L'étude s'intéresse à la bactérie Legionella pneumophila (Lpn) dans les biofilms des affluents du lac du Bourget. Elle confirme le caractère ubiquiste de cette bactérie, principalement sous sa forme non cultivable. Elle met aussi en évidence, le caractère local des facteurs naturels de régulation : seule la température de l'eau intervient dans la majorité des sites. Ce déterminisme local a aussi été mis en évidence avec l'étude du réseau hydrographique aixois qui reçoit à la fois des eaux thermales et celles de la rivière Le Tillet. Les perturbations thermique et chimique liées aux arrivées d'eau chaude sont détectables jusqu'à la partie aval du réseau. L'effet d'enrichissement des apports en Lpn qui leur correspondent reste localisé ce qui peut être la manifestation de processus naturels d'autoépuration. Nos résultats montrent également un comportement différent des organismes du groupe des Pseudomonas et des bactéries apparentées vis-à-vis des caractéristiques physico-chimiques. Des expériences effectuées en réacteurs biologiques ont montré qu'une augmentation de la vitesse ou de la température de l'eau est favorable à la présence de Lpn. Un modèle de transport de charges a été construit à partir duquel une gestion de l'utilisation du jet d'eau situé à proximité de la plage municipale d'Aix-les-Bains pourrait être faite pour tenir compte des périodes durant lesquelles des fragments de biofilms susceptibles de contenir des Lpn sont transportés en masse par le réseau aixois en direction de la plage.

L'implication des tours aéro-réfrigérantes dites " ouvertes ", dans les cas de légionellose, demeure à l'heure actuel un problème de santé public malgré la multitude de composés biocides disponibles qui, parfois, sont écotoxiques et appliqués à de forte concentrations. L'efficacité de la majorité de ces biocides est étudiée vis-à-vis des formes planctoniques des microorganismes. Cette étude s'intéresse à la mise au point de deux procédés de traitement du risque Legionella pneumophila : H2O2/UV et ClO2, avec la prise en compte particulière des communautés microbiennes fixées et notamment des protozoaires qui constituent l'hôte naturel de cette bactérie. La démarche expérimentale adoptée pour l'étude de l'efficacité de ces traitements, s'est appuyée sur des biofilms environnementaux naturellement contaminés par des légionelles et issus d'une source thermale. La caractérisation des légionelles isolées des biofilms de cette source montre le maintien du sérogroupe 1 de L. pneumophila et l'apparition de deux autres sérogroupes non reportés dans des études précédentes (sg10 et sg12), avec toutefois une prédominance du sérogroupe 12. Quel que soit le sérogroupe, ces souches environnementales se sont avérées plus virulentes vis-à-vis de l'amibe Acantamoeba castellanii, que les souches cliniques de Lp1 répertoriées. A l'état planctonique elles se sont également avérées très sensibles aux traitements H2O2/UV et UV seul. A l'échelle expérimentale, les deux traitements, H2O2/UV et ClO2, montrent une performance élevée vis-à-vis des biofilms. L'étude a particulièrement mis en évidence le rôle du facteur trophique et de l'adaptation des bactéries au stress oxydatif dans la performance des traitements mais aussi dans l'apparition de la reviviscence. L'application des traitements à des installations en vraie grandeur a permis de conforter les résultats expérimentaux et de mettre l'accent, dans le contexte des sites étudiés, sur les limites de leur efficacité et sur la nécessité d'ajustements des doses appliquées (concentrations des biocides, flux d'irradiation UV, mode d'application) aux particularités des contextes industriels.

Thesis (M.SIS)--University of Adelaide, Dept. of Geographical and Environmental Studies and GISCA - The National Key Centre for Social Applications of GIS, 2000. / Includes bibliographical references (leaves 115-120).

Dissertation (Ph.D.)--University of South Florida, 2006. / Includes vita. Includes bibliographical references (leaves 86-105). Also available online.

Il est aujourd’hui bien établi que les amibes libres jouent le rôle de vecteurs à la bactérie pathogène Legionella pneumophila favorisant ainsi son développement et sa propagation dans l’environnement. Ainsi, et jusqu’à maintenant, toutes les espèces d’amibes libres étudiées ont démontré une capacité à soutenir et favoriser la croissance de la bactérie responsable des légionelloses. Toutefois, l’ensemble des études a porté sur un nombre restreint d’espèces amibiennes, et leurs capacités relatives à soutenir la croissance bactérienne n’ont que très peu été abordées. Nous avons comparé la capacité de différentes espèces amibiennes à soutenir la prolifération de différentes souches de L. pneumophila du sérogroupe 1. Ces études ont mis en évidence les propriétés particulières d’une souche d’amibe appartenant à l’espèce Willaertia magna. Cette souche présente, au contraire de toutes les autres espèces, la capacité à inhiber et diminuer la prolifération de certaines souches de L. pneumophila. Nous avons par ailleurs pu démontrer l’existence d’une phagocytose interamibienne entre différentes espèces d’amibes, un phénomène jamais mis en évidence à notre connaissance. Les conséquences de cette phagocytose interamibienne sur la croissance et la prolifération de L. pneumophila sont aussi rapportées. La microscopie électronique suggère fortement que la bactérie L. pneumophila ne peut inhiber la fusion phagolysosomale chez W. magna à l’inverse du phénomène observé chez les espèces amibiennes permissives. Ces observations démontrent l’importance de phénomènes membranaires dans la capacité des bactéries à parasiter leur hôte amibien. L’analyse comparée de la composition lipidique des membranes de différentes espèces amibiennes montre chez W. magna une expression élevée de phosphatidylcholine. L’inhibition de la voie de biosynthèse de ce phospholipide par méthylation de phosphatidyléthanolamine résulte en une forte diminution de la croissance amibienne, suggérant que cette voie métabolique joue un rôle important dans les capacités de résistance de W. magna / Free living amoeba is a known vector of L. pneumophila in the environment and it has been shown to favour bacterial growth. Until now, all studied amoeba species showed a capacity to support the growth of the bacterium responsible for the Legionnaire’s disorder. However, these studies were related to a restricted number of amoebic species, and their relative capacity to support the bacterial growth. We compared the capacity of various amoebic species to support the proliferation of various strains of L. pneumophila. These studies highlighted the particular properties of a strain belonging to the Willaertia magna species. This amoeba has, contrary to all the other species, the capacity to inhibit and decrease L. pneumophila proliferation. We also demonstrate the existence of an inter-amoebic phagocytosis between various species of amoebas, a phenomenon never studied to our knowledge. The consequences of this inter-amoebic phagocytosis on the growth and proliferation of L. pneumophila are also reported. Electron microscopy strongly suggests that the bacterium cannot inhibit the phagolysosomal fusion in W. magna contrary to permissive amoebic species. These observations suggest the importance of membrane phenomena in the capacity of the bacteria to infest their amoebic host. Compared analysis of the lipidic composition of various amoebic species shows in W. magna a high expression of phosphatidylcholine the major phospholipid. The inhibition of the PE N-methyltransferase biosynthesis pathway of this phospholipid results in a strong reduction of the amoebic growth, suggesting that this metabolic pathway plays an important role in the resistance capacity of W. magna to L.pneumophila.

Early detection of pathogenic bacteria in food, drinking water and medicine products is one of the essential tasks of routine microbiological analysis. Through analytics, outbreaks can be discovered and consequently, countermeasures can be initiated to minimize health and economic damage. Cultivation of pathogens from contaminated specimens is routinely performed in microbiological laboratories worldwide. The procedure is easy to perform, requires little equipment and provides simple quantitative data in colony-forming units (CFUs) per sample volume. Only the time between preparation and confirmation of a positive (contaminated) sample usually extends over several days. The desired goal should be a technique that can retain the simplicity of cultivation while providing real-time information about the sample under investigation for early detection of potential contamination. Therefore, in the framework of this thesis, systematic heat flow measurements were performed on two model strains, Lactobacillus plantarum DSM 20205 and Pseudomonas putida mt-2 KT2440. The influence of cultivation techniques (in liquid, on solid and membrane filter placed onto solid medium) in static ampoule systems on calorimetric detection was investigated. In particular, the effect of contamination level (initial bacterial cell number), substrate amount (nutrients and oxygen), and detection limits were systematically evaluated. In addition, microcalorimetric measurements of Legionella pneumophila ATCC 33152, a waterborne pathogen, were conducted for the first time. Heat flow profiles demonstrated that high contamination levels (> 1000 CFU) were detected within 24 h. Compared to detection times of up to 10 days by ISO 11731:2017, calorimetric detection can serve as an early warning system. With this knowledge, a uniquely manufactured micro(bio-)calorimetric test system was designed to meet the requirements for detecting bacterial contaminations. In particular, the sample vessel geometry and the operating temperature perfectly matched the microbiological analysis. Within this development work, numerical models were established to investigate the temperature distribution of selected compounds as well as the complete calorimetric system. Based on these models, modifications to the test system were numerically simulated in advance to improve the instrument's performance stepwise. This thesis presents the methodological principles and a calorimetric test system designed as an early warning and detection tool for microbiological samples.

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Legionella pneumophila est un pathogène intracellulaire, agent de la Légionellose, et dont le réservoir dans l'environnement est constitué d'amibes aquatiques comme Acanthamoeba castellani. Mes objectifs de thèse étaient l'identification de mécanismes moléculaires contrôlant la virulence et la multi-résistance chez L. pneumophila, et en particulier l'exploration du rôle des protéines " GGDEF/EAL ". Les domaines GGDEF et EAL sont retrouvés dans des enzymes permettant respectivement de synthétiser (diguanylate cyclase, DGC) ou dégrader (phosphodiestérase, PDE) le di-GMP cyclique, un second messager spécifique des bactéries, qui participe au contrôle de fonctions clés comme la virulence ou la mobilité. L. pneumophila Lens possède 22 gènes codant des protéines GGDEF/EAL, et dont la plupart sont exprimés lorsqu'elle est dans sa phase virulente. L'activité enzymatique des 22 protéines " GGDEF/EAL " a été analysée in vitro : sur 10 protéines purifiées, 6 sont des DGC, dont 2 présentes une double activité DGC/PDE. L'inactivation de 5 gènes des 22 gènes et la surexpression de 2 autres entrainent une baisse de la virulence vis-à-vis d'A. castellanii. De plus, nous avons montré que l'activité DGC d'au moins 2 de ces protéines est requise lors du cycle infectieux. Enfin, nous avons décrit un système à deux composants original comprenant l'histidine kinase (HK) Lpl0330, capable de s'autophosphoryler sur un nouveau domaine HisKA, retrouvé dans 64 autres HK potentielles, et Lpl0329, le premier régulateur de réponse à double activité enzymatique caractérisé, dont la phosphorylation conduit à moduler le taux de di‐GMPc en favorisant une de ses deux activités (Levet-Paulo et al., 2011).

Depuis son isolement en 1977, les épidémies de pneumopathies à Legionella pneumophila (Lp) sont en constante progression. La contamination se fait essentiellement par inhalation d'aérosols contaminés, générés à partir de l'eau des réseaux de distribution. L'écologie de Lp est complexe, faisant intervenir des protozoaires dans lesquels elle se multiplie et des biofilms dans lesquels elle persiste à l'état viable mais non cultivable.<br />L'objectif de ce travail était de mieux comprendre cette écologie. Des incubateurs permettant le prélèvement de biofilm ont été installés in situ dans un réseau, la colonisation en eau froide et en eau chaude a été suivie pendant 1 an. Par ailleurs, un pilote reproduisant un réseau intérieur permis de comparer l'efficacité de différents traitements de désinfection. Enfin, la recherche de molécules auto-inductrices qui pourraient expliquer l'exacerbation de la virulence lors de la multiplication intra-cellulaire a été menée dans différentes conditions.<br />Les incubateurs ont permis l'amplification de la quantité de légionelles, rendant possible la détection par culture en eau froide et entraînant une stabilisation de la population en eau chaude. L'utilisation de sondes spécifiques n'a pas permis d'améliorer la détection dans les biofilms.<br />Lors des essais sur pilote, les populations des biofilms ont été analysées grâce à des méthodes moléculaires (FISH, marquage de vitalité) et par culture. Le classement des traitements par ordre d'efficacité décroissante est le suivant : dioxyde de chlore > chlore > ozone > monochloramine > cuivre-argent. Seul le dioxyde de chlore montre une activité résiduelle dans les bras morts rincés quotidiennement avec de l'eau traitée. Les amibes résistent aux traitements, et Lp retrouve son niveau de population initial quelques jours seulement après leur interruption.<br /> Enfin, aucune sécrétion d'auto-inducteur n'a été mise en évidence, et l'incubation de Lp avec ces molécules ne semble pas modifier l'invasion des amibes.

Dissertation (Ph.D.)--University of South Florida, 2008. / Includes vita. Includes bibliographical references.