Le microbiote digestif, composé de 1012 à 1014 bactéries par gramme de selle, est dominé par les bactéries anaérobies. Ces dernières, qui dépassent largement les aérobies, ont été découvertes en 1865 par Louis Pasteur dans ses travaux sur la fermentation. Les bactéries anaérobies représentent un intérêt médical particulier par leur implication dans les maladies infectieuses et métaboliques. Les anaérobies sont caractérisés par leur difficulté à être cultivés, car nécessitant une absence ou des concentrations faibles d’oxygène. Ainsi les connaissances sur ces microorganismes étaient limitées. Cependant, avec l’avènement des outils de biologie moléculaire notamment le séquençage à haut débit et le concept culturomics associé à l’identification par spectrométrie de mass MALDI-TOF, la connaissance des microorganismes anaérobies a été accentuée. Dans ce travail, nous nous sommes attelés dans un premier temps à la mise au point d’un milieu de culture efficace pour la culture des bactéries anaérobies et les tests d’activités antimicrobiennes. Nous avons montré dans un deuxième temps que culturomics, associé au MALDI-TOF, était un outil puissant dans l’identification des bactéries anaérobies en microbiologie clinique, mais également dans l’exploration de la diversité microbienne du tube digestif. Cette technique nous a permis d’isoler 19 nouvelles espèces de bactéries anaérobies dont 9 ont été décrites dans la troisième partie de ce travail. / The human gut microbiota is known to contain around 1012 to 1014 bacteria per gram of feces, with the majority being anaerobic. The latters were first discovered in 1865 by Louis Pasteur while working on fermentation. Anaerobic bacteria are known to play an important role in health and diseases and thus have taken a lot of attention in the medical field, especially in infectiousdiseases and metabolism. These bacteria are known for its sophisticated culture system because its growth requires little to no oxygen. Nevertheless, few is known about these type of microorganisms but with the advancement of molecular biology and sequencing techniques, its study became wider. Culturomics, is a recently developed culture-based approach that relies on optimizing culture conditions for bacterial growth and its identification by MALDI-TOF MS and 16S rRNA sequencing. The present work aims to create and optimized culture condition for anaerobic bacteria along with testing its anaerobic activities. Also, we aim to demonstrate the efficiency of Culturomics and MALDI-TOF in culturing, identifying and describing anaerobic bacteria in clinical microbiology and in the human gut. This approach allowed us to isolate 19 new anaerobic species out of which 9 has been described in this work.Keywords: Human gut microbiota, culture of anaerobic bacteria, culturomics, MALDI-TOF.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-11-19T10:15:55Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Amanda Rafaela Rodrigues - 2014.pdf: 1648839 bytes, checksum: 9a00f301e577d05e94214afe813688c5 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-11-19T10:17:31Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Amanda Rafaela Rodrigues - 2014.pdf: 1648839 bytes, checksum: 9a00f301e577d05e94214afe813688c5 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-19T10:17:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Amanda Rafaela Rodrigues - 2014.pdf: 1648839 bytes, checksum: 9a00f301e577d05e94214afe813688c5 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-10-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The genus Trichoderma is represented by non-pathogenic soil fungi that have been studied by act as biological control agents against fungal pathogens, such as Sclerotinia sclerotiorum, the fungus that causes white mold, besides that, reduce environment and human health risks by being able to replace agrochemicals. Proteomic strategies with MS techniques have been important tools in studies of patterns identification for protein expression in different growth conditions. This work aims to development new strategies that enable the detection and identification of proteins secreted by Trichoderma asperellum (TR356) and Sclerotinia sclerotiorum when inoculated together and separated. The results obtained by MALDI / TOF analysis allowed the identification of a β-1.3--glucanosiltransferase and α-1.2-Dmannosidase, demonstrating the possibility of proteins identification for better comprehension about interaction between these organisms. It was therefore possible to identify the proteins through strategies used, but further analysis are required in order to elucidate the function and interaction of proteins secreted by the fungus Trichoderma asperellum TR356 against S. sclerotiorum. / OgêneroTrichodermaérepresentadoporfungosdesolonãopatogênicosquesãoestudad osporsuaaçãocomoagentesdecontrolebiológicocontrafungosfitopatógenos,comoScler otiniasclerotiorum,ofungocausadordomofobranco.Osfungos Trichoderma spp.atuamcomoimportantesagentesdecontrolebiológico,diminuindoosriscosàsaúdehu manaeaomeioambienteporseremcapazesdesubstituirosagroquímicos.Estratégiasprot eômicas juntamente com técnicas de MSsãoimportantesferramentasemestudosdepadrão, identificação e expressãodeproteínasemdiferentescondiçõesdecrescimento.Levando em consideração a importância de tais estudos, o presente trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de novas estratégias que possibilitem a detecção e identificação de proteínas secretadas por Trichoderma asperellum (TR356) e Sclerotinia sclerotiorum quando inoculados juntos e/ou separados os dois organismos vivos. Os resultados obtidos através das análises por MALDI/TOF permitiram a identificação dasproteínas, β-1,3-glucanosiltransferase e α-1,2-D-mannosidase,demonstrando a possibilidade de identificaçãopara o entendimento futuro acerca da interação destes organismos. Foi possível, portanto, a identificação das proteínas através das estratégias utilizadas, porém serão necessárias futuras análises afim de elucidar a interação e função das proteínas secretadas através do fungo T. asperellum TR356sobre S. sclerotiorum.

Sepsis är ett allvarligt tillstånd som uppstår när bakterier går från vävnad till blodbanan. Positiva blododlingar odlas på agarplattor och bakterier analyseras med Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation Time-of-flight Mass spectrometry (MALDI-TOF MS) där prov blandas med en matrix och sedan bestrålas med laser. Proteinerna i provet joniseras och rör sig mot en detektor, vilket ger ett m/z-spektrum som jämförs med referensspektrum i en databas och ett score-värde erhålls över hur väl analyten liknar referensen. Arbetets syfte var att undersöka möjligheten att direktidentifiera bakterier från blod med en viss preparation innan analys med MALDI-TOF MS och på så vis möjliggöra snabbare preliminära svar samt undersöka möjligheten att särskilja Staphylocoocus aureus och koagulasnegativa stafylokocker. Innan analys med MALDI-TOF MS centrifugerades blod från positiva blododlingar blod i flera steg med 5 % natriumkloridlösning (NaCl-metoden). Dessutom testades ett kommersiellt kit (Sepsityper, Bruker Daltonics). Med NaCl-metoden sågs korrekt identifiering hos 66 % av inokulerade proverna. Av blododlingar innehållande med S. aureus respektive koagulasnegativa stafylokocker identifierades 60 % respektive 43 % av bakterierna korrekt. Med Sepsiptyper erhöll 58 % av proverna godkänt score-värde. Slutsatsen blev att det är möjligt att identifiera bakterier direkt från blod efter viss preparation, men metoden bör utvecklas mer då det fanns en signifikant skillnad i score mellan NaCl-metoden och nuvarande metod. Det är dock möjligt att skilja mellan Staphylococcus aureus och koagulasnegativa stafylokocker. Fler studier är nödvändiga för att avgöra möjligheten att föra in någon av metoderna i rutindiagnostiken.

La lutte anti-vectorielle est l’un des volets le plus important de l’entomologie médicale et nécessite une identification précise des vecteurs. Cette dernière décennie, la technique du MALDI-TOF MS a prouvé son potentiel comme outil rapide et efficace pour l'identification des arthropodes hématophages adultes. Dès lorsNous nous sommes intéressés à la mise au point d’un protocole d’identification des stades aquatiques de moustique par MALDI-TOF MS d’une part. D’autre part la détection d’un pathogène dans un arthropode n’implique pas forcement sa capacité à transmettre. L’incrimination d’un arthropode comme vecteur respecte certaines règles allant de la suspicion à la démonstration de sa compétence vectorielle au laboratoire. Afin de mieux comprendre l’épidémiologie de R. felis nous avons d’abord participé à une investigation conduite à l’Ile de la Réunion, en testant des puces, les seuls vecteurs biologiques connus jusqu’à présent. Ensuite Nous avons démontré le rôle potentiel des moustiques en particulier d’Anopheles gambiae à transmettre Rickettsia felis. Enfin nous avons utilisé le MALDI-TOF MS pour la détermination du statut infectieux d’Anopheles gambiae à R. felis. Nous proposons également un cycle probable de transmission de R. felis à l’homme incluant les psoques et les moustiques. / Vector control is one of the most important aspects of medical entomology and requires accurate identification of vectors. Within the past decade, the MALDI-TOF MS technique has proven its potential as a fast and effective tool for identification of adult blood-sucking arthropods. From then on we were interested in the development of an identification protocol of aquatic stages of mosquitoes by MALDI-TOF MS. On the other hand, the detection of a pathogen in an arthropod does not necessarily mean its ability to transmit. Incrimination of an arthropod as vector follows certain rules ranging from suspicion to demonstrate its vector competence in the laboratory. To better understand the epidemiology of R. felis we first participated in an investigation conducted in Reunion, testing fleas, the only biological vectors known to date. We demonstrated the potential role of the mosquito particularly Anopheles gambiae, in the transmission of R. felis. Finally, we used the MALDI-TOF MS for the determination of the Anopheles gambiae infection status to R. felis. We also offer a probable transmission cycle of R. felis to man including psocids and mosquitoes.

Le répertoire des bactéries est mal connu en Afrique du fait des méthodes d’étude essentiellement basées sur des techniques de culture sur milieux simples associées à des tests biochimiques, ce qui ne permet pas son exploration. Il a néanmoins été récemment bouleversé par l’usage systématique de la spectrométrie de masse de type MALDI-TOF MS.Au cours de nos travaux de thèse de doctorat, nous avons utilisé deux types de spectromètres de masse: le MALDI-TOF Vitek MS, nouvellement installé à Dakar; le MALDI-TOF Microflex LT, installé à Marseille. Les résultats que nous avons obtenus ont montré, pour la première fois, que la technique du MALDI-TOF est efficace et tout à fait adaptée en Afrique pour le diagnostic spécifique de routine. Cette performance a conduit le laboratoire clinique de l’HPD à opter pour son utilisation à la place des traditionnelles techniques d’identification phénotypique telles que les galeries API. Nous avons également confirmé que le MALDI-TOF est un puissant outil d’identification des espèces bactériennes rarement impliquées dans les maladies infectieuses humaines. De plus, cet outil nous a permis de détecter sept nouvelles espèces de bactéries isolées pour la première fois chez l’homme. En Afrique, il faudrait donc multiplier l’installation de spectromètre de masse MALDI-TOF, ou mettre en place des réseaux autour de plateformes MALDI-TOF sous-régionales partagées entre plusieurs structures sanitaires et/ou de recherche. / The Africa bacteria repertory is unfamiliar because the available tools in this region are not allowed its best knowledge. In fact, bacteria are most often identified using culture techniques on simple media and biochemical tests which enable the identification of some common characters. These methods do not facilitate an exhaustive knowledge of the bacterial repertory; consequently they have recently been revolutionized by the systematic use of MALDI-TOF mass spectrometry (MS).In our thesis we used two mass spectrometers, respectively, MALDI-TOF Vitek MS currently installed at Dakar (Senegal) and MALDI-TOF Microflex LT installed in Marseille (France). In addition we have also confirmed that MALDI-TOF is a powerful tool for identifying bacterial species rarely involved in human infectious diseases. Thus in adopting the MALDI-TOF as a first-line tool in bacterial identification before Gram staining or other techniques of phenotypic identifications based on chemical characteristics, we discovered seven new species of bacteria isolated for first time in humans. Microbial identification using MALDI-TOF MS is currently feasible in Africa. Its performance and effectiveness in routine diagnosis of clinical microbiology laboratories have been proven. It is necessary either to increase the installation of MALDI-TOF, or establishing a network around a shared MALDI-TOF platform between several structures located in the same area, especially in the underdeveloped countries of Africa amortization of investment costs of the device, because it allowed reducing the time of reporting results and indirectly facilitating better care for patients.

L’oxygénation d’un tissu ou d’une cellule résulte d’un équilibre entre la disponibilité en oxygène et sa consommation. Un arrêt de la circulation ou des variations de la pression partielle en oxygène sont responsables d’une réduction de l’apport en oxygène induisant une réponse adaptative.L’objectif de ce travail a été de caractériser l’hypoxie de l’échelle cellulaire à tissulaire par la complémentarité de deux techniques d’imagerie par spectrométrie de masse (ISM) : La spectrométrie de masse à ionisation secondaire (SIMS) et l’ionisation/désorption par laser assistée par matrice (MALDI). L’ISM fournit la détection, l’identification et la distribution d’une variété d’espèces moléculaires endogènes et exogènes directement sur tissu sans marquage. Afin de caractériser l’hypoxie, un modèle in vitro de culture cellulaire en trois dimensions (sphéroïde) et un modèle in vivo d’accident vasculaire cérébral ont été utilisés.L’imagerie TOF-SIMS nous a permis de voir que la disponibilité réduite de l’oxygène au centre des sphéroides induit de profonds changements métaboliques. L’imagerie MALDI-TOF, quant à elle, a permis de visualiser la pharmacocinétique de différents traitements dans des sphéroides traités.Concernant l’étude sur l’accident vasculaire cérébral, l’imagerie SIMS et MALDI nous ont fourni une signature moléculaire de l’hypoxie tissulaire, apportant de nouvelles connaissances sur les changements physiopathologiques induits par la lésion tissulaire.La complémentarité de ces deux techniques d’imagerie permet donc une réelle synergie pour l’étude de l’hypoxie dans différents modèles. / Tissue or cells oxygenation results from a balance between oxygen availability and consumption. This availability is determined by the amount of oxygen carried by the blood irrigating the tissue and its diffusion capacity through the cell membranes. The interruption of blood flow or variations in the oxygen partial pressure are responsible for a reduction of oxygen intake that induces an adaptive response.The aim of my work is to characterize the hypoxia from cellular to tissue-level via the complementarity of two mass spectrometry imaging (MSI) methods: the Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) and Matrix-Assisted Laser Desorption and Ionization (MALDI). MSI has the potential to provide detection, identification and distribution of a variety of different endogenous and exogenous molecular species directly from the tissue without labelling. Here we combine them to characterize hypoxia in vitro on a 3D cell culture system (spheroid) and in vivo using ischemic rat model.We have shown via TOF-SIMS imaging that reduced availability of oxygen to the center of spheroids induces profound metabolic changes. MALDI-TOF imaging helped to visualize the pharmacokinetics of different treatments in treated spheroids.Concerning the ischemic stroke, MSI provides a molecular signature of hypoxia in tissue, which could bring new insights into the pathological changes induced by the tissue injury.The complementarity of these two imaging techniques allows real synergy for the study of hypoxia in different models.

L’avènement de la spectrométrie de masse de type MALDI-TOF a révolutionné la microbiologie en permettant l’identification précise des bactéries et des levures en seulement quelques minutes. En 2010, la MALDI-TOF SM n’était pas applicable à l’identification des champignons filamenteux. Un protocole d’identification générant des spectres interprétables de champignons filamenteux fut d’abord mis au point, suivi par le développement d’une architecture de banque originale. Enfin une banque de références solides, intégrant des références pour la majorité des espèces de moisissures impliquées en pathologie humaine, fut créée en collaboration avec le BCCM/IHEM. Les qualités d’identification de cette banque ont été démontrées non seulement à l’échelle localemais également à l’échelle nationale . Dans un second temps, nous sommes intéressés à l’identification des levures. Nous avons déterminé qu’une extraction complète est le meilleur protocole d’identification des levures en utilisant la banque de référence Bruker ™. Afin d’améliorer le diagnostic clinique,nous avons testé un protocole d’identification sur un séries de 6192 levures isolées de prélèvements cliniques reçus au laboratoire pendant un an. Enfin nous avons pu démontrer en utilisant nos « systèmes » d’identification par MALDI-TOF MS la sous-estimation de la diversité des espèces de moisissures et de levures isolées des prélèvements cliniques, lorsqu’on ne disposait que de techniques conventionnelles d’identification. La mise à disposition d’un tel outil ouvre de grandes perspectives dans le domaine de la mycologie, tant d’un point de vue épidémiologique que clinique. / During the last decade, MALDI-TOF MS has revolutionized microbiology by enabling the accurate identification of bacteria and yeast in only few minutes1. At the beginning of this work in 2010, MALDI-TOF MS was not yet optimized for mold identification. To meet this need, we established an identification protocol to generate interpretable mold spectra. The structure of the reference database was developed taking intoaccount the heterogeneity of molds in culture. Finally, a comprehensive reference database,including references for the majority of molds encountered in human pathology, was created in collaboration with the BCCM/IHEM. Identification performance of this database was tested and validated at both a local scale and an international scale . We also determined the best-adapted pre-treatment protocol to identify yeasts in a routine setting. The protocol was tested on a panel of 6192 yeast isolates recovered from clinical samples submitted to our laboratory over the course of one year. Using our fungal identification system, we were able to identify morphologically similar species and highlight the underestimation of fungal pathogen diversity. The development of our MALDI-TOF MS-based fungal identification system presents numerous opportunities in the field of mycological, from both an epidemiological and clinical point of view. In subsequent studies, defining the clinical meaning of emerging species identified via MALDI-TOF MS will profoundly modify our perspective of fungal diseases.

Au regard des nombreux avantages en terme de rapidité, de coût, de sensibilité et de fiabilité de la spectrométrie de masse MALDI-TOF nous avons cru pouvoir l’appliquer à l’étude des cellules eucaryotes intactes, en particulier à l’étude des cellules immunitaires. Nous avons ainsi montré que cette approche était applicable à l'analyse globale des cellules eucaryotes y compris des cellules immunitaire circulantes. En outre, elle a permis de caractériser les multiples facettes d'activation des macrophages humain en analysant les données avec le logiciel R, la librairie « MALDIquant » et des algorithmes spécifiques. Les empreintes peptidiques/protéiques induites par les agonistes M1, IFN-γ, TNF, LPS et LPS + IFN-γ ou les agonistes M2, IL-4, TGF-β1 et IL-10, sont distinctes des macrophages non stimulés et spécifiques de chaque agoniste. La spectrométrie de masse MALDI -TOF peut ainsi être utilisée pour caractériser les sous-types de macrophages M1 et M2. En outre, les empreintes induites par des bactéries extracellulaires (streptocoque du groupe B, Staphylococcus aureus) sont spécifiques et similaires à celles induites par l'IL-4. Les réponses des macrophages à des bactéries intracellulaires (BCG, Orientia tsutsugamushi, Coxiella burnetii) sont également uniques. La spectrométrie de masse MALDI-TOF sur cellules entières a ainsi révélé donc les multiples facettes d'activation des macrophages humains. Enfin, des résultats préliminaires montrent que notre approche pourrait être utilisée en clinique en analysant les cellules circulantes de la réponse immune. / In view of the many advantages in terms of speed, cost , sensitivity and reliability of the MALDI -TOF mass, we thought we could apply it to the study of intact eukaryotic cells, in particular the study of cells immune . We have shown that this approach is applicable to the global analysis of eukaryotic cells including circulating immune cells. In addition, it allowed us to characterize the many faceted of human macrophage activation by analyzing the data with the R software library " MALDIquant " and specific algorithms. The protein/peptide fingerprint induced by the M1 agonists : IFN - γ , TNF , LPS and LPS + IFN - γ or M2 agonists : IL- 4 , TGF - β1 and IL- 10 are distinct to unstimulated macrophages and specific for each agonist. MALDI -TOF Mass spectrometry can then be used to characterize the subtypes M1 and M2 macrophages . In addition, fingerprints induced by extracellular bacteria ( group B streptococcus , Staphylococcus aureus ) are specific and closed to those induced by IL -4 . The responses of macrophages to intracellular bacteria (BCG, Orientia tsutsugamushi , Coxiella burnetii ) are also unique. Mass spectrometry MALDI -TOF of whole cell revealed therefore the multifaceted activation in human macrophages . Finally, preliminary results show that our approach could be used clinically for the analysis of circulating cells in the case of host-pathogen interaction.

Les méthodes pour le diagnostic des infections à mycobactéries sont restées pratiquement inchangées pendant des décennies et n'auraient probablement pas progressé sans la réémergence inattendue de la tuberculose (TB) au cours des vingt dernières années du 20ème siècle. Le diagnostic de laboratoire de la tuberculose pulmonaire repose principalement sur la détection des organismes du complexe Mycobacterium tuberculosis (MTC) dans les prélèvements respiratoires par leur isolement et identification ou par les méthodes moléculaires. Pour les patients qui n’expectorent pas, des échantillons du tractus respiratoire peuvent être obtenus par des procédures invasives. En nous basant sur la survie connue de MTC dans le liquide gastrique, nous avons considéré que les MTC devraient également être détectables dans les selles. Nous avons recherché des MTC en parallèle dans des échantillons de tractus respiratoire et dans les selles récoltés des mêmes patients. Mycobacterium tuberculosis a été détecté après décontamination à la chlorhexidine dans des cultures sur des milieux à base d'œuf et par l'examen direct microscopique après coloration de Ziehl-Neelsen. Après la mise au point d’une technique originale d’extraction de l’ADN total à partir des selles, nous avons utilisé la détection de M. tuberculosis par PCR en temps réel en duplex utilisant le gène IS6110 comme cible moléculaire et un contrôle interne de présence d’inhibiteurs de la PCR. Ces travaux mettent en évidence l’intérêt et la sensibilité de l’analyse des selles pour le diagnostic de la tuberculose pulmonaire. Cette technique est aujourd’hui utilisée dans notre laboratoire en routine et est en cours d’évaluation par d’autres équipes.Actuellement, l'identification des mycobactéries basée sur l’analyse des caractéristiques biochimiques (test à l’uréase, test de la nitrate réductase, test de la résistance à la pyrazinamide (pza), test de la sensibilité, test de la résistance à la thiophen-2-carboxylic acid hydrazide (TCH) etc …) est le plus souvent remplacée par des méthodes de biologie moléculaire dont l’amplification par PCR d'un gène spécifique. Ces méthodes sont laborieuses et peuvent exiger un degré d'expertise élevé. Afin de simplifier l'identification précise des isolats de mycobactéries en laboratoire de routine, après avoir vérifié l’inactivation des MTC par la chaleur et l’éthanol pour pouvoir travailler hors du laboratoire P3, nous avons mis au point les conditions pour l'utilisation de la spectrométrie de masse « matrix-assisted laser desorption and ionisation-time-of-flight» (MALDI-TOF-MS) en association avec un logiciel bioinformatique spécifique, comme outil d’identification et de différenciation entre les membres du complexe MTC, du complexe Mycobacterium avium et les autres mycobactéries non-tuberculeuses. Nous avons ensuite appliqué cette technique afin d’identifier les mycobactéries à partir du milieu liquide Middlebrook 7H10 utilisé dans une étuve automatisée. L’identification des mycobactéries isolées dans notre laboratoire, est maintenant réalisée en routine par MALDI-TOF-MS. L’ensemble de ces travaux contribue à améliorer le diagnostic de routine de la tuberculose pulmonaire et les techniques mises au point sont utilisées en routine dans notre laboratoire, en particulier dans le cadre d’un « kit tuberculose ». / The diagnosis of mycobacterial infections remained practically unchanged during numerous decades and would not probably have progressed of the whole without the unexpected re-emergence of the tuberculosis (TB) during the last twenty years of the 20th century.The diagnosis of laboratory of pulmonary tuberculosis is mainly based on the detection of microorganisms of the Mycobacterium tuberculosis complex (MTC) in the respiratory specimens. For the patients who do not expectorate, samples of the respiratory tract can be only obtained according to invasive procedures. Based on the survival known for MTC organisms in the gastric liquid, we considered that MTC organisms would be detectable also in samples of stools. We compared the presence of bodies MTC in samples of respiratory tract and the specimens of stools collected from the same patients. MTC was detected in cultures on egg-based media after appropriate decontamination using the chlorhexidine and by the microscopic examination after Ziehl-Neelsen staining. After the set on of an original protocol of the total DNA extraction from stools, we were able to use by the detection with the real-time PCR of IS6110 using internal controls as PCR inhibitor control. This protocol illustrate the utility of stool analysis for the diagnosis of pulmonary tuberculosis, this technique is actually used in routine in our laboratory, it is also under investigation by other research teams.Phenotypic identification of mycobacteria based on the analysis of biochemical pattern (urase test, nitrate reductase test, resistance to pyrazinamide (pza) test, susceptibility to thiophen-2-carboxylic acid hydrazide (TCH) test, etc …) is more often replaced by molecular methods using DNA, including the development by PCR of a specific gene. These methods are generally laborious and can require a considerable degree of expertise. To simplify the identification specifies isolates of mycobacteria routinely in the laboratory, we estimated the use of the mass spectrometry "matrix-assisted laser desorption and ionization-time-of-flight" (MALDI-TOF MS) in association with a specific bioIT software, was capable of identifying and of distinguishing between the members of Mycobacterium tuberculosis complex, Mycobacterium avium complex and the non- tuberculosis mycobacteria. We verified the MTC inactivation by heating or by ethanol allowing the analysis of the inactivated MTC out of the P3 laboratory; we studied the cost-effectiveness of this method from the blood solid media by extrapolating this approach in the emergent countries. We then applied the same method to identify mycobacteria from Middlebrook 7H10 liquid media used in an automated oven. Identification of cultured Mycobacteria is now done in routine in our laboratory by MALDI-TOF-MS. These data contribute in improving the routine diagnosis of pulmonary tuberculosis and this protocol is then used routinely in our laboratory, particularly with the “kit de tuberculose” we set on.

Cette thèse a été consacrée à l’amélioration de méthodes en imagerie par spectrométrie de masse, et à leur utilisation pour l’analyse in situ de substances naturelles. Une première partie a été consacrée à développer une nouvelle méthode permettant d’acquérir en imagerie TOF-SIMS des images avec une résolution de 400 nm tout en préservant la résolution en masse. Pour cela, une extraction retardée des ions secondaires a été caractérisée et optimisée. Une seconde partie a eu pour objectif d’étudier le phénomène de duraminisation d’un arbre tropical de l’espèce Dicorynia guianensis, qui est l’un des plus exploités en Guyane française et dont le duramen est réputé être imputrescible. Les images par spectrométrie de masse TOF-SIMS enregistrées avec la méthode développée ont montré à l’échelle sub-micrométrique les changements métaboliques s’opérant autour de la zone de transition, où s’opère la duraminisation. Les techniques TOF-SIMS et MALDI-TOF ont ensuite été utilisées pour l’analyse d’une surface sur laquelle ont crû deux souches microbiennes en compétition. Les deux souches ont été extraites d’un if japonais (Cephalotaxus harringtonia), l’une étant un champignon endophyte (Paraconiothyrium variabile) et l’autre une bactérie pathogène à ce conifère (Bacillus subtilis). Les résultats ont montré que le champignon était capable d’hydrolyser les surfactines produites par la bactérie. Enfin, les imageries par spectrométrie de masse MALDI-TOF et TOF-SIMS sont deux méthodes de choix pour l’étude de modèle in vitro de ce qui pourrait se produire in vivo. / This thesis was devoted to the improvement of mass spectrometry imaging methods, and to their use for in situ analysis of natural substances. The first part of this thesis has been dedicated to the development of a new acquisition mode in TOF-SIMS imaging able to acquire images with a high spatial resolution of 400 nm while keeping a good mass resolution. For that, a delayed extraction of the secondary ions has been characterized and optimized. Then, a second part has been dedicated to the study of heartwood production in a tropical species named Dicorynia guianensis. This species is one of the most exploited in French Guiana for its heartwood which exhibits a good durability. Metabolic changes are shown by sub-micrometric resolution ion images recorded in and around the transition zone, where the heartwood formation occurs. Then, TOF-SIMS and MALDI-TOF have both been used to analyse the surface of a bacterial competition. Species have been isolated from a Japanese conifer (Cephalotaxus harringtonia), from which the stains are an endophitic fungi (Paraconiothyrium variabile) and a pathogenic bacteria of the conifer (Bacillus subtilis). The results have shown that the fungus is able to hydrolyze surfactines produced by the bacteria during the competition. Furthermore, both the MALDI-TOF and the TOF-SIMS mass spectrometry imaging are methods of choice to study in vitro models of what could happen in vivo.