (DACD) au Québec, la surveillance s'est accrue, mais les facteurs de risque de cette maladie sont encore mal connus. Les données provenant de la littérature sont en effet multiples et parfois contradictoires. L'objectif de cette étude est de départager l'importance relative des facteurs de risque dans la survenue de la DACD. Méthodologie. Il s'agit d'une étude cas-témoins rétrospective avec revue des dossiers des cas de DACD identifiés à l'Hôpital Charles LeMoyne en 2004 ainsi que de témoins appariés selon la période administrative, le service médical et la durée de séjour. Pour, être éligibles, les témoins devaient avoir reçu au moins un antibiotique. Les facteurs de risque recueillis incluaient les caractéristiques du patient, la médication et les interventions médico-chirurgicales. Les analyses statistiques ont été effectuées par régression logistique conditionnelle. Résultats. Parmi les 189 cas et les 378 témoins appariés, l'âge médian est de 70 ans et la durée de séjour moyenne est de 21 jours. Dans les analyses univariées, la DACD est significativement associée aux quinolones, à la céfoxitine, à la céfépime, à la vancomycine intraveineuse, au nombre total d'antibiotiques reçus et à la durée totale de l'antibiothérapie. La chimiothérapie, la malnutrition, la neutropénie, l'insuffisance rénale sévère et l'alimentation entérale montrent également une association significative avec la DACD. Dans une première analyse multivariée excluant le nombre d'antibiotiques et la durée de l'antibiothérapie, l'alimentation entérale (RC = 2,4; IC 95 % = 1,2-4,8), la céfoxitine (RC = 2,7; IC 95% = 1,4-5,3), la chimiothérapie (RC = 2,6; IC 95% = 1,5-4,6), la vancomycine intraveineuse (RC = 2,3; IC 95% = 1,3-4,0) et les quinolones (RC = 2,2; IC 95% = 1,5-3,3) sont associées à un risque accru de DACD. Dans une seconde analyse incluant le nombre d'antibiotiques et la durée de l'antibiothérapie, ces dernières variables sont associées à la DACD (RC = 1,3; IC 95% =1,1-1,5 pour chaque antibiotique additionnel et RC = 1,03; IC 95% = 1,001-1,06 pour chaque jour additionnel de traitement). La chimiothérapie (RC = 2,8; IC 95% = 1,6-4,9), l'alimentation entérale (RC = 2,2; IC 95% = 1,1-4,6), la céfoxitine (RC = 2,3; IC 95% = 1,1-4,6) et les quinolones (RC = 1,6; IC 95% = 1,1-2,4) demeurent également significatives dans ce deuxième modèle. Les aminoglycosides se révèlent protecteurs dans les deux modèles (RC = 0,6; IC 95% = 0,3-0,98 et RC = 0,4; IC 95% = 0,2-0,7). Conclusion. Notre étude soulève l'importance de considérer le nombre total d'antibiotiques et la durée totale de l'antibiothérapie lorsque l'on s'intéresse aux facteurs de risque de la DACD.

Clostridium difficile, un bacille à Gram positif anaérobie strict qui forme des spores, est un pathogène opportuniste responsable de simples diarrhées ou de colites pseudomembraneuses qui peuvent provoquer la mort. Le traitement de base réside en l'arrêt des antibiotiques qui ont détruit la flore de l'hôte et provoqué les symptômes, ou en la prescription de vancomycine et/ou de métronidazole. Malheureusement, l'efficacité de ces antibiotiques est variable et le nombre de rechutes est élevé. En outre, de plus en plus de souches deviennent résistantes aux antibiotiques. C'est pour cette raison qu'un besoin d'alternatives thérapeutiques s'est fait ressentir. Une des approches prometteuses est l'utilisation des endolysines, qui sont des enzymes hydrolytiques encodées par les bactériophages et qui se sont déjà révélées être efficaces contre plusieurs bactéries à Gram positif. Dans cette étude, nous avons démontré l'activité lytique d'endolysines encodées par des phages de Clostridium difficile sur des cellules vivantes. Différentes endolysines ont été clonées dans E. coli, exprimées et purifiées, puis leur activité a été vérifiée de plusieurs manières. Certains facteurs biochimiques propres à ces enzymes ont été étudiés, tels que les cofacteurs nécessaires pour une meilleure activité lytique, le pH optimal et le spectre d'efficacité sur différentes souches bactériennes. Finalement, l'étude de ces enzymes comme outil de diagnostic ou de biologie moléculaire est abordée. Les résultats de nos travaux indiquent que les endolysines PlyCD52 et PlyCD38-2 de C. difficile possèdent une faible activité lytique. L'activité des endolysines n'est pas influencée par les cofacteurs Tween 0,5%, Triton 0,1%, MgCl[indice inférieur 2] contrairement à l'EDTA qui inhibe celle-ci. Le pH optimum semble être compris entre 7 et 8,5 et ces enzymes agissent sur différentes souches de C. difficile à l'exception de la souche CD630. Malgré ces résultats encourageants, des travaux supplémentaires seront nécessaires afin de stabiliser les enzymes qui ont une forte tendance à précipiter et d'obtenir une meilleure activité.

Submitted in partial fulfillment of the academic requirements for the degree of Master of Technology: Biotechnology, 2009. / Production of numerous biotechnologically-important products such as threonine is based on cultivation of bacterial cultures. Infection of these bacterial cultures by bacteriophages has a detrimental effect in the production of these bioproducts. Despite this, most people controlling these bioprocesses do not recognize the early signs of bacteriophage infection. SA Bioproducts (Ply) Ltd was no exception and has suffered tremendous loss of production time after bacteriophages infected threonine producing E. coli strain B. This study was aimed at developing assays to control and prevent bacteriophage infection at this company. These included determining the source of phages by monitoring the process plant environment, optimising the detection and enumeration methods so as to monitor the levels of bacteriophages in the environment, identification of bacteriophages in order to determine the number of bacteriophages capable of infection threonine producing E. coli strain B, treatment and of phages, and possible prevention of phage infection. Adam's DAL method was very efficient at detecting phages in the samples collected at various areas (sumps, odour scrubber, process water, and soil) around the plant for 16 weeks. High levels of phages were found in the sumps and this was identified as the source of infection. Samples collected were grouped together according to their source. The samples were enriched and purified in order to characterise them. The prevalent phage in all samples was identified as a T1-like phage. Bacterial strains that grew on the plate in the presence of phages were assumed to be resistant to phages or contained lysogenic phages which would explain the new lytic cycles that were observed whenever these resistant strains were used for production. UV light, green v indicator plates, and a mutagen (Mitomycin C) were used to detect Iysogens. Mitomycin C at 1 IJg/ml was found to be most effective in detecting lysogenic phages. This was shown by new plaque forming units that were visible on the DAL plates. Temperature (heat), chemicals, and inhibitors (vitamins) were investigated as strategies for prevention and treatment of bacteriophage infection. Bacteriophage samples were exposed to 70, 80, 100, and 120°C. At these temperatures pfu counts in the samples were reduced significantly. At 120°C there was a complete inactivation of bacteriophages within 30 minutes. Chemicals investigated such as sodium hydroxide and Albrom 100T were capable of complete deactivation of bacteriophages at a very low concentration (0.1%). Therefore, these chemicals can be used to clean the plant area and sumps. Vitamins C, K and E solutions were investigated to determine their inhibitory effect on bacteriophages. Vitamin C, K and E reduced pfu counts by 3, 2, and 4 logs, respectively. Therefore vitamin C and E solutions were mixed and to determine if mixing them would enhance their inactivation capabilities. This resulted in a reduction greater than 9 logs of phage in the sample (from 7.7 x 109 to 3 pfu/ml). The host bacterium was also exposed to this mixture to determine effect of the vitamin mixture on its growth. It was found that there was no effect exerted by this mixture on the host bacteria. This proved to be an ideal mixture for combating phages during fermentation. However, vitamin E is not cost effective for co-feeding in 200 m' fermenters, and therefore vitamin C solution was a cost-effective alternative. It was concluded that bacteriophage contaminated bioprocessing plant should be properly cleaned using a combination of heat and chemicals. Bacteriophage infection should be prevented by employing inhibitors.

Were he alive today, would Louis Pasteur still champion culture methods he pioneered over 150 years ago for identifying bacterial pathogens? Or, might he suggest that new molecular techniques may prove a better way forward for quickly detecting the true microbial diversity of wounds? As modern clinicians faced with treating complex patients with diabetic foot infections (DFI), should we still request venerated and familiar culture and sensitivity methods, or is it time to ask for newer molecular tests, such as 16S rRNA gene sequencing? Or, are molecular techniques as yet too experimental, non-specific and expensive for current clinical use? While molecular techniques help us to identify more microorganisms from a DFI, can they tell us ‘who done it?', that is, which are the causative pathogens and which are merely colonizers? Furthermore, can molecular techniques provide clinically relevant, rapid information on the virulence of wound isolates and their antibiotic sensitivities? We herein review current knowledge on the microbiology of DFI, from standard culture methods to the current era of rapid and comprehensive ‘crime scene investigation' (CSI) techniques.

Recently, cholesterol metabolism has been shown to modulate the infection of several viruses and there is growing evidence that inflammatory response to infection also modulates lipid metabolism. However little is known about the role of inflammatory processes in modulating lipid metabolism and their consequences for the viral infection. This study investigates host-lipid viral interaction pathways using mouse cytomegalovirus, a large double-stranded DNA genome, which represents one of the few models for a natural infection of its natural host. In this study, transcriptomic and lipidomic profiling of macrophages shows that there is a specific coordinated regulation of the sterol pathways upon viral infection or treatment with IFNγ or β (but not TNFα, IL1β or IL6) resulting in the decrease of free cellular cholesterol. Furthermore, we show that pharmacological and RNAi inhibition of the sterol pathway augments protection against infection in vitro and in vivo and we identified that the prenylation branch of the sterol metabolic network was involved in the protective response. Finally, we show that genetic knock out of IFNβ results in a partial reduction while genetic knock out of Ifnar1 completely abolishes the reduction of the sterol biosynthetic activity upon infection. Overall these results support a role for part of the sterol metabolic network in protective immunity and show that type 1 IFN signalling is both necessary and sufficient for reducing the sterol metabolic network upon infection; thereby linking the sterol pathway with IFN defence responses.

published_or_final_version / abstract / Mechanical Engineering / Doctoral / Doctor of Philosophy

published_or_final_version / Community Medicine / Master / Master of Public Health

The cause of the high HIV prevalence in sub-Saharan Africa is incompletely understood, with heterosexual penile-vaginal transmission proposed as the main mechanism. Heterosexual HIV transmission has a very low probability; further, a single estimation of heterosexual probability of HIV transmission fails to reproduce the variation associated with important biological cofactors. In particular, studies of HIV incidence suggest that co-infection with other infectious diseases influence the HIV transmission, and therefore might substantially vary the pattern of the spread of the infection. To assess the effect of co-infection on the spread of HIV, I developed and analyzed several mathematical and statistical models based on published data. The results show that despite the low probability of heterosexual transmission per sexual contact, the inclusion of individual variation generated by transient but repeated increases in HIV viral load associated with co-infections may provide a biological basis for the accelerated spread of HIV in sub-Saharan Africa, and raises the possibility that that the natural history of HIV in sub-Saharan Africa cannot be fully understood if individual variation in infectiousness is neglected. Co-infection might be a key explanatory variable for the rapid spread of HIV infection in sub-Saharan Africa; in fact, co-infection may be a necessary factor, rather than merely being a contributing factor, in the successful spread and survival of HIV in populations where heterosexual vaginal-penile contact is the main mechanism of transmission. Consequently, broad population based control strategies to decrease infectivity and reduce the incidence of other sexual and parasitic infectious diseases might be effective strategies in diminishing the spread of HIV in sub-Saharan Africa.

Nucleic acid hybridization (gene probe) and polymerase chain reaction (PCR) techniques have been used to detect viral nucleic acid in water. However, gene probe and PCR may not distinguish between infectious and noninfectious viruses. This study evaluated the ability of gene probe to detect viable poliovirus 1 (polio 1), from sterile and nonsterile groundwater, and the ability of PCR to detect infectious human immunodeficiency virus (HIV-1) from tap and wastewater. The plaque forming (BGM cells), and the tissue culture infectious dose fifty (TCID₅₀) (PLC/PRF/5 cells) procedures were used to detect infectious polio 1 and HIV-1, respectively. Detection of polio 1 by gene probe and cell culture was similar in nonsterile water and in filter sterilized water, but not in autoclaved water. These results suggest that in some natural waters, detection of polio 1 by gene probe may correlate to detection by cell culture procedures. Although detection of infectious HIV-1 by cell culture decreased gradually, until no virus could be found, detection by PCR remained positive throughout the study. Therefore, it was concluded that the use of PCR to assess the risk associated to the presence of HIV-1 in polluted waters, may not be adequate. The enteric adenovirus types 40 (Ead 40) and 41 (Ead 41) are considered the second most important cause of viral gastroenteritis in children, but their role as waterborne pathogens is uncertain. This study compared the survival of Ead 40 and Ead 41 with polio 1, and hepatitis A virus (HAV) in different types of water. The Enteric adenoviruses survived longer in tap and sea water than either polio 1 or HAV, but only slightly better in wastewater. These results suggest that the enteric adenoviruses may survive for prolonged periods in water, representing a potential route of transmission. This study evaluated also the concentration of Ead 40 by the filter adsorption-elution method. With negatively-charged filters, recovery efficiencies of 22, 36, and 38% were obtained from secondary sewage, tap and sea water, respectively. Using electropositive filters, Ead 40 was recovered from tap water with an efficiency of 26.5%. These results show that Ead 40 can be concentrated, from water, with an efficiency comparable to that of other enteric viruses.