<p>Despite a largely static DNA sequence, our genomes are incredibly malleable. Comparative studies of chromatin features between different cell types, tissues, and species have revealed tremendous differences in how the genome is accessed, transcribed, and replicated. However, how the dynamics of chromatin accessibility contribute to development, environmental response, and disease status has only begun to be appreciated. In this work we identified chromatin accessibility changes by DNase-seq in three diverse processes: in granule neurons of the developing cerebellum, with intestinal epithelial cells in the absence of a normal microbiota, and with myelogenous leukemia cells in response to histone deacetylase inhibitor treatments. In all cases, we coupled these analyses with RNA-seq assays to identify concurrent transcriptional changes. By mapping the changes to these genome-wide signals we defined the contribution of local chromatin structure to the transcriptional programs underlying these processes, and improved our understanding of their relation to other chromatin changes like histone modifications. Furthermore we demonstrated use of the strongest accessibility changes to identify transcription factors critical for these processes by finding enrichment of their binding motifs. For a few of these key factors, depletion or overexpression of the protein was sufficient to regulate the expression of predicted target genes or exert limited chromatin accessibility changes, demonstrating the functional significance of these proteins in these processes. Together these studies have informed our understanding of the role chromatin accessibility changes play in development and environmental responses while also proving their utility for key regulator identification.</p> / Dissertation

Suite à l’interdiction de l’utilisation des antibiotiques facteurs de croissances dans l’alimentation animale en 2006, des méthodes alternatives sont proposées aux éleveurs, notamment les phytobiotiques. Cependant, l’efficacité de ces molécules, telle que décrite dans la littérature, est variable, et leur modes d’action est mal connu. Nous avons pu mettre en évidence un effet important des conditions d’élevage dans la réponse des poulets aux deux modèles de phytobiotiques étudiés. Ils améliorent les performances zootechniques des animaux placés dans des conditions défavorables à leur croissance. Dans des conditions très dégradées, l’utilisation couplée de phytobiotiques portant des activités biologiques variées s’est avéré plus efficace. De plus, les modèles étudiés comprenant de nombreuses molécules exerçant une activité antibactérienne in vitro, nous avons étudié in vivo la réponse du microbiote digestif à leur ingestion par l’animal. Des modifications du microbiote digestif ont été observées et pourraient en partie expliquer l’amélioration de leur croissance. / The banning of antibiotic growth promoters for livestock feeding led to the development of several alternatives, including phytobiotics. However, their efficiency as growth promoters is inconstant between scientific studies and their mechanisms of action are poorly known. In the present work, the rearing conditions strongly affect the efficiency of two phytobiotics models. They improved the chickens’ growth performance when the rearing conditions were unfavorable to the growth. When strongly deteriorated, the combination of phytobiotics showing various biological activities was more efficient. As the phytobiotics used in the present study contains numerous molecules with an in vitro antibacterial activity, the impact of those phytobiotics on chickens’ digestive microbiota was studied in vivo. Changes in chickens’ digestive microbiota were observed which could partly explain the chickens’ growth improvement.

Memoria para optar al Titulo Profesional de Médico Veterinario / Escherichia coli es una bacteria comensal presente en la microbiota intestinal normal de las aves, la cual, es utilizada como bacteria indicadora de resistencia antimicrobiana en los programas de vigilancia. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la terapia con florfenicol sobre los patrones de susceptibilidad en cepas de E.coli provenientes de la microbiota intestinal de aves de postura. Se utilizaron 14 pollas raza Leghorn de 1 día de edad, las que fueron sometidas a un muestreo inicial para analizar sus niveles basales de susceptibilidad bacteriana; dicho grupo se denominó Grupo control I (GCI). Posteriormente, se asignaron a dos grupos: Grupo Control II (GCII), sin tratamiento y Grupo Florfenicol (GF), que recibió tratamiento con florfenicol (dosis: 30mg/kg p.v. durante 7 días, mediante sonda gástrica). Se aislaron a partir de muestras cloacales, 112 cepas en el GCII y 86 cepas en el GF. Se analizó, mediante pruebas de Concentración Inhibitoria Mínima la sensibilidad de E. coli frente a florfenicol, tilosina, eritromicina, ciprofloxacino, amikacina, gentamicina, ampicilina, tetraciclina y cloranfenicol. Se registraron altos niveles de resistencia en ambos grupos a florfenicol, tilosina y eritromicina, mientras que amikacina y gentamicina presentaron bajos niveles de resistencia. Hubo una asociación significativa (p ≤0,05) entre el uso de florfenicol y la modificación de los patrones de susceptibilidad en cepas de E. coli, específicamente frente a amikacina (χ²=5,43), tetraciclina (χ²=16,8), gentamicina (χ²=6,35), ciprofloxacino (χ²=24,1) y cloranfenicol (χ²=3,91)

Memoria para optar al Titulo Profesional de Médico Veterinario / La resistencia bacteriana es una consecuencia de los procesos evolutivos propios de los microorganismos, que ha ido aumentando junto con el uso de los antimicrobianos. Una de las bacterias utilizadas en los programas de monitoreo de resistencia bacteriana en animales de producción es Escherichia coli, especie ubicua en el tracto intestinal y que puede además comportarse como bacteria patógena, tiene la capacidad potencial de actuar como reservorio de genes de resistencia que pueden ser transferidos a otro tipo de bacterias. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la terapia con tilosina sobre la sensibilidad de cepas de E. coli aisladas de la microbiota intestinal de aves de postura. Se utilizaron 16 pollitas de un día de edad divididas en dos grupos iguales: grupo control (grupo I) y grupo tratado con tilosina (grupo II). Se tomaron muestras de heces semanales desde la primera a la octava semana de edad y se realizó el tratamiento con tilosina en el grupo II durante la segunda semana. De cada muestra se aislaron dos cepas para determinar las Concentraciones Mínimas Inhibitorias (CIM) frente a nueve antimicrobianos. Los resultados obtenidos en el grupo II mostraron un aumento significativo (p≤0,05) de la resistencia bacteriana frente a ampicilina, cloranfenicol, ciprofloxacino, amikacina y tetraciclina. Además, se encontró multiresistencia en las cepas aisladas de ambos grupos, siendo el patrón florfenicol/cloranfenicol/tilosina/ciprofloxacino/ tetraciclina/eritromicina el más observado en el grupo I y a éstos se sumó ampicilina en el grupo II. Los datos obtenidos en el grupo control, demostraron que existe un alto nivel de resistencia intrínseco en cepas de E. coli, el cual aumenta con el uso de tilosina en dosis terapéutica. Estos resultados podrían servir para instaurar programas de vigilancia de resistencia bacteriana y fomentar el uso prudente de estos fármacos en planteles de gallinas ponedoras, considerando fundamentalmente los niveles basales de sensibilidad bacteriana

Memoria para optar al Título Profesional de Médico Veterinario / La resistencia bacteriana se ha convertido en una preocupación creciente para la salud pública a nivel mundial. Se genera por la presión seleccionadora que ejercen los antimicrobianos y en particular por su uso inadecuado. Los sistemas de producción animal son una fuente importante de bacterias resistentes que son potencialmente transmisibles al hombre. Cepas E. coli son utilizadas como bacterias indicadoras de resistencia bacteriana en los programas de vigilancia, ya que son representativas de poblaciones bacterianas y actúan como reservorios de genes de resistencia. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de los tratamientos con enrofloxacino, oxitetraciclina, florfenicol y tilosina en gallinas ponedoras sobre los perfiles de sensibilidad de 566 cepas E. coli aisladas de la microbiota intestinal de 75 aves provenientes de dos predios de la Región Metropolitana. Los perfiles de sensibilidad se determinaron a través de la prueba fenotípica de Kirby Baüer frente a un panel de 11 antimicrobianos. Se determinó que la resistencia a doxiciclina, ciprofloxacino, cloranfenicol y sulfametoxazole-trimetoprim fue mayor en gallinas tratadas con tilosina en comparación a las gallinas que no recibieron tratamiento (p < 0,05). En conclusión, la administración de tratamientos antimicrobianos puede seleccionar bacterias resistentes a antimicrobianos que no están relacionados a los administrados. De esta manera, el uso prudente de antimicrobianos en animales productores de alimentos es algo fundamental para prevenir el aumento de la resistencia bacterian

Memoria para optar al Titulo Profesional de Médico Veterinario / La composición de la microbiota de las aves depende de varios factores, entre los que se encuentra el uso de anitimicrobianos. Los antimicrobianos pueden influir en el equilibrio de la microbiota intestinal de las aves, así como también favorecen la aparición de cepas resistentes a este tipo de fármacos. En este estudio, el objetivo fue evaluar el efecto de la terapia con oxitetraciclina sobre algunas bacterias que componen la microbiota intestinal y la selección de cepas resistentes a los antimicrobianos en aves de postura. Se distribuyeron al azar treinta aves de postura de 25 semanas en dos grupos experimentales: grupo I (control) no recibió tratamiento y grupo II recibió oxitetraciclina por 10 días. Se realizó un análisis cuantitativo de los cambios producidos en las poblaciones de Lactobacillus spp, y de las bacterias indicadoras E. coli y Enterococcus spp. Para estas dos últimas bacterias, se establecieron patrones de resistencia a los antimicrobianos. Los resultados muestran que el tratamiento con oxitetraciclina afectó negativamente a las poblaciones de E. coli y Enterococcus spp, y no tuvo efectos significativos sobre los Lactobacillus spp. Ambos grupos experimentales presentaron elevados niveles de resistencia a tetraciclinas. El fenómeno de multiresistencia fue más frecuente en cepas de E. coli que en las de Enterococcus spp. De acuerdo a estos resultados, se puede concluir que el uso de tetraciclina disminuyó el número de E. coli y Enterococcus spp., y además que existe un importante porcentaje de resistencia previa en las cepas estudiadas, por lo que es aconsejable que estos estudios se realicen en aves que no hayan tenido exposición previa a antimicrobianos

Orientador: Aulus Cavalieri Carciofi / Banca: Marita Vedovelli Cardozo / Banca: Márcia de Oliveira Sampaio Gomes / Banca: Thaila Cristina Putarov / Banca: Lilian Rose Marques de Sá / Resumo: O presente estudo avaliou e comparou a composição da microbiota associada à mucosa gastrointestinal de cães adultos e idosos, alimentados com rações contendo proteína de origem animal ou vegetal e fibras de diferentes fermentabilidades. O estudo também comparou a composição da microbiota associada a mucosa do duodeno, jejuno e cólon. O ensaio seguiu esquema fatorial 3 x 2, com três rações e duas idades. Foram utilizados 18 cães adultos (2,6 ± 0,9 anos) e 18 cães idosos (10,2 ± 1,0 anos). Foram produzidas três dietas: dieta NFF com fibra insolúvel não fermentável a base de cana-de-açúcar e farinha de vísceras de frango; dieta FF com polpa de beterraba, fibra fermentável e parcialmente solúvel, e farinha de vísceras; dieta SM com 30% de farelo de soja em substituição a farinha de vísceras de frango. Os animais foram submetidos a 30 dias de adaptação à dieta e nos dias 31 e 32 foram realizadas as endoscopias e colonoscopias para coleta de fragmentos do duodeno, jejuno e colon, para posterior análise da microbiota associada à mucosa gastrointestinal através do sequenciamento Illumina. Os dados foram avaliados por análise de variância e médias comparadas pelo teste de Tukey. Dados sem destibuição normal foram submetidos a transformação logarítmica na base 10, log (x + 1) ou raiz quadrada antes da análise estatística, e quando necessário submetidos ao teste não paramétrico de Kruskal-Wallis. A avaliação das dietas e do efeito da idade sobre a mucosa do cólon demonstraram que cães i... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The present study evaluated and compared the microbiota composition associated with gastrointestinal tract mucosa of adult and elderly dogs, fed with animal or vegetable protein and fiber of different fermentabilities. The study also compared the composition of the microbiota associated with the mucosa of the duodenum, jejunum and colon The assay followed a 3 x 2 factorial scheme, with three rations and two ages, generating six experimental treatments. Three blocks of 12 dogs each were used, six adult dogs (2.6 ± 0.9 years) and six elderly (10.2 ± 1.0 years). The experimental diets were: diet with non-fermentable insoluble fiber based on sugarcane (NFF) and chicken offal meal; Diet with 30% of soybean meal (SM), replacing the flour of chicken viscera; Diet with fermentable and partially soluble fiber based on beet pulp (FF). Each block was structured as follows: day one to day 30 adaptation to the diet; day 31 and 32 endoscopies and colonoscopies with collection of fragments of the duodenum, jejunum and colon, for further analysis of microbiota associated to the gastrointestinal mucosa by Illumina sequencing.The data was evaluated by analysis of variance by the SAS MIXED procedure. Averages were compared by the Tukey test (P <0.05). Data without normal staining were submitted to log 10 base transformation, log (x + 1) or square root before statistical analysis, and when necessary submitted to non-parametric Kruskal-Wallis test. The evaluation of diets and age effect on colon ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Fabiana Pilarski / Coorientador: Geert Wiegertjes / Banca: Marianna Vaz Rodrigues / Banca: Fábio Sabbadin Zanuzzo / Banca: Leonardo Susumu Takahashi / Banca: Geovana Dotta Tamashiro / Resumo: O β-glucano é uma molécula estudada como aditivo alimentar na piscicultura há vários anos, sendo descritos na literatura como imunoestimulante e atuando positivamente de diversas formas, como no crescimento, resistência aos patógenos, expressão dos genes do sistema imune inato, entre outros parâmetros. No presente estudo, diferentes abordagens de utilização com diferentes moléculas de β-glucanos foram avaliadas. No primeiro estudo, avaliamos os efeitos do banho de solução de β-glucano (100 mg L-1) durante 8 dias, após o período de exposição ao β-glucano foi avaliado o desempenho (massa e comprimento) das larvas de tilápia do Nilo. O segundo estudo nos possibilitou avaliar o potencial de dois β-glucanos de leveduras residuais provenientes da fermentação alcoólica. Os peixes foram alimentados durante 21 dias com 1 g kg-1 de β-glucano e desafiados com Aeromonas hydrophila inativada. No terceiro estudo avaliamos a composição intestinal bacteriana de pacus alimentados com dois diferentes β-glucanos de leveduras provenientes do processo de fermentação alcoólica. Para avaliar a diversidade bacteriana intestinal, os peixes foram alimentados por 21 dias com 1 g kg-1 de β-glucano, o DNA da microbiota intestinal extraído e realizado o sequenciamento (16S rDNA) utilizando a plataforma Illumina MiSeq. Os resultados do primeiro experimento demonstraram que as larvas incubadas com β-glucano apresentaram melhor desempenho, sendo maiores e mais pesadas que às do tratamento controle. Os result... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: β-glucan is a molecule studied as a feed additive in fish farming for several years and is described in literature as immunostimulating, and acting positively in several ways, such as growth, resistance to pathogens, expression of innate immune system genes, among other parameters. In the present study, different approaches of use with different β-glucan molecules were evaluated. In the first study, we evaluated the effects of β-glucan bath solution (100 mg L-1) for 8 days, after the exposure period to β-glucan we evaluated the performance (mass and length) of Nile tilapia larvae. The second study allowed us to evaluate the potential of two yeast β-glucans from alcoholic fermentation. Fish were fed for 21 days with 1 g kg -1 of β-glucan and challenged with inactivated Aeromonas hydrophila. In the third study we evaluated the bacterial intestinal composition of pacu fed with two different yeast β-glucans from the alcoholic fermentation process. To evaluate intestinal bacterial diversity, the fish were fed during 21 days with 1 g kg -1 of β-glucan, the DNA of intestinal microbiota was extracted and sequencing (16S rDNA) was performed using the Illumina MiSeq platform. The results of the first experiment demonstrated that the larvae incubated with β-glucan presented better performance, being bigger and heavier than those of the control treatment. The results of our second study indicated that one of the β-glucans obtained from residual yeasts from the alcohol production evaluate... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

L’étude du microbiote digestif est un enjeu important de recherche en microbiologie. La première partie de cette thèse porte sur la recherche au sein du microbiote digestif de nouveaux antibactériens, qui apparait comme une des pistes clés dans la lutte contre la résistance aux antibiotiques. Les trois quarts des antibiotiques sont des produits naturels, ou dérivés, sécrétés par des microorganismes de l’environnement. Comme lui, le microbiote digestif représente un écosystème complexe où règne une grande compétition. Nous avons recherché des antagonismes de culture dans le microbiote digestif contre les bactéries les plus pathogènes pour l’homme. Nous avons trouvé une inhibition de S. aureus par P. avidum, de E. cloacae par B. fragilis, E. dispar, L. delbruckii, P. acidipropionici, S. equinus, S. gallolyticus, et enfin de E. aerogenes par B. vulgatus et E. dispar. Nous avons également trouvé des clusters de gène de métabolites secondaires dans le génome de ces bactéries. Ce travail préliminaire confirme que le microbiote digestif est une source potentielle de nouveau antibactériens. En dépit de l’explosion du nombre d’espèces isolées dans le microbiote digestif grâce à la culturomics, certaines restent fastidieuses à cultiver. Nous avons analysé par métagénomique et culturomics une selle avant et après incubation anaérobie en présence de 5% de rumen et 5% de sang de mouton. Ce travail montre une dynamique de croissance des bactéries très hétérogène. Le milieu d’enrichissement utilisé était efficace et permettait la culture d’un plus grand nombre d’espèces bactériennes. Ce travail apporte des éléments nouveaux permettant l’optimisation de cette étape de culturomics. / Gut microbiota is a major health concern for microbiologists. Its alterations were previously related to diseases. In the first step of this thesis, we have searched for new antimicrobials within the gut microbiota. Indeed, antibiotic resistance is a global health concern and research for new antibiotics is a cornerstone for fight against it, according to the WHO. Three quarter of all current antibiotics are natural products, or derived from them, synthesised by bacteria and fungi from soil. Gut microbiota is another complex ecosystem with strong competition. We have searched for antagonism in the gut microbiota species against most human pathogenic species. We found an inhibition of growth of S. aureus by P. avidum, of E.cloacae by B. fragilis, E. dispar, L. delbruckii, P. acidipropionici, S. equinus, S. gallolyticus,and an inhibition of E. aerogenes by B. vulgatus and E. dispar. We also found BGCs for all these species. This preliminary work confirm that gut microbiota is a potential source for new antibiotics. Despite the explosion of bacterial species isolated from gut, some fastidious species remains difficult to grow. We performed a metagenomic and culturomics analysis of a fresh stool sample before and after incubation into an anaerobic blood bottle supplemented with sheep blood and rumen fluid. This medium used in culturomics for enrichment was effective, allowing the isolation of higher number of species. This work show that the dynamic growth of bacteria is very variable. This work brings some precisions in the dynamic of bacterial growth that could improve the culturomics process.

Les infections digestives à Clostridium difficile nécessitent une première étape de colonisation de l’écosystème intestinal. Avant l’âge de deux ans, la colonisation par C. difficile est fréquente mais paradoxalement le plus souvent asymptomatique. Nous avons montré que plus d’un tiers des enfants de 0-3 ans, et plus de 70% de ceux de 7 à 9 mois (15% pour les souches toxinogènes), étaient porteurs sains de C. difficile à l’hôpital et dans la communauté. Deux périodes d’acquisition de C. difficile ont été identifiées : néonatale ou 3-6 mois. Les souches infantiles de C. difficile étaient identiques aux souches isolées chez l’adulte, faisant du jeune enfant un réservoir potentiel de souches infectieuses. Nous avons également montré par méthode moléculaire que des changements en espèces dominantes du microbiote étaient associés à la colonisation par C. difficile. Bifidobacterium longum caractérisait le microbiote des enfants non colonisés, et pourrait participer à la résistance à la colonisation par C. difficile. / Gastrointestinal infections with Clostridium difficile require a first step of colonization of the intestinal ecosystem. Under the age of two years, C. difficile colonization is frequent but paradoxically most often asymptomatic. We have shown that more than a third of children 0-3 years and more than 70% of those from 7 to 9 months (15% for toxigenic strains) were healthy carriers of C. difficile in the hospital and in the community. Two C. difficile-acquisition periods were identified: neonatal or 3-6 months. The C. difficile strains from infants were identical to strains isolated from adults, making infants a potential reservoir of infectious strains. We also showed by molecular method that changes in dominant species of the microbiota were associated with colonization by C. difficile. Bifidobacterium longum characterized the microbiota of children not colonized by C. difficile, and could be involved in the colonization resistance process.