Le cycle biogéochimique des lipides a été étudié en milieu marin côtier anthropisé. Ce travail est basé sur l’analyse chimique des stocks de lipides par CCM/DIF et la mesure de leur hydrolyse par les communautés bactériennes associées à ces stocks. Un développement méthodologique a eu pour objectif d’identifier les bactéries marines possédant l’activité lipase. Le substrat testé (ELF-palmitate), vendu comme marqueur potentiel des lipases, n’est pas hydrolysé spécifiquement par ces dernières. Par conséquent, il ne constitue pas un outil adéquat pour l’identification des bactéries lipases en milieu marin. L’étude temporelle réalisée en baie de Marseille a permis de déterminer les caractéristiques côtières propres à la baie, et de les comparer à des mesures obtenues antérieurement en milieu hauturier (site DYFAMED, Mer Ligure). Alors qu’ils représentent 1 à 7 % du carbone organique dissous (COD) en milieu hauturier, les lipides peuvent représenter jusqu’à 16% du COD en baie de Marseille en période de forte productivité, soulignant une forte accumulation de ces composés dans la matière organique dissoute (MOD). L’influence des apports côtiers dans la distribution des lipides biogéniques n’apparaît pas de manière aussi flagrante qu’on pouvait s’y attendre. Leur distribution est clairement contrôlée par les alternances saisonnières, comme dans le milieu hauturier. Ainsi, leur temps de résidence varie de 0.8-8 jours en fonction de l’activité bactérienne et de la saison. Les apports lipidiques d’origine anthropique (hydrocarbures) sont détectés à des concentrations parfois très élevées en 2007 en baie de Marseille. Entre 2007 et 2008, une forte diminution des concentrations en lipides et hydrocarbures dissous pourrait être liée à la mise en place d’un étage biologique dans le traitement des eaux usées de la ville de Marseille. Ce traitement supplémentaire aurait en effet pour principale conséquence de diminuer les apports en MOD dans les eaux usées rejetées par l’émissaire de Cortiou. Cette hypothèse implique que l’influence du panache de Cortiou soit visible jusqu’à la station Sofcom, située au milieu de la rade sud de la baie de Marseille / The biogeochemical cycle of lipids has been studied in a marine coastal anthropized environment. This work is based on chemical analysis of lipids by TLC/FID and the measurement of their hydrolysis rates by the associated bacterial communities. A methodological development aimed to identify lipase marine bacteria. The tested substrate (ELF-palmitate), sold as a potential marker of lipases, was not specifically hydrolyzed by the latter. Therefore, it is not an appropriate tool for the identification of marine lipase bacteria. The time series conducted in the Bay of Marseille (April 2007 – December 2008) allowed the determination of coastal characteristics of the bay and their comparison with previous measurements, obtained in the open Mediterranean Sea (DYFAMED, Ligurian sea). While they represent 1 to 7% of de dissolved organic carbon (DOC) at the offshore station, lipids may represent up to 16% of DOC in the Bay of Marseille, during periods of high productivity, underlining a strong accumulation of these compounds in the dissolved organic matter (DOM). The coastal inputs did not influence the distribution of biogenic lipids as was expected. Their distribution was clearly controlled by season, as in the offshore site. Accordingly, their residence time ranged from 0.8-8 days depending on bacterial enzyme activity and season. Lipidic anthropogenic inputs (hydrocarbons) were occasionally detected at very high concentrations in the Bay of Marseille during the year 2007. Between 2007 and 2008, a significant decrease in dissolved biogenic lipid and hydrocarbon concentrations could be related to the establishment of a biological treatment of wastewaters from Marseille. Indeed, this additional processing was expected to lead to the decrease of DOM inputs in wastewaters. This hypothesis implies that the plume of the wastewaters from Cortiou could influence the quality of OM at the Sofcom station, located in the centre of the Bay of Marseille.

Depuis 1997, la modélisation du comportement microbien est au coeur de mes travaux de recherches. Ainsi, mon stage de dernière année à l'INA PG m'avait conduite à modéliser des cultures à haute densité cellulaire d'Escherichia coli en utilisant des réseaux de neurones. Mon stage de DEA et ma thèse m'ont ensuite permis d'approfondir la modélisation des dynamiques bactériennes, en me consacrant particulièrement au cas des cultures mixtes (mélange de deux populations bactériennes). Depuis 2000, date de ma soutenance de thèse et de mon intégration à l'Afssa (Agence française de sécurité sanitaire des aliments), j'ai poursuivi ces travaux en les appliquant aux missions de l'agence de recherche, expertise et appui scientifique et technique, dans le domaine de l'évaluation des risques microbiens alimentaires. Les cinq premières parties de ce document sont consacrées à un mémoire intitulé "modélisation d'incertitudes et de variabilités en microbiologie quantitative alimentaire", qui présente mes activités de recherche au cours de ces six dernières années au travers de ces deux concepts d'incertitude et de variabilité. La bibliographie, en sixième partie, est constituée d'une liste de mes travaux (numérotés de 1 à 74, et référencés par leur numéro dans le mémoire), puis d'une liste de références bibliographiques autres (citées dans le mémoire comme (auteur, année)). Le bilan ainsi établi est complété par une présentation de l'ensemble de mes activités sous la forme d'un curriculum détaillé dans la septième partie. Enfin, la huitième partie rassemble une sélection de 12 publications se rapportant à mes activités de recherche.

Les Xanthomonas campestris induisent des maladies sur les plantes de la famille des Brassicacées. l'une de ces maladies la nervation noire est considérée comme l'une des plus dommageables des brassicacées. Cette espèce comprend six pathovars, définis en fonction du type de symptômes provoqués et de la plante hôte d'isolement. Cependant, des doutes ont été emis sur la synonymie de certain de ces pathovars, or il est indispensable de pouvoir identifier sans ambig¨uité ces pathovars afin de mettre en place des stratégies de luttes contre ces bactérioses. Bien que les sources de contamination soient multiples, la semence reste la cause principale de l'infection des plantes. S'assurer de leur qualité sanitaire est le moyen de lutte le plus efficace contre les bactérioses. L'objectif de ce travail était de clarifier la pathogénie et la structure génétique de cette espèce, puis de proposer un nouvel outil de détection fiable et rapide des X. campestris vivantes dans les semences. L'étude de la pathologie de l'espèce X. campestris indique qu'il existe trois pathovars capables de provoquer une maladie, X. c. pv. campestris provoque la nervation noire, X. c. pv. raphani induit la maladie des taches foliaires, X. c. pv. incanae engendre la maladie du dépérissement des giroflées. Nous discutons la taxonomie des espèces du genre Xanthomonas par une approche MLSA. Notre analyse génétique MLSA/MLST révèle que l'espèce X. campestris est particulierement complexe et polymorphe. Cette diversité aurait deux origines d'importance similaire, la recombinaison et les mutations. L'espèce semblerait néanmoins conserver une structure clonale en raison d'une étroite communauté d'hôte. Les pathovars ne forment pas des lignées génétiques identifiées, toutefois ils ne sont pas mélangés entre eux et partagent des séquences proches. Nous avons mis au point une méthode de détection de X. campestris vivant dans les semences par BIO-PCR. Elle permet de détecter jusqu'à 10 ufc/ml de macérat de semence.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences vétérinaires : Toulouse, INPT : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 216 réf.

Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé : Tours : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Médecine : Reims : 2003. / Résumé p. 160. Bibliogr. p.146-156. Index.

La forêt boréale est l’une des plus importantes ressources naturelles présentes au Canada. L’exploitation de la biomasse forestière permet la production d’une vaste gamme de produits s’étendant au-delà du bois d’oeuvre et des pâtes et papiers, notamment les PFNL (produits forestiers non ligneux), parmi lesquels on compte les champignons forestiers. Principalement utilisés à des fins culinaires, plusieurs espèces de champignons restent méconnues en ce qui concerne leurs propriétés pharmacologiques et cosmétologiques. Le but de ce projet visait à évaluer le potentiel biologique de plusieurs champignons de la forêt boréale pour des applications pharmaceutiques et cosméceutiques. Pour réaliser ce projet, quinze espèces ont été récoltées, séchées et extraites à l’aide de divers solvants. Les extraits obtenus ont été soumis à une batterie d’essais biologiques pour en évaluer le potentiel. Un extrait hexane/éthanol de Pycnoporus cinnabarinus a présenté la meilleure activité anticancéreuse observée avec des IC50 de 4,1 ± 0,2 et 4,1 ± 0,3 μg/ml contre les lignées cancéreuses du poumon A549 et du colon DLD-1, respectivement. D’après les résultats, plusieurs espèces possèdent des activités anti-inflammatoire et antioxydante. Cet extrait a également inhibé la production de NO avec une IC50 de 1,9 ± 0,4 μg/ml. Les extraits de Boletus edulis, Craterellus fallax et Morchella conica ont stimulé significativement la croissance des fibroblastes. Une activité antibactérienne contre S. aureus a été détectée dans un extrait éthanolique d’Hypomyces lactifluorum avec des CMI de 12,5 et 50 μg/ml. En conclusion, plusieurs champignons possédant des propriétés biologiques intéressantes ont été identifiés. Ce projet a permis d’améliorer nos connaissances sur les propriétés biologiques de plusieurs espèces de champignons présentes au Québec jusqu’alors méconnus, contribuant ainsi à leur valorisation.

Une augmentation de la prévalence des maladies cardiométaboliques (CMD) et mentales est observée au sein des populations autochtones du Nord du Canada. Le passage d'une alimentation traditionnelle à une diète de type occidental pourrait être responsable d'une déstabilisation du microbiote intestinal, un ensemble de microorganismes participants à des processus physiologiques clé incluant la régulation du système immunitaire. Le suivi de l'évolution de biomarqueurs du tractus gastrointestinal en temps réel et de manière longitudinale permettrait de supporter l'élucidation des liens entre les habitudes alimentaires de l'hôte et sa diète. Cependant, cela est entravé par les méthodes d'analyse classiques relativement longues qui reposent sur le prélèvement d'échantillons sanguins ou de fèces, acheminés ensuite vers des laboratoires spécialisés. L'objectif général de ce projet consiste à développer une sonde permettant l'analyse des processus microbiens du tractus gastrointestinal en temps réel en se basant sur l'utilisation d'une fibre optique fonctionnalisée avec des nanoparticules fluorescentes. Dans le cadre de ce projet de thèse, nous avons démontré la possibilité d'utiliser l'agrégation de fluorophores avec des nanoparticules plasmoniques pour la détection d'acides lysophosphatidiques (LPA), des métabolites d'intérêt étant donné leur implication dans de nombreux processus, incluant la signalisation cellulaire, et dont une dysbiose est reliée à certains cancers. Tout d'abord, des sondes possédant une portion styrylpyridinium à titre de tête fluorescente ont été synthétisées afin d'optimiser l'interaction complémentaire avec les LPA tout en permettant leur immobilisation sur des particules plasmoniques. Une architecture cœur-coquille a été produite en combinant la croissance de germes pour l'obtention de particules d'argent, suivie d'un procédé Stöber modifié pour y déposer une fine coquille de silice d'épaisseur contrôlée. Leur fonctionnalisation avec les sondes moléculaires a été réalisée par l'utilisation de silanes afin de leur conférer une exaltation de fluorescence en plus d'une meilleure photostabilité. Dans le cas des sondes moléculaires, l'ajout de LPA cause une extinction de fluorescence pour de faibles concentrations d'analyte, mais une augmentation subséquente du signal pour des quantités plus élevées. Des analyses mécanistiques, incluant le titrage à calorimétrie isotherme de même que des analyses de temps de vie de fluorescence, ont permis d'investiguer le mécanisme de détection, en particulier la formation d'excimères. Dans le cas des suspensions colloïdales, c'est plutôt une amplification de signal qui est obtenue. Une caractérisation par suivi de nanoparticules a montré une agrégation des particules lors de l'ajout de LPA, indiquant une contribution potentielle du couplage plasmonique sur la tendance obtenue. Les perspectives du projet sont surtout reliées à l'immobilisation des particules fluorescentes sur une lamelle de microscopie ou même l'extrémité d'une fibre optique à titre de cathéter afin d'étudier l'impact de ce confinement sur les performances analytiques. La méthode d'analyse sera ensuite validée dans le but d'obtenir les concentrations métaboliques résolues spatialement et dans le temps. / Cardiometabolic disorders (CMD) and mental illnesses are increasingly prevalent pathologies found among indigenous populations of the northern Canada. Ongoing changes in their nutrition from country food to a western-type diet could give rise to a dysregulation of their gut microbiota, i.e., micro-organisms ongoing key physiological processes such as immune system regulation. Monitoring the longitudinal evolution of gut biomarkers in real-time would help decipher the links between the hosts diet and health. However, this is currently hampered by classical a posteriori analysis of fecal or gut samples. The overarching goal of the project is to develop an optical nanoprobe to monitor microbial processes in the gastrointestinal tract based on the use of an optical fiber functionalized with luminescent nanoparticles. During my thesis, we have demonstrated the possibility to use aggregation-based fluorescent transduction with the combination of plasmonic nanoparticles for lysophosphatidic acid (LPA) detection. LPA constitute targets of significant interest since they are involved in several processes, including cellular signalization, and of which a dysbiosis is related to several cancers. To begin with, molecular probes composed of a styrylpyridinium fluorescent head followed by a hydrophobic chain were synthesized to optimize the complementarity of interactions with LPA and allowing for their further immobilization on plasmonic nanoparticles. A core-shell nanoarchitecture was obtained by combining a seed-growth method for the silver nanoparticles core with a modified Stöber process to generate a silica shell of controlled thickness. Their surface functionalization with the fluorescent probe was achieved through the use of silane chemistry to bestow them with enhanced fluorescence intensity and photostability. In the case of the free molecular probes, adding LPA to the medium induces fluorescence quenching for small target concentrations, whereas a subsequent fluorescence enhancement is observed at higher LPA concentrations. Mechanistic investigations involving isothermal titration calorimetry and time-resolved fluorescence spectroscopy provided information on the potential transduction mechanism which would be related to the formation of excimers of the dyes. In the case of colloidal suspensions, a signal enhancement is obtained during titration with LPA. Nanoparticle tracking analysis revealed an aggregation of the nanoparticles when they interact with LPA, suggesting that plasmonic coupling is one of the contributions to the overall trend; the other mechanism would come from the local environment change at the surface of the particles. For the future works of the project, the fluorescent plasmonic nanoparticles will be immobilized on a glass substrate (microscope glass slide or optical fiber) to determine the impact of this constraint on the analytical performances of the sensor. The analytical method will further be validated in complex matrices to allow real-time and spatially-resolved measurements of gut metabolites in vivo.

Chez les Mammifères, le recrutement du microbiote débute in utero, ce qui restait à démontrer chez d'autres classes de Vertébrés. L'objectif général du projet était de tester si un tel recrutement se produit chez un Vertébré non Mammifère. Nous avons testé, chez le Poisson vivipare Brachyistius frenatus, l'hypothèse selon laquelle la poche utérine est colonisée par un microbiote transmissible aux alevins, conférant à leur propre microbiote une ontogenèse semblable à celle des Mammifères. Le projet visait l'atteinte des objectifs suivant: i) caractériser le mode de transmission du microbiote, ii) établir la composition, la diversité et les relations des communautés bactériennes du microbiote des femelles, des juvéniles et de leur environnement et iii) déterminer l'ontogenèse du microbiote chez B. frenatus. Ce projet a permis de caractériser le mode de transmission du microbiote, sa séquence de recrutement, ainsi que la contribution respective de différentes communautés sources en caractérisant la diversité bactérienne du microbiote des femelles, des juvéniles et de leur environnement avec une approche métagénomique de type code barre. La région V4 du gène de l'ARNr 16S a été ciblée comme marqueur taxonomique bactérien pour identifier les taxons des différents échantillons. Cette étude nous a permis d'identifier le premier cas d'une transmission verticale du microbiote in utero chez un vivipare non Mammifère et les résultats sous-entendent que B. frenatus est peut-être un tout nouveau modèle d'ontogenèse du microbiote. Cette étude a permis l'acquisition des connaissances sur la transmission du microbiote et, dans le contexte de convergence évolutive de la viviparité, elle ouvre à de nouvelles perspectives quant aux avantages évolutifs d'une telle transmission de symbiotes microbiens. / In Mammals microbial recruitment starts in utero, something that had not been shown in any other Vertebrate class. The main goal of this project was to test whether this type of recruitment happens in a non-mammalian Vertebrate. We tested in the viviparous fish Brachyistius frenatus the hypothesis under which the uterine pouch is colonized by a microbiome transmissible to the juveniles, conferring them an ontogeny similar to Mammals. This project also aimed to i) characterize the mode of transmission of the microbiota, ii) establish the composition, diversity and relationships between the microbial communities of pregnant females, juveniles and their environment and iii) determine the ontogeny of the microbiota in B. frenatus. We characterized the mode of transmission of the microbiome, explored its recruitment and the contribution of different source communities with a metagenomic approach (bar coding). We targeted the hyper variable region V4 of the small subunit (16S) rRNA gene to determine the presence of a vertical transmission of the microbiome In this study, we confirmed the presence of a vertically transmissible microbiome in the viviparous fish B. frenatus. We documented for the first time an in utero transmission of the microbiota in a non-mammalian viviparous species. Our results also hint that B. frenatus might be a new model of microbiota ontogeny. This study contributes to the acquisition of knowledge on microbiome transmission and, in the context of evolutionary convergence of viviparity, allows the formulation of hypotheses concerning the evolutionary advantages of in utero microbiome transmission.

Aeromonas salmonicida ssp. salmonicida est l'agent étiologique de la furonculose chez les salmonidés, spécialement les poissons d'élevage. Les pertes économiques pour l'aquaculture au Québec liées à cette maladie sont considérables. En raison des traitements par antibiotiques, on observe une émergence de souches d'A. salmonicida ssp. salmonicida résistantes aux antibiotiques. C'est pourquoi différentes alternatives, dont la vaccination, sont étudiées afin de prévenir la furonculose. Généralement, les vaccins utilisés injectent des bactéries mortes. En revanche cette méthode peut être laborieuse et inefficace. Ce projet s'intéresse au développement de souches vivantes atténuées qui pourraient être utilisées comme vaccin dans les piscicultures. Des études antérieures ont démontré que la virulence de la bactérie pouvait être atténuée lorsqu'exposée à un stress. Cela est expliqué par la perte des gènes du système de sécrétion de type trois (SSTT), qui ont un rôle essentiel dans la virulence de la bactérie. Cependant, le mécanisme reste encore inconnu et conséquemment, ce projet avait comme principal objectif d'identifier et caractériser les différents éléments génomiques pouvant contribuer à l'instabilité du SSTT. Tout d'abord, plusieurs souches d'A. salmonicida ssp. salmonicida ont été cultivées à 25 °C, ce qui est supérieur à leur température optimale de 18 °C. Les résultats ont révélé que certaines souches pouvaient perdre leur SSTT, mais que d'autres étaient réfractaires à la délétion des gènes malgré leur exposition à un stress. Une analyse génomique de ces différentes souches a permis d'identifier la présence d'un regroupement de gènes qui semble jouer un rôle dans l'instabilité du SSTT. Ces gènes sont retrouvés en majorité chez les souches sensibles et ils sont absents pour les souches réfractaires. Ce regroupement de gènes sera étudié en vue de créer des souches atténuées à partir de souches réfractaires. Ces souches seront ensuite testées sur les poissons pour déterminer l'efficacité de cette approche vaccinale contre la furonculose. / Aeromonas salmonicida ssp. salmonicida is the causative agent of furunculosis in salmonids, especially in farmed fish. The economic losses for aquaculture in Quebec related to this disease are considerable. As a result of antibiotic treatments, there is the emergence of antibiotic-resistant strains of Aeromonas salmonicida ssp. salmonicida. This is why different alternatives, including vaccination, are being studied to prevent furunculosis. Historically, the vaccines used are composed of dead bacteria. However, this method can be laborious and inefficient. This project is interested in the development of live attenuated strains that could be used as a vaccine in fish farms. Previous studies have shown that the virulence of the bacteria can be reduced when exposed to stress. This is explained by the loss of the genes of the type three secretion system (TTSS), which is essential in the virulence of the bacteria. However, the mechanism is still not fully understood and consequently the main objective of this project was to identify and characterize the different genomic elements that can contribute to the instability of TTSS. First, several strains of A. salmonicida ssp. salmonicida were grown at 25 °C, which is above their optimum temperature of 18 °C. The results revealed that some strains could lose their TTSS, but others were resistant to gene deletion despite their exposure to stress. Genomic analysis of these different strains identified the presence of a cluster of genes that appears to play a role in the instability of TTSS. These genes are found mostly in sensitive strains and they are absent in refractory strains. This cluster of genes will be studied to create attenuated strains from refractory strains. These strains will then be tested on fish to determine the effectiveness of these strains as a vaccine approach against furunculosis.