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.

L’infection broncho-pulmonaire représente le problème majeur des malades atteints de la mucoviscidose. Plusieurs bactéries sont connues depuis des dizaines années comme les principaux agents responsables de ces infections (par exemple Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Burkholderia cepacia, Achromobacter xylosoxidans…). Récemment, certains genres fongiques notamment les champignons filamenteux (comme Aspergillus, Scedosporium…) ont été identifiés comme des pathogènes émergeants ou ré-émergeants pouvant être responsables d’infection invasive. Ainsi, la détection des microorganismes impliqués dans ces colonisations et/ou infections respiratoires demeure importante sur le plan physiopathologique et clinique.Si la culture microbiologique reste la méthode la plus utilisée à ce jour pour le diagnostic des infections microbiennes, elle ne permet pas d’identifier les microbes non-cultivables ou difficiles à cultiver. Depuis quelques années, grâce au développement de la technique moléculaire de séquençage à haut-débit (next generation sequencing ou NGS), plusieurs études ont montré que l’écologie microbienne du poumon des patients atteints de la mucoviscidose est très complexe et correspond à une flore poly-microbienne, appelée le microbiote pulmonaire, comprenant non seulement des bactéries mais également des micromycètes (levures et/ou champignons filamenteux) et des virus et phages. Une dysbiose (modification en abondance et diversité) de cette flore pourrait influencer la fonction respiratoire et l’état clinique du patient.Alors que le microbiome bactérien et son rôle en pathogenèse sont largement étudiés, peu d’études ont porté sur la composante fongique (mycobiote/mycobiome) du microbiote pulmonaire. Notre travail de thèse s’inscrit dans les différents projets développés au sein de l’axe de recherche « Microbiote pro- et eucaryote pulmonaire » coordonné par le Pr Laurence Delhaes dans l’équipe Biologie et Diversité des Pathogènes Eucaryotes Emergeants (BDPEE) dirigée par le Dr Eric Viscogliosi. Il se focalise sur l’analyse NGS du microbiote pro- et eucaryotique respiratoire chez les patients atteints de la mucoviscidose et notamment la comparaison de différentes approches méthodologiques en vue d’une optimisation et standardisation de la méthode.Dans un premier temps, nous présenterons une synthèse des connaissances actuelles d’une part des phénomènes de colonisations/infections fongiques chez les patients atteints de mucoviscidose et d’autre part dans le domaine du microbiote pulmonaire et surtout du mycobiote pulmonaire autour duquel notre équipe se focalise.2Dans un deuxième temps, nous avons travaillé à mieux adapter l’approche NGS aux études du microbiote pulmonaire dans la mucoviscidose. En effet, le séquençage à haut-débit est une technique puissante mais pour laquelle des biais peuvent être introduits à de nombreuses étapes méthodologiques. Un des biais les plus importants est que l’approche NGS ne permet pas de différencier les microorganismes vivants, des cellules mortes ou endommagées, ni de l’ADN extracellulaire. Dans le contexte de notre travail –celui du microbiote pulmonaire chez des patients atteints de mucoviscidose et souvent exposés aux antibiotiques par voie intraveineuse à forte dose, l’analyse NGS pourrait évaluer incorrectement l’abondance et la diversité de ce microbiote pulmonaire. Un prétraitement des échantillons par propidium monoazide (PMA), qui permet de cibler sélectivement l’ADN des cellules vivantes, pourrait être une solution pour palier à cette limite. Notre étude avait donc comme objectif de déterminer si un prétraitement par PMA des expectorations modifiait le microbiote pro- et eucaryote pulmonaire analysé par NGS. Nous discutons l’intérêt et la relevance clinique de cette approche « PMA - NGS » permettant une quantification isolée des microorganismes vivants dans le contexte de la mucoviscidose. / Chronic pulmonary infection results in an irreversible decline in lung function in patients with cystic fibrosis (CF). While several bacteria are known as main causes for these infections (for example: Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Burkholderia cepacia, Achromobacter xylosoxidans...), more recently some fungal genera including filamentous fungi (such as Aspergillus, Scedosporium...) have also been identified as emerging or re-emerging pathogens able to cause invasive mycosis. Thus, the identification of the microorganisms involved in the respiratory colonizations and/or infections has become essential.Still now culture methods remain the gold standard for diagnostic of microbial infections. However, it could not identify non-culturable or difficult-to-cultivate microorganisms. Thanks to the development of high-throughput sequencing (next generation sequencing or NGS), recent studies have shown that the lung of patients with CF is a complex poly-microbial flora, also called the CF lung microbiota, which includes not only bacteria but also fungi (yeast and/or filamentous fungi), and viruses and phages. Dysbiosis (loss of abundance and/or diversity) of the lung microbiota has been associated with the patient's decreased lung function and poor clinical status.While lung bacteriota and its role in pathogenesis have widely been studied, few research studies focus on the fungal component (mycobiota/ mycobiome) of the lungs. Our thesis (PhD work) focuses on NGS analysis of pro- and eukaryotic lung microbiota in CF patients, in particular on the comparison of different methodological approaches to optimize and standardize the NGS protocol. This project has been developed under the supervision of Pr. Laurence Delhaes in the “Biology and Diversity of Eukaryotic Emerging Pathogens” team directed by Dr. Eric Viscogliosi.Firstly, we present a state of art on the current knowledge on the fungal colonization/infections risk in CF as well as the development of new concepts of lung microbiota and lung mycobiota on which our team focuses.Secondly, we applied the NGS approach to study the pro- and eukaryotic microbiota in the sputum samples of CF patient lung. Indeed, NGS is a powerful technique that may introduce biases on numerous methodological steps. One of the most important biases is that this technique could not differentiate among the living microorganisms, the dead or damaged cells, and the extracellular DNA. In the context of the CF lung microbiota which is often exposed to high-dose intravenous antibiotics, the analysis by NGS might evaluate4inaccurately the abundance and the diversity of the lung microbiota. Pretreatment of samples by propidium monoazide (PMA), which can target selectively the DNA of viable cells, could be a solution to overcome this limitation. Our study aimed to determine whether a sample pretreatment with PMA modified the lung pro- and eukaryotic microbiota analyzed by NGS. We discuss the clinical relevance of this approach "PMA - NGS" in the context of CF patients to a better quantification of living microorganisms.

Les oomycètes phytopathogènes ont co-évolué avec les microbiotes des plantes hôtes. Il en résulte la formation de biofilms et des réseaux complexes d’interactions dont nous commençons juste à comprendre l’incidence sur la biologie et la virulence des oomycètes. Déterminer la nature de ces interactions et leur rôle dans le contexte d’une infection est aujourd’hui un enjeu cognitif qui concerne la caractérisation des mécanismes moléculaires et communautaires sous-jacents. C’est également une opportunité en termes d’innovation pour élaborer des méthodes de lutte alternative à l’usage de fongicides. Dans ce contexte, ce travail de thèse a consisté à étudier, d’une part, la formation de biofilm chez Phytophthora parasitica, un oomycète polyphage et tellurique, ainsi que, d’autre part, les interactions au sein de ce biofilm entre P. parasitica et le microbiote procaryote rhizosphérique de la plante hôte Solanum lycopersicum. L’analyse du génome de P. parasitica et du transcriptome du biofilm a conduit à la caractérisation d’une nouvelle famille de mucines restreinte à la lignée des oomycètes, les protéines MUCL. Ces 315 protéines sécrétées (25-30 kDa) sont réparties en 15 groupes et possèdent deux domaines : un domaine hautement conservé de fonction inconnue ; un domaine caractéristique des mucines, riche en résidus Sérine et Thréonine avec de très nombreux sites putatifs d’O-glycosylation. Chez P. parasitica, les 3 gènes PPMUCL1/2/3 sont exprimés et co-régulés spécifiquement au stade biofilm. / The interactions between a pathogen and the host surface resident microbiota are critical to disease outbreak. These interactions shape the distribution, the density and the genetic diversity of inoculum. However for most plant pathogens how each of these interactions acts on disease as a single one or as a member of a functional network remains to be specified. This issue is addressed here through the analysis of two types of interactions involving the polyphagous oomycete P.parasitica : (i) the intraspecific interaction that leads to monospecific biofilm formation by P. parasitica zoospores on plant surface; (ii) the interspecific interactions that occur between P. parasitica biofilm and the prokaryotic microbiota of Solanum lycopersicum rhizosphere. The biology of monospecific biofilm is investigated through the characterization of MUCL, a new oomycete-specific Mucin-like Protein family. Gene profiling, biochemical and immunohistological analyses define the extent of this family and lead to identify three members, PPMUCL1/2/3, as residing in P. parasitica biofilm. The Phytophthora parasitica-Microbiota interaction is explored using first a metagenomic approach. Two microbial metagenomes derived from a soil of a tomato greenhouse is defined and compared after 16S RNA gene sequencing: M1 which corresponds to the sub-rhizospheric microbiota able to colonize the roots of axenic tomato seedlings; M2, the sub-microbiota able to colonize the tomato seedling roots previously coated with P. parasitica monospecific biofilm. A representative collection of microorganisms from M2 were also obtained through in vitro selection on a medium prepared from P. parasitica extract.

Les bactéries du phylum Bacteroidetes, classe Bacteroidia, sont parmi les plus importantes dans microbiotes gastrointestinaux des humains et d'autres mammifères. La bouche, entrée du tube digestif, est un environnement avec des sites anatomiques variés, auxquels s'associent des microbiotes de composition différente. L'union de la gencive et des dents, le sillon gingivo-dentaire ou sulcus, est un site de dépôt d'un biofilm complexe appelé plaque dentaire. Une bactérie de ce phylum, Porphyromonas gingivalis, est capable de perturber le système immunitaire humain et de produire un déséquilibre du biofilm oral également nommée dysbiose. Ceci déclenche la formation de la poche parodontale, un creusement pathologique du sulcus, et l'apparition de la parodontite. D’autres espèces du genre Porphyromonas sont également associées à la parodontite notamment chez les canidés. Les populations de P. gingivalis sont panmictiques et la plasticité de leurs génomes importante. La bioinformatique peut aider à identifier les causes de la mosaïcité des génomes de cette bactérie, à étudier les facteurs de virulence au niveau du genre bactérien pour expliquer l'existence d'espèces pathogènes et d'autres commensales et à décrire la dysbiose liée à la parodontite. La génomique comparative de P. gingivalis a démontré une corrélation entre le nombre de contigs dans les génomes draft de cette espèce et les répétitions génomiques, notamment des séquences d'insertion. Nous avons re-séquencé, re-assemblé et re-annoté trois souches de référence de cette bactérie qui avaient des génomes complets, en utilisant un séquençage en long-read. Nous avons mis en évidence des erreurs d'assemblage sur les trois génomes publiés, que nous avons corrigé. Une étude du pangénome de ces trois souches montre un génome core important. La plasticité de l'espèce serait donc plus dans l'organisation du génome que dans les différentes capacités de codage. Une sous partie du génome core, dont les gènes ont un pourcentage d'identité nucléotidique plus faible que la plupart (génome core variant) est intéressante pour expliquer les différences phénotypiques de ces bactéries. Nous avons étudié la répartition d'un facteur de virulence, les fimbriae, structures d'adhésion, au sein du genre Porphyromonas et lié les loci à la phylogénie et au caractère pathogène des espèces. Finalement, une description de la dysbiose qui a lieu lors d'une parodontite est faite par une analyse du microbiote de patients atteints de parodontite et d'individus sains. Les genres prépondérants lors des deux états sont mis en évidence. Au cours de ces travaux, nous montrons l'importance de la biocuration et sa valeur ajoutée dans les travaux de génomique et bioinformatique en général. Seulement en faisant ce travail lent et lourd de biocuration, les réponses apportées aux questions biologiques seront pertinentes. / Bacteria of Bacteroidetes phylum, Bacteroidia class, are amongst the more important in gastrointestimal microbiota, either human or from other mammals. The mouth, digestive tube entry, is an environment with varied anatomic sites, each having a particular microbiota with different composition. The union between gingiva and teeth, the gingival sulcus, is a site for biofilm (dental plaque) formation and accumulation. Porphyromonas gingivalis, a bacterium from this phylum, can modulate the inmune system and produce an oral biofilm desequilibrium called dysbiosis. This triggers the formation of a periodontal pocket, a pathological deepening of the gingival sulcus, and the emergence of periodontitis. Other Porphyromonas species are also associated to periodontitis, mainly in canids. P. gingivalis populations are panmictic and their genomes are highly plastic. Bioinformatics can help to identify the causes of this genomic mosaicity, to study Porphyromonas virulence factors in order to explain why some species are pathogens and other are commensal, and to describe the dysbiosis linked to periodontitis. P. gingivalis comparative genomics showed a correlation between the number of contigs in draft genomes and genomic repeats, mainly insertion sequences. We resequenced, reassembled and reannotated three reference strains of this bacterium that already had complete published genomes, using long-read sequencing. We showed that misassemblies were present in the three published genomes, and we corrected them. A pangenome study of the three strains showed that the core genome is preponderant. The species plasticity might be related more to the genome organization than to different coding capacities. A subpart of th core genome, with genes having a nucleotidic identity percentage lower than the majority (variable core genome), is interesting for explaining the phenotypic differences of bacteria. We analysed the repertoire of a virulence factor, fimbriae, adhesion structures, in the Porphyromonas genus to link the loci to phylogeny and pathogenicity of its species. Finally, we described the dysbiosis occuring with periodontitis, analysing gingival microbiota of patients having the illness and healthy individuals. Preponderant genera in both states are highlighted. With this work, we demonstrate the importance of biocuration and its added value for genomic and bioinformatic studies in general. Only with this slow and arduous work, the answers to biological questions will be relevant.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:33:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-15Bitstream added on 2014-06-13T19:44:13Z : No. of bitstreams: 1 sterzo_ev_dr_jabo.pdf: 1284040 bytes, checksum: 1b92a11284babaa3c1ccc125e04e5893 (MD5) / O presente estudo teve por objetivo descrever as alterações morfológicas ocorridas nos cecos de pintos de corte, machos e fêmeas, tratados com Microbiota Cecal (MC) antes e após infecção por Salmonella enterica enterica sorovar Enteritidis (SE) durante a primeira semana de vida. No 1º dia de vida, os pintos foram tratados com MC antes e depois da infecção por SE. Durante todo o período experimental as condições clínicas, assim como a taxa de mortalidade foram observadas. No 1º, 3º, 5º e 7º dias pós infecção (dpi) quatro aves de cada sexo/tratamentos foram sacrificadas por meio de deslocamento cervical para obtenção de amostras do ceco para análises morfológicas (histologia e microscopia eletrônica de varredura), morfométricas e contagem do número de células inflamatórias e células caliciformes PAS+ e AB+. Os dados mostraram alguns episódios de diarréia e quadros de depressão nos pintos infectados com SE no 5º e 7º dpi; nesse período não foi observada mortalidade. No tocante às análise morfológicas, os pintos infectados por SE respondem ao processo infeccioso com um processo inflamatório agudo no 1º dpi, e a partir do 3º dpi, o processo se cronifica. A Microbiota Cecal (MC) antes da infecção, evita as alterações morfofuncionais causadas pela bactéria nos cecos dos pintos de corte, além disso, a MC induz a proliferação de células caliciformes PAS+ e AB+ e, conseqüentemente aumenta a produção de muco, sendo um fator de proteção ao epitélio cecal / This study aimed to describe the morphological changes occurred in the caecu, of males and females broiler chickens treated with Cecal Microbiote (CM) before and after the infection with Salmonella enterica enterica serovar Enteritidis (SE) during the first week of life. On the first day of life, chickens were treated with CM before and after the infection with SE. Throughout the experimental period, the clinical conditions as much as the mortality rates were observed. On 1st, 3rd, 5th and 7th days post infection (dpi), four birds of each sex/treatment were slaughtered by cervical dislocation in order to obtain samples from the caecum for morphological analysis (histology and scanning electron microscopy), morphometrical analysis and counting of the number of inflammatory and goblet cells PAS+ and AB+. The data showed some diarrhea episodes and depression symptoms in the chickens infected with SE on 5th and 7th dpi; in this period it was not observed any mortality. Concerning the morphological analysis, the chicks infected with SE respond to infectious process with and acute inflammatory process on 1st dpi and after the 3rd dpi the process gets chronicle. The Cecal Microbiote (CM) prior to infection avoid the morphological and functional alterations caused by the bacteria in broiler chickens caecum, in addition, the CM induces the proliferation of goblet cells PAS+ and AB+ and consequently increases mucus production being a protection factor to the caecum epithelium

Orientador: Isabel Cristina Boleli / Banca: Adriano Sakai Okamoto / Banca: Ana Maria Iba Kanashiro / Banca: Antonio Carlos Alessi / Banca: Maria Rita Pacheco / Resumo: O presente estudo teve por objetivo descrever as alterações morfológicas ocorridas nos cecos de pintos de corte, machos e fêmeas, tratados com Microbiota Cecal (MC) antes e após infecção por Salmonella enterica enterica sorovar Enteritidis (SE) durante a primeira semana de vida. No 1º dia de vida, os pintos foram tratados com MC antes e depois da infecção por SE. Durante todo o período experimental as condições clínicas, assim como a taxa de mortalidade foram observadas. No 1º, 3º, 5º e 7º dias pós infecção (dpi) quatro aves de cada sexo/tratamentos foram sacrificadas por meio de deslocamento cervical para obtenção de amostras do ceco para análises morfológicas (histologia e microscopia eletrônica de varredura), morfométricas e contagem do número de células inflamatórias e células caliciformes PAS+ e AB+. Os dados mostraram alguns episódios de diarréia e quadros de depressão nos pintos infectados com SE no 5º e 7º dpi; nesse período não foi observada mortalidade. No tocante às análise morfológicas, os pintos infectados por SE respondem ao processo infeccioso com um processo inflamatório agudo no 1º dpi, e a partir do 3º dpi, o processo se cronifica. A Microbiota Cecal (MC) antes da infecção, evita as alterações morfofuncionais causadas pela bactéria nos cecos dos pintos de corte, além disso, a MC induz a proliferação de células caliciformes PAS+ e AB+ e, conseqüentemente aumenta a produção de muco, sendo um fator de proteção ao epitélio cecal / Abstract: This study aimed to describe the morphological changes occurred in the caecu, of males and females broiler chickens treated with Cecal Microbiote (CM) before and after the infection with Salmonella enterica enterica serovar Enteritidis (SE) during the first week of life. On the first day of life, chickens were treated with CM before and after the infection with SE. Throughout the experimental period, the clinical conditions as much as the mortality rates were observed. On 1st, 3rd, 5th and 7th days post infection (dpi), four birds of each sex/treatment were slaughtered by cervical dislocation in order to obtain samples from the caecum for morphological analysis (histology and scanning electron microscopy), morphometrical analysis and counting of the number of inflammatory and goblet cells PAS+ and AB+. The data showed some diarrhea episodes and depression symptoms in the chickens infected with SE on 5th and 7th dpi; in this period it was not observed any mortality. Concerning the morphological analysis, the chicks infected with SE respond to infectious process with and acute inflammatory process on 1st dpi and after the 3rd dpi the process gets chronicle. The Cecal Microbiote (CM) prior to infection avoid the morphological and functional alterations caused by the bacteria in broiler chickens caecum, in addition, the CM induces the proliferation of goblet cells PAS+ and AB+ and consequently increases mucus production being a protection factor to the caecum epithelium / Doutor

D’étiologie inconnue, les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin, telles que la maladie de Crohn ou la rectocolite hémorragique, semblent résulter d’une réaction immunitaire inappropriée vis-à-vis de la flore commensale chez des individus génétiquement prédisposés. De ce fait, la modulation du microbiote par des probiotiques, majoritairement des bactéries lactiques commensales (lactobacilles et bifidobactéries), représente une alternative thérapeutique intéressante et a déjà conduit à un certain nombre d’essais cliniques concluants. Cependant, les effets thérapeutiques des bactéries probiotiques se sont avérés spécifiques de la souche utilisée et les mécanismes d’action de ces micro-organismes restent encore méconnus. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés au rôle du peptidoglycane et de la voie de signalisation NOD2 dans les capacités anti-inflammatoires de certains lactobacilles probiotiques. Dans un modèle murin de colite expérimentale mimant la pathologie humaine, nous avons tout d’abord montré que les capacités protectrices de la souche anti-inflammatoire Lactobacillus salivarius Ls33 nécessitent la présence du récepteur NOD2. Ce récepteur reconnaissant les produits de dégradation du peptidoglycane, nous avons préparé du peptidoglycane hautement purifié de la souche Ls33 et montré que l’administration de ce composant, par voie intrapéritonéale ou orale, protège les souris de la colite expérimentale. Nous avons également mis en évidence que l’effet protecteur du peptidoglycane de Ls33 implique la production d’IL-10, la voie immunosuppressive de l’indoleamine 2,3-dioxygénase et le développement, au sein des ganglions mésentériques, de cellules dendritiques régulatrices CD103+ et de cellules T régulatrices CD4+FoxP3+. Nous avons montré que le peptidoglycane de Ls33 favorise, in vitro, la différentiation de cellules dendritiques naïves en cellules dendritiques productrices d’IL-10, capables de protéger, après transfert adoptif, les souris de la colite de façon NOD2-dépendante. Les capacités protectrices n’ayant pas été obtenues avec le peptidoglycane de la souche non anti-inflammatoire L. acidophilus NCFM, nous avons ensuite réalisé une analyse structurale des deux peptidoglycanes. Alors que les deux souches arborent le muropeptide M-tri-Lys-D-Asn, nous avons identifié un muropeptide additionnel libéré uniquement par Ls33, le M-tri-Lys. Bien que les deux muropeptides synthétiques activent NOD2 in vitro, seule l’administration systémique du M-tri-Lys protège les souris de la colite. Cette protection est dépendante du récepteur NOD2 mais ne nécessite pas la présence de l’adaptateur principal des récepteurs de type Toll ou TLR, MyD88. En conclusion, nos résultats indiquent que le peptidoglycane et certains de ses dérivés sont des composants actifs dans la fonctionnalité des lactobacilles probiotiques et représentent une nouvelle stratégie thérapeutique pour le traitement des maladies inflammatoires chroniques de l’intestin. / N genetically susceptible individuals, an inappropriate mucosal immune responseagainst the intestinal microbiota appears to be the principal mechanism leading to thepathogenesis of (including Crohn’s disease and ulcerativecolitis). Therefore, modulation of the luminal contents with probiotics, mainly represented bycommensal lactic acid bacteria (lactobacilli and bifidobacteria), represents an attractivetherapeutic alternative and has already led to successful clinical trials. However, theprotective effect of probiotic bacteria clearly depends on the strains used and the precisemechanisms of action of these microorganisms are still unknown.In this study, we investigated the role of peptidoglycan and NOD2 signalling in the antiinflammatorycapacity of selected probiotic lactobacilli.In a mouse model of experimental colitis mimicking human pathology, we first showedthat the protective capacity of the anti-inflammatory strain Lactobacillus salivarius Ls33require NOD2 signalling. Since this receptor senses peptidoglycan degradation products, weprepared highly purified peptidoglycan from Ls33 and showed that systemic as well as oraladministration of this component was able to rescue mice from experimental colitis. We alsodemonstrated that the protective effect of Ls33 peptidoglycan involved the production of IL-10, the immunosuppressive indoleamine 2,3-dioxygenase pathway and the expansion ofregulatory CD103+ dendritic cells and CD4+FoxP3+ regulatory T cells within mesentericlymph nodes. Furthermore, we showed that the IL-10-producing dendritic cells induced byLs33 peptidoglycan in vitro were able to protect mice from colitis in a NOD2-dependentmanner after adoptive transfer.Since the observed anti-inflammatory properties were not obtained with peptidoglycanderived from the non-anti-inflammatory strain L. acidophilus NCFM, we conducted astructural analysis of the two peptidoglycans. While the two strains exhibited the M-tri-Lys-DAsnmuropeptide, we identified an additional muropeptide released exclusively by Ls33, theM-tri-Lys. Although both synthetic muropeptides activated NOD2 in vitro, only systemicadministration of M-tri-Lys protects mice from colitis. This protective effect was NOD2-dependent but did not require the presence of MyD88, the main adapter used by Toll-likereceptors.In conclusion, our results indicate that purified peptidoglycan and specific derivedmuropeptides are active components in probiotic lactobacilli functionality and represent anew therapeutic strategy for treating inflammatory bowel diseases.

L’étude du microbiote digestif a connu un regain d’intérêt au début des années 2000, avec l’avènement des techniques moléculaires. La culturomics a démontré sa complémentarité depuis 2010 en réduisant une partie des biais des méthodes moléculaires. Une revue sur les techniques d’étude du microbiote digestif et l’analyse du microbiote des sujets africains. Les études de métagénomique en Afrique ont révélé une augmentation de la biodiversité, en particulier des Spirochaetes et des Prevotella chez les africains par rapport aux occidentaux. Sur les 1162 bactéries isolées par culturomics, 476 n'étaient pas africaines, 445 étaient communes et 241 étaient d’origine africaine dont 68 nouvelles espèces. Pour ma participation au travail de culturomics, 102750 colonies testées par MALDI-TOF,ont permis d'identifier 377 espèces incluant 40 nouvelles espèces,17 nouveaux genres et 2 nouvelles familles.Ces nouvelles espèces ont été décrites par taxonogenomics ou new species announcement.Les archaea méthanogènes ont une prévalence de 97,4% pour M. smithii et associés à des pathologies comme l’abcès du cerveau,les parodontites etc. La culture est fastidieuse et nécessitait une source extérieure d’hydrogène. Sous enceinte anaérobie, nous avons cultivé avec succès M. smithii à partir d’un milieu de culture liquide inoculé d’échantillon de selle. L’isolement en culture pure a été un succès sur milieu gélosé en réalisant une coculture avec Bacteroides thetaiotaomicron. Nous avons aussi testé avec succès la coculture de M. smithii avec d’autres bactéries productrices d’hydrogène connues. Les tests de chromatographie en phase gazeuse montraient que ces souches produisaient de l’hydrogène. / The study of the digestive microbiota was a renewed interest in the early 2000s, with the advent of molecular techniques. The culturomics has demonstrated its complementarity since 2010 by reducing some of the biases of molecular methods. A review on the techniques of studying the digestive microbiota and the analysis of the microbiota of African subjects. Metagenomic studies in Africa have revealed an increase in biodiversity, especially Spirochaetes and Prevotella among Africans compared to Westerners. Of the 1162 bacteria isolated by culturomics, 476 were non-African, 445 were common, and 241 were of African origin, including 68 new species. For my participation in the work of culturomics, 102750 colonies tested by MALDI-TOF, identified 377 species including 40 new species, 17 new genera and 2 new families. These new species have been described by taxonogenomics or new species announcement.Methanogenic archaea have a prevalence of 97.4% for M. smithii and associated with pathologies such as brain abscess, periodontitis and so on. The cultivation is tedious and required an external source of hydrogen. Under anaerobic enclosure, we successfully cultivated M. smithii from a liquid culture medium inoculated with a stool sample. The isolation in pure culture was a success on agar medium by performing a coculture with Bacteroides thetaiotaomicron. We have also successfully tested the co-culture of M. smithii with other known hydrogen-producing bacteria. Gas chromatographic tests showed that these strains produced hydrogen.

Le microbiote intestinal est constitué d’un écosystème complexe de microorganismes appartenant à différents règnes. Cependant, la majorité de ces microorganismes sont d’origine bactérienne. Par conséquent, de nombreuses études, y compris la présente, se concentrent sur l’étude des communautés bactériennes. Les microorganismes ont développé une relation mutualiste avec le corps humain et agissent de plusieurs manières sur sa santé. Une perturbation du microbiote intestinal, nommée dysbiose, est reliée au développement d’une multitude de problèmes de santé chez diverses espèces animales. La transplantation de microbiote fécal suscite l’intérêt dans le domaine de la médecine vétérinaire. La préparation et l’entreposage affectent la composition et la viabilité bactérienne des fèces destinées à la transplantation de microbiote fécal (TMF). Jusqu’à présent, il demeure l’absence d’un protocole vétérinaire pour effectuer la préparation et l’entreposage des transplants fécaux canins. Par conséquent, l’objectif de cette étude était de comparer la viabilité bactérienne d’échantillons fécaux en présence et en absence d’oxygène et d’effectuer la congélation à l’aide de deux cryoprotecteurs différents. Les hypothèses de ce projet étaient les suivantes : la préparation des échantillons en absence d’oxygène préservera la viabilité bactérienne, l’utilisation d’un cryoprotecteur contenant des antioxydants pour la congélation générera le meilleur taux de viabilité, et le microbiote de chaque individu n’aura pas la même capacité à résister aux effets de la préparation et de l’entreposage. Les fèces de 10 chiens en santé ont été collectées et immédiatement transférées à l’intérieur d’une chambre anaérobique. Des aliquotes de 1,8 g ont été diluées dans 7,2 ml d’un cryoprotecteur contenant du glycérol à 10% (Gly) ou des antioxydants (Cryo). Les échantillons ont été homogénéisés et filtrés en condition aérobique (Ae) et en condition anaérobique (An) à l’intérieur d’une chambre anaérobique, simulant la préparation de la TMF. Les échantillons ont été congelés à -20 °C durant 90 jours (F) pour l’évaluation des effets de l’entreposage. La viabilité bactérienne des échantillons a été déterminée à l’aide de la cytométrie de flux. L’analyse de la composition bactérienne chez les 10 donneurs de matières fécales a été réalisée par le séquençage de la région V4 du gène de l’ARNr 16S à l’aide de la plateforme Illumina MiSeq. Les échantillons non congelés, préparés en absence d’oxygène et dilués avec Cryo présentaient les plus grands taux de viabilité (66,78 %) par rapport aux autres groupes (p < 0,05). Les échantillons exposés à l’oxygène avaient une viabilité bactérienne inférieure (p < 0,01). Toutefois, les échantillons dilués avec Cryo présentaient une viabilité plus élevée (65,26 %) que les échantillons dilués dans Gly (55,20 % ; p < 0,001) en présence d’oxygène. La viabilité bactérienne a diminué en raison de la congélation des échantillons (p < 0,001). L’ensemble des échantillons frais avaient une viabilité médiane de 62,23 % et, à la suite de la congélation, elle était de 22,68 %. Cependant, les échantillons congelés à l’aide de glycérol avaient une viabilité plus élevée (30,61 % ; p < 0,001). Le genre Prevotella était fortement corrélé à la viabilité (R = 0,731 ; p < 0,05, R = 0,756 ; p < 0,05, R = 0,834 ; p < 0,01, R = 0,752 ; p < 0,05). Ces résultats indiquent que la viabilité bactérienne est optimale lors de l’utilisation de matières fécales en absence d’oxygène et lors d’une dilution à l’aide d’un cryoprotecteur contenant des antioxydants. La congélation a significativement réduit la viabilité bactérienne, mais le glycérol semble mieux préserver les bactéries. La présence de certaines espèces plus résistantes et l’impact de la composition du microbiote sur l’efficacité de la TMF nécessitent une enquête plus approfondie. / The intestinal microbiota is made up of a complex ecosystem of microorganisms belonging to different kingdoms. However, bacterial cells are much more numerous. Therefore, many studies, including the present one, focus on the study of bacterial communities. Microorganisms have developed a mutualistic relationship with the animal body and act in several ways on its health. A disturbance of the intestinal microbiota, called dysbiosis, is linked to the development of a multitude of health problems in various animal species. There is an emerging interest in the transplantation of fecal microbiota in veterinary medicine. Preparation and storage affect the quality of transplants intended for faecal microbiota transplantation (FMT). Considering the absence of a protocol in veterinary medicine, the objective of this study was to optimize bacterial viability during the preparation and storage of canine fecal transplants. The hypotheses of this project were that the preparation of samples in the absence of oxygen will preserve bacterial viability, that the use of a cryoprotectant containing antioxidants for freezing will yield the best viability rate and the microbiota of individuals does not have the same ability to withstand the effects of preparation and storage. Feces from ten healthy dogs were collected, and immediately transferred inside an anaerobic chamber. Aliquots of 1.8 g were diluted in 7.2 ml of a cryoprotectant containing glycerol (Gly) or antioxidants (Cryo). The samples were homogenized and filtered, simulating the TMF preparation. To evaluate the impact of oxygen on bacterial viability, the procedures were performed outside (Ae) and inside (An) the anaerobic chamber. Samples were frozen at -20°C for 90 days (F) to evaluate effect of freezing. The bacterial viability of samples was determined using flow cytometry. Analysis of the bacterial composition was performed by sequencing the V4 region of the 16S rRNA gene, using the Illumina MiSeq platform. Fresh samples prepared under anaerobiosis and diluted with Cryo had the highest viability (66.78%) compared to the other groups (p < 0.05). Bacterial viability was affected by oxygen (p < 0.01) but solutions prepared with Cryo had higher viability (65.26%) than samples diluted in Gly (55.20%; p < 0.001). Freezing decreased bacterial viability from 62.23% to 22.68% (p < 0.001). However, samples frozen using glycerol showed higher viability (30.61%; p < 0.001). The genus Prevotella was strongly correlated with viability (R = 0.731; p < 0.05, R = 0.756; p < 0.05, R = 0.834; p < 0.01, R = 0.752; p < 0.05). These results show that bacterial viability is optimal when preparing feces under anaerobic conditions and using a cryoprotectant containing antioxidants. If freezing is necessary, glycerol seems to preserve the bacteria better. The presence of some more resilient species and the impact of microbiota composition on the efficacy of TMF requires further investigation.

Le tube digestif héberge une communauté microbienne complexe, le microbiote intestinal, dont les capacités métaboliques sont plus riches et diversifiées que celles codées par le génome de l'hôte. L'implication du microbiote intestinal dans divers aspects de la physiologie de l'hôte, comme le métabolisme nutritionnel et l'immunité, est depuis longtemps étudiée. En revanche, l'action potentielle du microbiote sur le développement et le fonctionnement du cerveau constitue une nouvelle piste de recherche, encore peu explorée. Dans ce contexte, nous avons réalisé une première étude générale de l'action du microbiote intestinal sur le cerveau en comparant les fonctions sensori-motrices, le comportement de type anxieux, l'état d'activation de l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien et le profil cérébral des monoamines de rats F344 axéniques et conventionnels. Les résultats révèlent que, chez cette lignée particulièrement sensible au stress, l'absence de microbiote intestinal exacerbe le comportement de type anxieux et la réponse hormonale au stress, et atténue le métabolisme dopaminergique cérébral. Afin d'étudier par quel moyen le microbiote peut agir sur le cerveau, une seconde étude a été menée, ciblant un métabolite bactérien spécifique, l’indole, dont certains dérivés oxydés par le foie sont connus pour avoir des propriétés neuroactives. L'indole est un métabolite naturel du microbiote intestinal, dont la surproduction pourrait survenir lors d'une dysbiose du microbiote. Deux cas de surproduction ont été modélisés : chronique et aiguë. Dans les deux cas, des modifications importantes du comportement de l'hôte ont été observées. En situation de surproduction chronique, l'indole favorise des comportements de type anxieux et dépressif, tandis qu'une surproduction aiguë a un effet sédatif marqué. D'un point de vue mécanistique, nous confirmons que l’indole peut agir sur le système nerveux central par la voie sanguine impliquant les dérivés oxydés et montrons pour la première fois qu'il peut aussi agir en activant les noyaux cérébraux du nerf vague. / The gastro-intestinal tract hosts a complex microbial community, the gut microbiota, whose collective genome coding capacity vastly exceeds that of the host genome. The involvement of the gut microbiota in various aspects of the host physiology, such as the nutritional metabolism and the immunity, has long been studied. In contrast, the possible action of the gut microbiota on brain development and functioning is a new line of research, still poorly explored. In this context, we performed a first general study of the effect of gut microbiota on the brain by comparing the sensory-motor functions, the anxiety-like behaviour, the activation of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis and the brain monoamine profile in germ-free and conventional F344 rats. The results show that, in this particularly stress-sensitive strain, absence of gut microbiota exacerbates the anxiety-like behaviour and neuroendocrine response to stress, and reduces brain dopamine metabolism. To investigate the means by which the microbiota can affect the brain, a second study was conducted, targeting a specific bacterial metabolite, indole, whose oxidative derivatives, produced by the liver, are known to have neuroactive properties. Indole is a natural metabolite of the gut microbiota, whoseoverproduction could occur during a microbiota dysbiosis. Two conditions of overproduction, namely chronic and acute, were modelled. In both cases, significant changes in the behaviour of the host were observed. In chronic overproduction, indole promotes anxiety- and depressive-like behaviours, while acute overproduction has a marked sedative effect. From a mechanistic point of view, we confirm that indole can act on the central nervous system through its oxidized derivatives and show for the first time that it can also act by activating the brain nuclei of the vagus nerve.