Les Campylobacter spp. représentent la plus grande cause de diarrhée bactérienne à travers le monde avec un coût économique élevé. Les méthodes phénotypiques utilisées au laboratoire de microbiologie médicale sont longues, ne différencient que Campylobacter jejuni des autres Campylobacter spp. et ne distinguent pas entre elles les deux sous-espèces de Campylobacter jejuni. Le développement de tests moléculaires capables de pallier à ces déficiences est donc important dans une perspective épidémiologique. Ce travail de recherche avait pour but de développer un essai PCR multiplex tuf-napA pour l’identification de Campylobacter jejuni au niveau de ses deux sous-espèces et de Campylobacter coli. Ce multiplex a ensuite été appliqué aux isolats de Campylobacter spp. du CHUL au CHUQ pour la période d’étude de janvier 2007 à janvier 2010 afin de définir l’épidémiologie moléculaire à l’hôpital. La capacité du gène tuf à servir comme gène cible pour discriminer les Campylobacter spp. a été établie ici pour la première fois. / Campylobacter spp. are the leading cause of bacterial diarrhea worldwide with a high economic cost. The phenotypic methods used in medical microbiology laboratories are time-consuming, differentiate only Campylobacter jejuni from other Campylobacter spp. and do not distinguish between the two subspecies of Campylobacter jejuni. The development of molecular tests able to overcome these deficiencies is important from an epidemiological perspective. This research concentrates on the development of a PCR assay tuf-napA multiplex for the identification of Campylobacter jejuni at the level of its two sub-species as well as Campylobacter coli. This multiplex was then applied to Campylobacter spp. isolates at the CHUL of CHUQ for the study period from January 2007 to January 2010 to define the molecular epidemiology in the hospital. The ability of tuf gene to serve as target gene for discriminating Campylobacter spp. was established here for the first time.

La production porcine utilisant des antibiotiques, il est primordial d'évaluer son impact sur la présence d'entérobactéries résistantes aux antibiotiques. L'objectif du projet était d'évaluer l'impact d'un traitement de chlortétracycline administré à des porcs trois semaines après le sevrage sur l'abondance des entérobactéries résistantes aux antibiotiques et sur leur contenu en gènes de résistance. Pour y répondre, 600 porcelets ont été séparés en deux groupes à l'entrée en pouponnière. Un groupe a reçu une alimentation supplémentée en chlortétracycline (660 mg/kg d'aliment) pendant 21 jours, alors que l'autre groupe a reçu une alimentation sans antibiotiques. Des échantillons de fèces et des frottis du groin ont été récoltés 16, 38, 45, 98 et 143 jours après le sevrage. Les entérobactéries totales ainsi que celles résistantes à la tétracycline, au cotrimoxazole ainsi qu'au céfotaxime ont été dénombrées. Un sous-ensemble d'entérobactéries a été isolé et testé pour sa susceptibilité à 24 antibiotiques. Le génome bactérien de certains isolats a été séquencé. L'abondance des entérobactéries totales ainsi que celles résistantes au cotrimoxazole étaient plus élevée 16 jours après le sevrage (P < 0,05). Les entérobactéries résistantes au céfotaxime étaient plus abondantes chez tous les porcs en engraissement (jours 98 et 143; P < 0,05). Le profil de résistance des isolats était différent selon le milieu de sélection et le type d'échantillon. Le contenu en gènes de résistance était similaire entre les deux groupes. Les gènes tetA et tetB étaient les déterminants de la résistance à la tétracycline les plus prévalent et ont été identifiés sur des plasmides à proximité d'autres gènes de résistance. L'administration de chlortétracycline en pouponnière n'a pas eu d'impact significatif, sauf pour l'abondance des entérobactéries fécales résistantes au céfotaxime en période de finition. Il est tout de même primordial d'utiliser tous les antibiotiques judicieusement en raison du potentiel de co-sélection de résistances. / Since swine industry uses antibiotics, it is primary to assess the impact of this use on the presence of antibiotic-resistant enterobacteria. The aim of this study was to evaluate the impact of a chlortetracycline treatment given to pigs three weeks after weaning on the abundance of enterobacteria and their antibiotic resistance genes content. To achieve this goal, 600 weaners were split into two groups when arriving in nursery. One group was fed, for 21 days, a diet supplemented with chlortetracycline (660 mg/kg of feed), while the other group received an antibiotic-free diet. Samples of feces and swabs of snouts were collected 16, 38, 45, 98 and 143 days after weaning. Total enterobacteria as well as tetracycline-, co-trimoxazole- and cefotaxime-resistant enterobacteria from samples were counted. A subset of enterobacteria was isolated and tested for its susceptibility to 24 antibiotics. Some of those enterobacteria isolates were whole-genome sequenced. Abundance of total enterobacteria as well as co-trimoxazole-resistant enterobacteria was higher 16 days after weaning (P < 0.05). Cefotaxime-resistant enterobacteria were more abundant for all pigs in fattening (days 98 and 143; P < 0.05). Antibiotic resistance profiles of the isolates were different according to the selection medium used and the sample type. The content of antibiotic resistance genes was similar between both groups. tetA and tetB genes were the most prevalent determinants for tetracycline resistance and were identified on plasmids near other antibiotic resistance genes. The administration of in-feed chlortetracycline in nursery pigs did not have a significant impact, except for the abundance of fecal cefotaxime-resistant enterobacteria found in finishing phase. It is still primary to use all antibiotics wisely since there are risks for co-selection of resistance.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Les biofilms sont des communautés structurées de micro-organismes enrobées dans une matrice extracellulaire. Les biofilms sont impliqués dans la persistance de plusieurs maladies infectieuses et la matrice extracellulaire du biofilm protège les bactéries contre les cellules du système immunitaire de l'hôte, les antibiotiques et les désinfectants. Récemment notre laboratoire a démontré que le zinc inhibe la formation de biofilm chez Actinobacillus pleuropneumoniae, une bactérie pathogène du porc. Le but de cette étude est d'évaluer l'effet du zinc sur la croissance et la formation du biofilm chez différentes bactéries pathogènes du porc, telles que Bordetella bronchiseptica, Escherichia coli, Haemophilus parasuis, Salmonella, Staphylococcus aureus et Streptococcus suis. Les bactéries ont été cultivées dans des plaques de 96 puits sous condition optimale de formation de biofilm et les biofilms ont été colorés au cristal violet. La présence du biofilm a été confirmée par microscopie confocale à balayage laser à l’aide du marqueur fluorescent FilmTracerTM FM ® 1-43. À des concentrations micromolaires, le zinc inhibe faiblement la croissance bactérienne et bloque d'une manière dose-dépendante la formation de biofilm d’A. pleuropneumoniae, Salmonella Typhimurium et H. parasuis. De plus, la formation de biofilm de E. coli, S. aureus et S. suis a été faiblement inhibée par le zinc. Nos résultats indiquent que le zinc a un effet inhibiteur sur la formation de biofilm de la plupart des pathogènes bactériens d'origine porcine. Cependant, le mécanisme sous-jacent de l'activité anti-biofilm du zinc reste à être caractérisé. / Biofilms are structured communities of microorganisms enclosed in a self-produced extracellular matrix. Biofilms are responsible for the persistence of most infectious diseases, because the biofilm matrix acts as a form of protection for the bacteria against the host immune system, antibiotic and disinfectants. Recent work in our laboratory demonstrated that zinc could inhibit biofilm formation of Actinobacillus pleuropneumoniae, a swine pathogen. The aim of this study was to evaluate the effect of zinc on growth and biofilm formation of other bacterial swine pathogens, such as Bordetella bronchiseptica, Escherichia coli, Haemophilus parasuis, Salmonella, Staphylococcus aureus, and Streptococcus suis. Bacteria were grown on 96-well plates under optimal biofilm forming conditions and the biofilms were stained with crystal violet. The presence of biofilms was confirmed by confocal laser scanning microscopy with FilmTracerTM FM® 1-43. At micromolar concentrations, zinc weakly inhibited bacterial growth and effectively blocked biofilm-formation by A. pleuropneumoniae, Salmonella Typhimurium, and H. parasuis in a dose-dependent manner. Additionally, biofilm formation of E. coli, S. aureus and S. suis was slightly inhibited by zinc. Our results indicate that zinc has an inhibitory effect on biofilm formation of most bacteria of porcine origin. However, the mechanism behind the antibiofilm activity of zinc has yet to be characterized.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La palourde japonaise (Ruditapes philippinarum) a été introduite au début des années 1980 dans le bassin d’Arcachon à des fins aquacoles. Elle s’est rapidement répandue dans toute la zone intertidale de la lagune, créant actuellement le premier gisement français en terme de stock exploitable. Cependant, de récentes évaluations du stock ont démontré une structure en taille déséquilibrée avec un déficit en juvéniles et en adultes de taille supérieure à 38 mm. Ce constat alarmant a posé des questions sur le devenir des populations de palourdes japonaises dans le bassin d’Arcachon et a motivé la présente thèse. Cette étude vise à mieux comprendre la dynamique de population de cette espèce et certains facteurs contrôlant cette dynamique. Le but in fine était d’améliorer la gestion du stock exploitable de cette espèce dans la lagune grâce à un modèle, incrémenté des différents résultats obtenus lors de cette étude. Les paramètres de croissance K et L8 du modèle de Von Bertalanffy ont été déterminés d’une part par un suivi régulier des populations naturelles, et d’autre part par une expérience de marquage-recapture d’une durée de deux ans. Les résultats montrent une croissance lente avec un K homogène dans tout le bassin et un L8 variable suivant le site. Cette étude met aussi en évidence une mortalité naturelle normale mais une reproduction déficiente (indices de condition bas, mauvais recrutement). Parmi les facteurs pouvant expliquer cette dynamique, différents pathogènes ont été suivis durant deux ans : les trématodes digènes, la maladie de l’anneau brun, la perkinsose. De plus, une pathologie émergente (maladie du muscle marron, BMD) a été découverte. Seules la perkinsose et la BMD ont révélé de fortes prévalences et intensités. La perkinsose entraîne des effets mitigés sur la croissance tandis que la BMD entraîne une remontée des palourdes en surface puis leur mort. Les ressources trophiques sont également importantes pour expliquer la croissance et ont été étudiées ici grâce aux isotopes stables de l’azote et du carbone. Cette étude a révélé une hétérogénéité des sources trophiques au sein de la lagune et une alimentation dominée par du phytoplancton. La proportion de phytoplancton ingérée a été corrélée à L8. Les paramètres de croissance et de mortalité ont été ensuite intégrés dans un modèle de gestion qui nous a permis de voir que si rien n’était fait en terme de gestion, le stock de palourdes continuerait de se dégrader. Ce modèle nous a permis de simuler différentes situations de gestion et suite aux résultats obtenus, un certain nombre de mesures a ensuite été adopté par les organismes gestionnaires. / The Manila clam (Ruditapes philippinarum) was introduced into Arcachon Bay at the beginning of the 1980s for aquaculture purposes. It rapidly naturalized in all intertidal flats of the lagoon. Nowadays, Arcachon Bay ranks at the first French place in terms of exploitable stock. However, recent stock assessments have shown an unbalance size structure with a deficit in juvenile and adult clams (> 38 mm shell length). These alarming patterns asked many questions on the sustainability of Manila clam populations within Arcachon Bay and have motivated the present thesis. This study aimed to better understand the population dynamics of this species and also some factors controlling this dynamic. The final objective was to improve the Manila clam fishing management with a model raised with results of the study. Von Bertalanffy growth parameters (K and L8) were both determined by a field survey of populations and by a tagged-recapture experiment during two years. Growth appeared slow with a homogeneous K within the bay and different L8 according to the sites. This study also evidenced a normal natural mortality and an inefficient reproduction (low condition index, low recruitment). Among the factors that could explain these dynamics, different pathogens were monitored during two years: digenean trematodes, brown ring disease and perkinsosis. Moreover, an emergent pathology (brown muscle disease, BMD) has been discovered. Only perkinsosis and BMD revealed high prevalences and intensities. Perkinsosis induced mitigated effects on growth whereas BMD-infected clams rise to the surface of the sediment and died. Trophic sources were also important to explain growth and were studied with carbon and nitrogen stable isotopes. This study displayed a heterogeneous repartition of Manila clam trophic sources within the bay and a phytoplankton dominated diet. The proportion of ingested phytoplankton was correlated with L8. Growth and mortality parameters were integrated in a management model. If no new management measures were taken, the clam stock will continue to decrease. Different management situations have been simulated and new measures have been adopted by administrator organisms.

La coévolution ainsi que les différentes interactions entre hôte et pathogène contribuent à former la diversité génétique de ces deux organismes. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés à l’étude de la variabilité génétique de 1760 gènes immunitaires choisis suivant des critères définis, pour essayer d’expliquer pourquoi il existe une variation individuelle face aux infections. L’objectif principal de ce projet était alors de caractériser et d'analyser de nouveaux gènes et polymorphismes immunitaires pouvant expliquer le contrôle ou la susceptibilité à certaines infections. Deux études pilotes nous ont permis de développer le pipeline de détection de polymorphismes. Pour la première, le polymorphisme des 3 gènes CD28, CTLA4, et ICOS a été caractérisé. Dans la deuxième, nous avons caractérisé le polymorphisme de 10 gènes impliqués dans la réponse immunitaire contre M. tuberculosis. Ces gènes ne sont pas très polymorphes et trois d’entre eux sont très conservés. Ces deux études nous ont aidés à préparer l’analyse à grande échelle avec les mises au point et l’amélioration du pipeline. Nous avons sélectionné 1760 gènes en se basant sur des critères définis. La variabilité génétique a été étudiée dans les populations humaines par une analyse minutieuse in silico de données de séquençage d’exomes générées par différents projets et consortiums pour plus de 700 individus représentant 20 populations à travers le monde. 30 gènes les plus polymorphes ont été ainsi identifiés. Ces gènes pourront être entièrement caractérisés et les données produites pourraient être comparées avec des données de résistance/sensibilité de certaines maladies infectieuses. / Host-pathogen co-evolution and interactions contribute in shaping the genetic diversity of both organisms. The objective of this thesis is to define the genetic basis of variability in disease resistance/susceptibility through the development of large-scale in silico screens to identify novel gene candidates implicated in host-pathogen interactions (such as tuberculosis).A pilot study was conducted on CD28, CTLA4, and ICOS to investigate their polymorphism. As a first step in our study based on data available in the literature, we selected a set of ten genes relevant for the immune response against M. tuberculosis. Seven of these genes were moderately polymorphic, while three of them were highly conserved. This analysis was used to prepare and setup the large scale analysis using the same developed pipeline for polymorphism detection and allele reconstruction. For our in silico, we used sequence data from several projects and consortiums to isolate most polymorphic human genes amongst a list of over 1760 candidates selected based on already established relevance for infections and on evolutionary considerations. A first screen of 64 individuals from eight different populations from several regions of the world was performed and most variable genes were selected for further extensive analyses on a larger panel (715 individuals). 30 most polymorphic genes were thus identified. The extent of polymorphism and the allelic worldwide variants of each of these 30 genes are ready to be fully characterized. The data generated could be compared against infectious disease resistance/susceptibility data to identify potentially relevant gene variation.

Dans ce travail, nous avons voulu apporter notre contribution dans le domaine de la recherche sur les poux humains, afin d’en savoir plus sur l’origine et la phylogéographie des clades, les pathogènes qui leurs sont associés et comprendre les mécanismes impliqués dans la résistance à l’ivermectine. Nous avons obtenu des résultats concrets dans chacune des thématiques abordées. En effet, nous avons (i) pour la première fois rapporté la présence de clade B au Moyen-Orient datant de plus de 2000 ans, supportant une origine asiatique pour ce clade, (ii) mis en évidence l'existence d'un nouveau clade mitochondrial (Clade F), (iii) mis en place une nouvelle technique de PCR en temps réel pour l’identification moléculaire rapide des clades de poux, (iv) mis en évidence chez des poux de tête la présence de l’ADN de plusieurs bactéries, dont plusieurs bactéries qui ne sont pas habituellement vectorisées par les poux telles que Coxiella burnetii, Rickettsia aeschlimannii et de potentielles nouvelles espèces de genre Anaplasma et Ehrlichia ont été détectées pour la première fois chez les poux. Enfin, nous rapportons des données nouvelles sur la résistance des poux à l’ivermectine : (v) en mettant en évidence la présence de trois mutations non-synonymes au niveau de GluCl des poux cliniquement résistants à l’ivermectine, (vi) et en démontrant, pour la première fois, chez une population de poux de laboratoire résistante à l’ivermectine qu’une répression significative de la complexine est à l’origine de la résistance. Cette découverte représente la première évidence liant la complexine à la résistance aux insecticides. / In this thesis, we are interested in studying human lice and we aimed to learn more about the origin and phylogeography of clades, lice-borne associated pathogens and to investigate potential mechanisms underlying resistance to ivermectin in lice. We obtained concrete results that have led to scientific publications. Indeed, (i) we reported for the first time the existence of the clade B in the Middle East, dating approximately to 2,000 years old, supporting an Asian origin for this clade, (ii) we highlighted the existence of a sixth mitochondrial clade (Clade F), (iii) we developed a new qPCR for a quick molecular identification of all the known clades of lice, (iv) we identified the presence of the DNA of several bacterial pathogens in head lice, among which several bacteria are not usually associated with lice, such as Coxiella burnetii, Rickettsia aeschlimannii, Borrelia theileri and potential new species from the Anaplasma and Ehrlichia. We finally, investigated mechanisms underlying resistance to ivermectin in lice: (v) we have identified, for the first time, the occurrence of three non-synonymous mutations in GluCl gene in clinically confirmed ivermectin resistant head lice, (vi) and we have identified the involvement of neuronal protein, a complexin, in laboratory ivermectin-selected resistant lice. This finding represents the first evidence linking complexin to insecticide resistance.

L'étude de la composition des protéines en domaines est une étape clé pour la détermination de ses fonctions. Pfam est l'une des banques de domaines les plus répandues où chaque domaine est représenté par un HMM profil construit à partir d'un alignement multiple de protéines contenant le domaine. La méthode classique de recherche des domaines Pfam consiste à comparer la séquence cible à la librairie complète des HMM profils pour mesurer sa ressemblance aux différents modèles. Cependant, appliquée aux protéines d'organismes divergents, cette méthode manque de sensibilité. L'objectif de cette thèse est d'apporter de nouvelles méthodes pour améliorer le processus de prédictions des domaines plus adaptées à l'étude des protéines divergentes. Les premiers travaux ont consisté en l'adaptation et application de la méthode CODD, récemment proposée, à l'ensemble des pathogènes de la base de données EuPathDB. Une base de données nommée EupathDomains (http://www.atgc-montpellier.fr/EuPathDomains/) recensant l'ensemble des domaines connus et ceux nouvellement prédits chez ces pathogènes a été mise en place à l'issue de ces travaux. Nous nous sommes ensuite attachés à proposer diverses améliorations. Nous proposons un algorithme ''CODD_exclusive'' qui utilise des informations d'incompatibilité de domaines pour améliorer la précision des prédictions. Nous proposons également une autre stratégie basée sur l'utilisation de règles d'association pour la détermination des co-occurrences de domaines utilisées dans le processus de certification. La dernière partie de cette thèse s'intéresse à l'utilisation des méthodes profil/profil pour annoter un génome entier. Couplée à la procédure d'annotation par co-occurrence, cette approche permet une amélioration notable en termes de nombre de domaines certifiés et également en termes de précision. / The determination of protein domain composition provides strong clues for the protein function prediction. One of the most widelyused domain scheme is the Pfam database in which each family is represented by a multiple sequence alignment and a profileHidden Markov Model (profile HMM). When analyzing a new sequence, each Pfam HMM is used to compute a score measuring the similarity between the sequenceand the domain. However, applied to divergent proteins, this strategy may miss several domains. This is the case for all eukaryotic pathogens, where noPfam domains are detected in half or even more of their proteins.The main objective of this thesis is to develop methods to improve the sensitivity of Pfam domain detection in divergent proteins. We first adapted the recently proposed CODD method to the whole set of pathogens in EupathDB. A public database named EupathDomains (http://www.atgc-montpellier.fr/EuPathDomains/) gathers known and new domains detected by CODD, along with the associated confidence measurements and the GO annotations.We then proposed other methods to further improve domain detection in these organisms. We proposed ''CODD_exclusive'' algorithm that integrates domain exclusion information to prune false positive domains that are in conflict with other domains of the protein. We also suggested the use of association rules to determine the correlations between domains and used these informations in the certification process.In the last part of this thesis, we focused in the use of profile/profile methods to predict protein domains in a whole genome. Combined with the co-occurrence informations, it achieved high sensitivity and accuracy in predicting domains.

La macroautophagie, appelée ici autophagie, est un processus de dégradation lysosomale qui joue un rôle clé dans l'immunité en dégradant des micro-organismes intracellulaires mais également en activant des réponses immunitaires. Cependant, de nombreux virus ont développé des stratégies pour inhiber, utiliser voire détourner l'autophagie à leur propre bénéfice. L'objectif de cette thèse a été d'analyser la place de l'autophagie dans l'infection par le virus de la rougeole (VR). Ce travail démontre que les souches atténuées du VR utilisent plusieurs voies moléculaires successives d'induction d'autophagie dans les cellules infectées. En effet, elles sont capables d'induire une première vague d'autophagie très précoce mais transitoire par l'engagement de l'une des isoformes de leur récepteur d'entrée CD46. Après un bref retour à l'état basal, une deuxième vague d'autophagie est induite par l'interaction de la protéine virale non structurale C avec la protéine cellulaire autophagique IRGM. La formation de syncytia conduit à une troisième voie d'induction d'autophagie qui permet de maintenir l'autophagie mise en place. Cette autophagie soutenue est exploitée par le VR afin de limiter la mort des cellules infectées, ce qui promeut la production de particules virales. Les souches virulentes du VR, incapables de lier CD46, et utilisant comme récepteur d'entrée la protéine CD150, n'induisent que l'autophagie tardive qui est également utilisée pour favoriser la production de particules virales infectieuses. Ce travail de thèse montre donc que l'induction d'une autophagie soutenue lors de l'infection par le VR promeut l'infection, principalement en limitant la mort cellulaire / Macroautophagy, thereafter referred to as autophagy, is a lysosomal degradation which plays a key role in immunity by directly degrading intracellular pathogens but also by favouring innate and adaptive immune responses. However, several viruses have evolved strategies to inhibit, exploit or even hijack autophagy for their own benefit. The aim of this thesis was to analyse the role of autophagy in the course of measles virus (MeV) infection. This work demonstrates that attenuated strains of MeV induce successive autophagy signalling in infected cells, via distinct and uncoupled molecular pathways. First, attenuated MeV strains are able to induce a first early and transient wave of autophagy through the engagement of one of the isoform of their cellular receptor CD46. Soon after infection, a new autophagy signalling is initiated by the interaction of the non-structural MeV protein C with the cellular autophagic protein IRGM. Strikingly, this second autophagy signalling can be sustained overtime within infected cells via a third autophagy input resulting from cell-cell fusion and the formation of syncytia. Sustained autophagy is exploited by MeV to limit the death of infected cells and to improve infectious viral particle formation. Interestingly, virulent strains of MeV, which do not use CD46 as a cellular receptor but use CD150, are unable to induce the early autophagy wave, whereas they induce and exploit the late and sustained autophagy. Thus, this work demonstrates that the induction of a sustained autophagy during MeV infection promotes infectivity, mostly by limiting cell death. Overall, this work describes an unusual and complex interplay between autophagy and MeV