Ce travail vise à comprendre les mécanismes dinduction du développement chez les Streptomyces. Chez ce genre bactérien, le facteur de transcription DasR a été identifié comme le premier régulateur global à la charnière entre le métabolisme primaire et le métabolisme secondaire, capable de percevoir l'état nutritionnel de l'environnement et d'adapter en conséquence la réponse des différents processus associés au développement (Rigali et al., 2006 et Rigali et al., 2008). La première ambition de cette thèse de doctorat a été d'évaluer l'ampleur du régulon DasR chez S. coelicolor afin d'obtenir une liste - exhaustive et appuyée par des critère de fiabilité - des gènes ciblés par ce régulateur global. L'hypothèse à la base de ce travail de prédiction était qu'au sein du régulon DasR se trouvaient peut-être des gènes de fonction encore inconnue mais essentiels au développement. Comprendre le rôle de ces protéines pouvait déboucher sur l'élucidation de nouvelles voies d'induction du développement et donc peut-être de nouvelles voies à exploiter pour induire le réveil des gènes cryptiques. La première démarche visant à répondre à ce premier objectif nous a amené à constater les lacunes des programmes web de prédiction des régulons existant, notamment le manque de flexibilité au niveau des critères de recherche et au niveau de l'exploitation des résultats obtenus, ainsi que l'absence de moyen permettant d'estimer la fiabilité de la prédiction. C'est pourquoi, dans un premier temps, nous nous sommes lancés le défi de créer un nouvel outil de prédiction des régulons procaryotiques qui répondrait davantage aux attentes des biologistes. Ce programme, nommé PREDetector (Prokaryotic Regulatory Elements Detector), a été réalisé en collaboration avec le Professeur Louis Wehenkel (Department of Electrical Engineering and Computer Science, Université de Liège) (Hiard et al., 2007). Les caractéristiques et les possibilités offertes par PREDetector sont expliquées et illustrées dans le premier chapitre des résultats. Le second chapitre des résultats - ainsi que l'annexe de cette thèse - sont quant à eux dédiés à l'exploitation de ce programme et la caractérisation de l'ensemble des cibles de DasR prédites chez S. coelicolor. Ensuite, et toujours motivé par un souci de présenter un travail fiable pour d'ultérieures investigations, une comparaison des régulons DasR prédits chez différents streptomycètes et autres actinomycètes (prédictions et démarches détaillées dans l'annexe de thèse), vient appuyer notre définition du noyau dur du régulon DasR - conservon DasR - déduit pour l'organisme modèle S. coelicolor. Enfin, nous passons à l'étape d'utilisation de ces données bioinformatiques avec l'étude de gènes/protéines dont l'expression est dépendante de DasR dans le but de peut-être établir de nouvelles connexions entre le métabolisme primaire et le développement chez la souche modèle S. coelicolor. De manière intéressante, le régulon DasR de S. coelicolor comprend plusieurs gènes codant pour des systèmes de transport ABC de sucre. A l'instar du PTSGlcNAc, ces transporteurs situés à l'interface cellule/environnement peuvent aussi être les senseurs de molécules cruciales pour l'induction du développement. Après le PTSGlcNAc, nous nous sommes donc concentrés sur l'étude du premier transporteur ABC de sucre régulé par DasR - en termes de fiabilité des prédictions et de conservation inter-espèces/-genres -, c'est-à-dire, le système DasABC. Dans le troisième chapitre des résultats nous démontrerons ainsi que DasA est une protéine impliquée dans le processus de différenciation morphologique de S. coelicolor (Colson et al., 2008).

Chez des patients allergiques, il est possible de retrouver dans leur sérum desanticorps spécifiques du médicament (IgE) et dans leur sang des lymphocytes T spécifiquesdu médicament. La présence de LT spécifiques du médicament chez des patients allergiquessuggère la présentation du médicament par des cellules présentatrices d'antigène telles queles cellules dendritiques.Nous nous sommes alors intéressés à mieux comprendre l'implication deslymphocytes T et des cellules dendritiques dans le développement des allergies auxantibiotiques comme la pénicilline G (ou Benzyl-Pénicilline) ou le sulfaméthoxazole.Ce travail de thèse a permis: i) de démontrer la présence de lymphocytes Tspécifiques de la pénicilline G dans le sang périphérique de donneurs non allergiques à unefréquence mesurable, ii) de développer deux approches expérimentales et de modélisationpour l'identification des épitopes potentiellement présentés aux lymphocytes T et iii)d'étudier l'effet des médicaments sur les cellules dendritiques.Les perspectives de ce travail sont de mieux comprendre les mécanismes impliquésdans les allergies médicamenteuses au niveau des lymphocytes T et des cellules dendritiqueset de développer des tests de prédiction du " potentiel allergique " des médicaments, afinde mieux prédire les allergies médicamenteuses lors du développement des médicaments.

Pseudomonas aeruginosa et Stenotrophomonas maltophilia, pathogènes opportunistes majeurs, pourraient acquérir leur résistance aux antibiotiques dans l'environnement, sous la pression exercée par les métaux lourds par co-sélection de résistance. Nous avons tout d'abord évalué la distribution et l'abondance de ces espèces dans un large panel de sols d'origine géographique différente (France et Afrique) et évalué l'influence d'activités anthropiques susceptibles d'exposer les sols en éléments métalliques sur cette distribution. Alors que la présence de P. aeruginosa est sporadique et plutôt liée à un apport exogène, S. maltophilia est présente dans tous les sols étudiés, suggérant son endémicité. L'évaluation des résistances des souches isolées de ces sols a également montré des différences entre les deux espèces. Les souches environnementales de P. aeruginosa sont pour la plupart caractérisées par un phénotype sauvage alors que celles de S. maltophilia présentent une grande diversité de phénotypes en fonction des sites, parfois similaires à ceux de souches cliniques. Cette diversité peut être attribuée à l'adaptation aux conditions environnementales très différentes rencontrées mais il est difficile d'attribuer précisément aux métaux un rôle dans la co-sélection de ces résistances. L'étude menée sur la communauté bactérienne d'un sol contaminé a également permis de mettre en évidence une forte proportion de bactéries résistantes à différents antibiotiques représentée par des espèces qualifiées de pathogènes opportunistes ainsi que la présence du gène blaIMP, permettant la résistance à l'imipénème, utilisé en milieu clinique pour le traitement de clones multi-résistants.

La résistance bactérienne aux antibiotiques est l'un des problèmes préoccupants auquel la médecine moderne doit faire face de nos jours. Il est certain que la découverte de nouvelles familles d'antibiotiques pourrait venir à bout des souches de bactéries multirésistantes, mais pour combien de temps? Une nouvelle approche thérapeutique prometteuse apporte une solution simple et efficace à cette question en mettant de l'avant des médicaments qui empêchent l'adhésion cellulaire. D'autant plus, il se trouve que la protéine FimH des pili d'adhésion (une adhésine), chez la grande majorité des souches d'E. coli uropathogènes, possède une affinité sélective pour les dérivés mannopyrannosides. En observant les structures tridimensionnelles de complexes FimH-mannopyrannoside, on remarque trois positions potentiellement modifiables : C-l qui pointe vers l'extérieur du site d'interaction, C-2 où l'on retrouve un petit espace de forme allongée et C-6 où il y a un petit volume très court et quand même large. L'objectif est donc de synthétiser de nouveaux mannopyrannosides dans le but d'en augmenter l'affinité avec le FimH, en ajoutant ou supprimant des groupes fonctionnels aux positions C-2 et C-6. La modification de groupes en C-l a déjà été largement explorée au sein du laboratoire Roy, en grande partie par le docteur Mohamed Touaibia. Ainsi, la synthèse au laboratoire a mené d'abord à une série d'α-D-mannopyrannosides de méthyle O-alkylés en C-2. Par la suite, deux séries ont été synthétisées: les α-D-mannopyrannosides de méthyle, puis des α-D-mannopyrannosides d'allyle, toutes deux ayant des groupements sulfates ou phosphates en C-6. Une dernière série, les α-D-rhamnopyrannosides d'allyle qui portent soit un atome d'hydrogène ou de fluor à la place de l'alcool en C-6. En cours de route, a été également synthétisé un α-D-mannopyrannoside d'allyle fluoré en C-2. D'un autre côté, la modélisation moléculaire comme outil de visualisation et de prédiction des interactions protéine-ligand a permis d'établir un modèle de relation quantitative entre la structure et l'activité (QSAR) de différents mannopyrannosides. Les tests biologiques d'inhibition permettent d'évaluer l'efficacité réelle des ligands en donnant la valeur de constante de dissociation (Kd). Finalement, l'étude in silico des interactions protéine-ligand aide l'orientation de la synthèse de nouveaux mannopyrannosides qui possèdent un potentiel inhibiteur de l'adhésine FimH chez E. coli, et ce, tout en écartant la possibilité de développement de résistance aux antibiotiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : algorithme génétique, D-mannose, Escherichia coli, FimH, infections urinaires, interactions protéine-sucre, QSAR, résistance bactérienne aux antibiotiques.

Les infections nosocomiales sont causées par des germes opportunistes souvent résistants aux antibiotiques et persistants sur les surfaces, représentant une source constante de risque d’infection en milieu hospitalier. Dans ce contexte, l’isolement et la caractérisation de bactériophages s’attaquant spécifiquement aux bactéries nosocomiales telles que Staphylococcus aureus résistant (SARM), Enterococcus résistant (ERV), Pseudomonas aeruginosa et Acinetobacter baumanii, pourraient fournir une alternative bactéricide naturelle contre la transmission de ces infections. Des phages isolés des eaux usées, ont été sélectionnés selon leur capacité d’amplification, leur profil génomique et leur potentiel lytique envers différentes souches bactériennes cliniques. Les meilleurs ont été caractérisés en détail pour s’assurer de leur spécificité, sécurité, stabilité et efficacité préalablement à leur utilisation in vivo. Sept phages contre SARM et trois contre Acinetobacter baumanii ont été caractérisés. Quatre phages SARM s’avèrent être de bons candidats potentiels et pourraient être testés en milieu hospitalier comme agents désinfectants dans le but de lutter contre les infections nosocomiales. / Nosocomial infections are directly related to opportunistic germs, which are often resistant to antibiotics and persistent on surfaces, representing a high infectious risk in hospitals. In this context, the isolation and characterization of bacteriophages specifically targeting nosocomial bacteria such as resistant Staphylococcus aureus (MRSA), resistant Enterococcus (VRE), Pseudomonas aeruginosa and Acinetobacter baumanii, could provide a natural bactericidal alternative against the transmission of these infections. Phages, isolated from waste water, were selected according to their capacity of amplification, their genomic profile and lytic potential towards various bacterial clinical strains. The best ones were characterized in detail to primarily ensure their specificity, safety, stability and effectiveness, before studying their in vivo usage. Seven phages against MRSA and three against Acinetobacter baumanii were characterized. Four MRSA phages proved to be good potential candidates and could be tested in hospitals as disinfectant agents with the aim of fighting nosocomial infections.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

L'étape finale de biosynthèse du peptidoglycane est catalysée par les D,D-transpeptidases (PBPs), l'une des cibles principales des antibiotiques de type beta-lactame. Récemment, il a été montré qu'une nouvelle classe d'enzymes, les L,D-transpeptidases (LDts), permet de contourner l'inhibition des PBPs. Ces LDts ont été identifiées tant dans des bactéries résistantes aux beta-lactames que dans des formes dormantes de Mycobacterium tuberculosis. Les seuls beta-lactames capables de les inhiber, les carbapénèmes, forment une liaison covalente avec la cystéine catalytique des LDts. Ni le mécanisme de cette inactivation, ni la spécificité de ces enzymes pour les carbapénèmes ne sont toutefois expliqués à ce jour. Le but du présent travail consiste en l'investigation par RMN du mécanisme d'acylation des LDts par ces antibiotiques. Dans ce contexte, la première partie de cette thèse s'intéresse à la compréhension actuelle de l'émergence de ce phénomène de résistance. La seconde partie traite des principes de la RMN et des implémentations développées pour étudier la structure, la thermodynamique et la dynamique des LDts. La troisième et dernière partie démontre le succès de l'approche RMN dans l'étude des diverses étapes de la réaction d'acylation, à travers une étude détaillée de l'apoenzyme, de complexes non covalents avec différents beta-lactames, et de l'enzyme acylée par un carbapénème. Au cours de cette étude, la structure du site actif de l'apoenzyme de Bacillus subtilis a été affinée par rapport à une étude cristallographique antérieure. Pour cette enzyme et son pendant chez Enterococcus faecium, nous avons démontré que la spécificité pour les carbapénèmes n'intervient pas au stade de la formation du complexe non covalent. Pour finir, la formation de la liaison covalente entre LDt et carbapénème induit un réarrangement conformationnel substantiel et une augmentation de la flexibilité de l'enzyme.

L'utilisation de deux protocoles de décontamination comportant d'une part des antibiotiques topiques, la polymyxine E et la tobramycine en administration nasale, oropharyngée et digestive (protocole polymyxine /tobramycine), à la mupirocine nasale et la toilette cutanée à la chlorhexidine (Hibiscrub®) (protocole mupirocine / chlorhexidine) a réduit de façon significative l'ensemble des IAs chez les patients intubés, alors que chaque protocole utilisé seul s'est révélé inefficace. L'utilisation de la décontamination par le protocole mupirocine / chlorhexidine contribue à contrôler l'épidémiologie du S aureus résistant à la méticilline (SARM) en réanimation en réduisant les IAs dues à ce germe chez les patients intubés et en permettant d'obtenir un taux acceptable de décolonisation chez les patients colonisés. L'augmentation significative des infections à SARM observée sous l'effet de la décontamination par polymyxine / tobramycine seule dans une situation hautement endémique pour le S aureus résistant à la méticilline de la fin des années 90 nécessiterait d'être réévalué dans l'épidémiologie actuelle. Le dépistage systématique, les mesures d'isolement contact, et la décolonisation des porteurs de SARM par le protocole mupirocine / chlorhexidine ne se sont pas avérés utiles sur l'acquisition de SARM en réanimation (colonisation ou infection) par opposition aux mesures générales de prévention horizontale comportant en particulier le renforcement de l'hygiène des mains. Enfin, l'utilisation en routine de la décontamination multiple par polymyxine E, tobramycine plus amphotéricine B en administration oropharyngée et gastrique associée au protocole mupirocine / chlorhexidine chez les patients intubés a été associée à une importante diminution à court terme de l'ensemble des infections acquises, en particulier celles liées aux dispositifs invasifs, mais aussi celles liées à des bacilles à Gram négatif multirésistants, dans une situation de niveau modéré de multirésistance aux antibiotiques.

Le mésusage des antibiotiques et l’antibio-résistance sont devenus un cheval de bataille des autorités sanitaires internationales. L’objectif de ma thèse est d’analyser et évaluer les différents types d’incitations qui amèneraient les médecins à « mieux » prescrire des antibiotiques. La première partie est une revue de littérature dans laquelle j’analyse les interactions entre les différents acteurs du système de santé français, les incitations monétaires et les incitations non-monétaires. Les seconde et troisième parties illustrent la première par des analyses principalement empiriques, qui ont été publiées ou envoyées à des revues. La deuxième partie étudie l’utilisation et l’impact d’outils diagnostiques comme aide à la prescription d’antibiotiques avec d’une part les tests de diagnostics rapides pour l’angine, et d’autre part les tests microbiologiques point-of-care, faits « au lit du patient ». La troisième partie analyse le paiement à la performance comme incitation monétaire à l’amélioration des prescriptions médicamenteuses et notamment des antibiotiques. / Antibiotic misuse and antibiotic resistance are increasing concern for international health authorities. The goal of my thesis is to assess the different incentives which would lead physicians to optimize their antibiotic prescriptions. The first part is a literature review analysing interactions between the agents of the French health system. I evaluate also financial and non-monetary incentives. The second and third parts illustrates the first one through empiric analyses, which have been published or sent to a review. The second part studies the use and the impact of diagnostic tests as a help for antibiotics prescribing, with on one hand the use of rapid diagnostic tests detecting tonsillitis, and on the other hand microbiological tests called Point-Of-care made at the patient bedside. The third part analyses the pay-for-performance program as a financial incentive for improving drugs prescriptions and notably antibiotics.

Pour exercer leur effet princeps, les médicaments doivent atteindre des concentrations nécessaires et suffisantes à leur site d'action tout en évitant la survenue d'effets indésirables. Les antibiotiques sont utilisés pour le traitement d'infection cérébroméningées dont la cible bactériologique se situe dans le liquide céphalorachidien (LCR) ou le liquide extracellulaire cérébral (LEC) un site d'action cérébral qui constitue aussi une cible pour des effets secondaires. La distribution de médicament dans le cerveau et le LCR est limitée par la présence des barrières hémato-encéphalique (BHE) et hématoliquidienne (BHL). De plus, des mécanismes d'efflux diminuent les concentrations tissulaires des médicaments. Pour optimiser l'usage des antibiotiques et diminuer les effets indésirables, il est important d'obtenir des informations pharmacocinétiques tissulaires. Le recueil de LEC par microdialyse cérébrale et le prélèvement de LCR permettent chez des patients de réanimation la comparaison des concentrations libres de médicament. Ce travail constitue une étude de la distribution dans le plasma, le LCR et le LEC de deux antibiotiques : le céfotaxime et le métronidazole. Des patients (après un traumatisme crânien ou un accident vasculaire) ont été traités par céfotaxime et métronidazole pour une pneumopathie. Quatre études pharmacocinétiques ont été réalisées à l'équilibre par microdialyse cérébrale (n=11) pour le recueil du LEC ou par prélèvement de LCR (n=9) par une dérivation ventriculaire externe. Les résultats ont montré que le métronidazole diffusait totalement dans les deux milieux alors que la diffusion du céfotaxime était limitée, probablement en raison de phénomènes d'efflux. / To exert their effect while avoiding adverse events, drugs must reach sufficient concentrations in their site of action. Antibiotics are used for treating infection that bacterial target is in the cerebrospinal fluid (CSF) or brain extracellular fluid (ECF) which is also a target for adverse events. Drug distribution in the brain and CSF may be limited by the presence of the blood-brain barrier (BBB) and blood-CSF barrier (BCSFB). In addition, efflux mechanisms may decrease tissue concentrations of drugs.To optimize the use of antibiotics and reduce adverse events, it is important to obtain tissue pharmacokinetics. Collecting ECF samples via brain microdialysis and CSF samples via external ventricular drain in critically ill patients allow comparison of free drug concentrations. This work is a study of the distribution in plasma, CSF and ECF of two antibiotics, cefotaxime and metronidazole.Patients (after a head injury or stroke) were treated with cefotaxime and metronidazole for pneumonia. Four pharmacokinetic studies were performed at equilibrium by brain microdialysis (n = 11) for collecting ECF or CSF samples (n = 9) by an external ventricular drain. The results showed that metronidazole distributes extensively in both ECF and CSF while the diffusion of cefotaxime was limited, probably due to efflux transporters.