Les bactéries lactiques présentent un grand intérêt économique de par leur large utilisation dans l’industrie agroalimentaire. Parmi elles, Streptococcus thermophilus (ST) est d’une importance majeure puisqu’elle est la plus utilisée après Lactococcus lactis, pour la fabrication de produits laitiers fermentés et de fromages. De plus, cette bactérie est le seul streptocoque à bénéficier du statut GRAS (Generally Recognized As Safe). Outre son intérêt en industrie laitière, ST présente des effets bénéfiques sur la santé intestinale de l’Homme. Bien que ces effets soient largement documentés, le statut probiotique de ST reste encore à conforter. C’est pourquoi des études sont actuellement menées afin de sélectionner des souches de ST à fort potentiel probiotique. Parmi les critères importants figurent leur capacité à survivre aux conditions drastiques du tube digestif (TD) et leur capacité à adhérer aux cellules intestinales. Dans cette optique, les objectifs de cette thèse étaient d’étudier, dans un premier temps, la capacité d’adhésion in vitro de la souche ST LMD-9 à différentes lignées cellulaires intestinales d’origine humaine et d’évaluer la survie de cette souche au stress biliaire. Afin de mettre en évidence un rôle potentiel de certaines protéines de surface dans ces deux processus, trois mutants issus de cette souche et inactivés dans les gènes prtS (protéase pariétale), srtA (sortase A) et mucBP (protéine de liaison aux mucines), ont été inclus dans cette étude. Dans un second temps, l’impact de l’adhésion de LMD-9 a été analysé, d’une part sur l’expression de gènes codant certaines mucines dans les cellules eucaryotes, et d’autre part sur l’expression de gènes qui seraient spécifiquement induits durant le processus d’adhésion, ceci en utilisant la technologie R-IVET (Recombinase-based In Vivo Expression Technology). Les résultats obtenus ont permis de montrer que la souche LMD-9 était capable de survivre jusqu’à une concentration de 3 mM en sels biliaires et que les protéines de surface PrtS, SrtA et MucBP seraient impliquées dans la résistance à ce stress. Nos résultats ont également montré que LMD-9 adhérait aux trois différentes lignées cellulaires, suggérant ainsi que la souche pourrait interagir avec les différentes mucines qu’elle peut rencontrer dans le TD. De plus, l’implication de certaines protéines de surface dans l’adhésion de LMD-9 s’est avérée dépendante des caractéristiques de ces lignées, qu’il s’agisse de cellules entérocytaires (Caco-2) ou productrices de mucus (HT29-MTX et HT29-CL.16E). Concernant l’impact de l’adhésion de la souche LMD-9 sur l’expression des gènes MUC2 et MUC5AC, aucun effet sur le taux de transcrits n’a été observé dans nos conditions expérimentales. Par ailleurs, nos résultats ont permis, pour la première fois, d’identifier les gènes spécifiquement induits dans la souche LMD-9 durant l’adhésion aux cellules épithéliales. Nous avons ainsi montré que l’adhésion de la souche LMD-9 ne dépend pas uniquement des protéines de surface, mais d’autres fonctions et voies métaboliques seraient également impliquées. Ce travail de thèse contribue ainsi à apporter de nouvelles connaissances liées (i) au choix du modèle cellulaire dans les études d’adhésion bactérienne in vitro, (ii) à l’aptitude de la souche LMD-9 à survivre au stress biliaire en faisant intervenir certaines protéines de surface et (iii) à la compréhension des mécanismes moléculaires de l’adhésion de LMD-9 aux cellules épithéliales intestinales / Lactic acid bacteria are of great economic interest because of their use in the food industry. Among them, Streptococcus thermophilus (ST) is of major interest since it is the most used after Lactococcus lactis, for the manufacture of fermented dairy products and cheese. In addition, this bacterium is the only streptococcus to benefit from GRAS status (Generally Recognized As Safe). Beside its interest in the dairy industry, ST has beneficial effects on human intestinal health. Although these effects are widely documented, the probiotic status of ST remains to be consolidated. Therefore, studies are currently being conducted in order to select strains of ST with a high probiotic potential. Among criteria that are important to select ST strains include their ability to survive stress the drastic conditions of the digestive tract (DT) and their ability to adhere to intestinal cells. In this context, the aim of this thesis was to investigate firstly the in vitro adhesion capacity of the ST LMD-9 strain to different human intestinal cell lines and to evaluate the survival of this strain to bile salt stress. In order to highlight the potential role of some surface proteins in these two processes, three mutants derived from this strain and inactivated in the genes prtS (parietal protease), srtA (sortase A) and mucBP (Mucin Binding-protein) were also included in this study. Secondly, the impact of LMD-9 adhesion was analyzed, on one hand on the expression of some mucin-encoding genes in eukaryotic cells, and on the other hand on the expression of genes that would be specifically induced during adhesion process using the R-IVET (Recombinase-based In Vivo Expression Technology) approach. The results obtained demonstrated the ability of LMD-9 to survive up to the concentration of 3 mM of bile salts and that the PrtS, SrtA and MucBP surface proteins would be involved in the resistance to this stress. Our results also showed that the LMD-9 strain was capable of adhering to three cell lines used suggesting that this strain could interact with different mucins that may encounter in the DT. Moreover, the involvement of some surface proteins in the adhesion of LMD-9 has been found to be dependent on the surface characteristics of these cell lines, whether they are enterocytic (Caco-2) or mucus-secreting cells (HT29-MTX and HT29-CL.16E). Regarding the impact of LMD-9 adhesion on MUC2 and MUC5AC gene expression, no effect has been observed on the transcript level under our experimental conditions. Furthermore, for the first time, our results allowed us to identify genes specifically induced in the LMD-9 strain during adhesion process to epithelial cells. We have thus shown that the LMD-9 adhesion does not depend solely on surface proteins, but other functions and metabolic pathways are also involved. This thesis work contributes thus to new knowledge related to (i) the choice of the cellular model in in vitro bacterial adhesion studies, (ii) the ability of LMD-9 to survive bile salt stress by involving some surface proteins and (iii) understanding the molecular mechanisms of LMD-9 adhesion to epithelial cells

Il y a actuellement une pression mondiale pour revoir les pratiques d'utilisation des antimicrobiens (UAM) en production animale afin de limiter la propagation de bactéries résistantes aux antibiotiques. Conséquemment, les Producteurs de Poulet du Canada examinent la possibilité de réduire leur UAM en supprimant les antibiotiques médicalement importants en médecine humaine (AIM) des programmes préventifs avec la mise en place de leur stratégie de réduction de l’UAM. Cependant, les informations sont rares sur les conséquences de telles approches dans un contexte canadien. L'objectif de cette thèse était d'étudier les impacts sur les performances zootechniques, le contrôle des maladies intestinales et le microbiote cécal de deux stratégies de réduction de l'UAM dans des troupeaux commerciaux de poulets de chair par rapport à une UAM conventionnelle. Sur sept fermes commerciales de poulets de chair, un poulailler a été attribué aux traitements de réduction des antibiotiques pour six troupeaux consécutifs, tandis qu'un poulailler similaire sur le même site a été alloué à l'UAM conventionnelle (CONV) pour six troupeaux consécutifs (n = 84). Les stratégies de réduction des antibiotiques consistaient en l'utilisation continue d'ionophores dans l'alimentation sans (TX1) ou avec de l'acide butyrique (TX2). Aucune différence statistique (p > 0.05) n’a été notée entre TX1, TX2 et CONV sur les performances zootechniques et la santé intestinale. Les comptes d’oocystes d’Eimeria spp. étaient significativement (p < 0.05) inférieurs entre 22 et 34 jours d'âge dans les troupeaux CONV comparé aux TX1 et TX2. Le type de programme antibiotique a eu un impact relativement mineur (valeur R = 0.039), mais statistiquement significatif (p = 0.002), sur le microbiote cécal, tandis que les facteurs environnementaux ont montré les corrélations significatives (p = 0.001) les plus fortes avec le microbiote. Parmi les composantes du microbiote cécal associées à la croissance, le gain quotidien moyen (GMQ) était significativement associé à la Richesse bactérienne (p < 0.05). L’abondance relative de la famille bactérienne Lachnospiraceae fut la mesure la plus fortement corrélée à un GMQ augmenté, tandis que l’abondance relative de nombreuses familles bactériennes, incluant les Porphyromonadaceae, les Planococcaceae et les Veillonellaceae, fut corrélée à un faible GMQ. Ces taxons défavorables formaient un vaste réseau de corrélations positives entre elles, et négativement corrélées aux Lachnospiraceae. En conclusion, ces travaux ont contribué à améliorer la résilience de l'industrie avicole en fournissant des stratégies alternatives aux AIM pour prévenir les maladies intestinales. Des connaissances importantes sur le microbiote cécal des poulets de chair furent générées et pourront considérablement influencer les directions futures de la manipulation du microbiote pour favoriser la croissance. Par exemple, un paradigme important a été remis en question en illustrant que les additifs médicamenteux dans l'alimentation n’influencent que marginalement le microbiote cécal et que ce sont plutôt des facteurs environnementaux qui sont fortement impliqués dans la formation des communautés bactériennes cécales. La clé pour développer un microbiote cécal idéal chez les poulets de chair pourrait résider dans la capacité d'influencer ces facteurs, plus particulièrement l'exposition précoce à des communautés bactériennes bénéfiques et le contrôle de la flore résidente spécifique à la ferme. / There is a global pressure to review current antimicrobial use (AMU) practices in animal production and limit large-scale propagation of antibiotic resistant microorganisms. Consequently, the Chicken Farmers of Canada are examining the possibility to responsibly reduce AMU by discontinuing medically important antibiotics (MIAs) for humans from disease prevention programs of broiler chicken flocks through the implementation of their Antimicrobial Use Reduction Strategy. However, information is sparse on the consequences of such approaches in a Canadian commercial poultry production context. The general objective of this thesis was to investigate the impacts of two strategies reducing AMU in commercial broiler chicken flocks on zootechnical performance, control of intestinal diseases and the cecal microbiota compared to conventional AMU. On seven commercial broiler chicken farms, a house was allocated to the antibiotic reduction treatments for six consecutive flocks, while a similar house on the same premises was assigned to the conventional AMU (CONV) for six consecutive flocks (n = 84). The antibiotic reduction strategies consisted of continuous in-feed ionophores without (TX1) or with butyric acid (TX2). There were no statistical differences (p > 0.05) between TX1, TX2 and CONV for zootechnical performance and intestinal health. Predicted Eimeria spp. oocysts were significantly lower (p < 0.05) between 22 to 34 days of age in CONV flocks compared to TX1 and TX2. The type of antibiotic program had a relatively minor impact (R-value = 0.039), but statistically significant (p = 0.002), on the cecal microbiota composition, while environmental factors such as the farm and flock cycle showed the strongest statistically significant (p = 0.001) correlations with the microbiota composition (R-values of 0.239 and 0.374, respectively). Amongst the cecal microbiota components associated with weight gain, the average daily gain (ADG) was significantly associated with bacterial Richness (p < 0.05). The relative abundance of the bacterial family Lachnospiraceae was the most important measure correlated with ADG, while the relative abundance of numerous bacterial families, including Porphyromonadaceae, Planococcaceae and Veillonellaceae, were correlated with decreased growth rate. These unfavourable taxa formed a large network of positive correlations, indicating potential co-occurring synergies between these undesirable taxa. This network was also negatively correlated to Lachnospiraceae. In conclusion, the findings in this work contributed to improve the sustainability of the modern poultry industry by providing feasible alternatives to the practice of using MIAs for the prevention of intestinal diseases in broiler chickens. This project also generated important knowledge on the cecal microbiota of broiler chickens that could considerably influence future directions of microbiota manipulation in a perspective of improving zootechnical performance. For instance, an important paradigm was challenged by the indication that in-feed antibiotics and prebiotics may only influence marginally the microbiota during grow-out. Rather, this work suggests environmental factors are strongly involved in shaping the bacterial communities residing in the ceca of broiler chickens. Hence, the key to successfully develop an ideal cecal microbiota in broiler chickens may reside in the ability to influence such factors, more specifically the early exposure to beneficial bacterial communities and the control of farm-specific resident flora.