Les systèmes de transduction du signal et les transporteurs ABC contribuent de façon conjointe à la réponse adaptative des bactéries aux changements d’environnement. Trois modules, associant un phosphorelais et un transporteur ABC, ont été répertoriés chez B. subtilis et sont impliqués dans la réponse à différents antibiotiques: BceRSAB, PsdRSAB et YxdJKLM. Ils sont caractérisés par une histidine kinase possédant une boucle extracytoplasmique courte et appartenant à la famille des Intramembrane Sensing - Histidine Kinase (IM-HK) et par un transporteur ABC possédant une Membrane Spanning Domain (MSD) à boucle extracytoplasmique exceptionnellement longue. En utilisant une approche phylogénomique, il a été établi que ce type de modules était restreint aux Firmicutes, où ils sont apparus et se sont largement répandus. De plus, cette analyse met en lumière une histoire évolutive très dynamique impliquant de nombreux transferts horizontaux, duplications et pertes de gènes, conduisant à un répertoire de modules Bce-like très varié chez ce phylum. Grâce à une analyse phylogénétique fine, il a été proposé une classification de ces modules en six sous-familles bien définies.Des études fonctionnelles ont été réalisées sur des membres de la sous-famille IV comprenant le module de résistance à la bacitracine BceRSAB de B. subtilis, dont l’expression des gènes codant pour le transporteur requiert, en présence de l’antibiotique, le système de transduction du signal aussi bien que le transporteur lui-même. Les résultats de ces études montrent que d’autres membres de la sous-famille IV, YtsCD de B. licheniformis et BceAB de B. halodurans, sont également impliqués dans la résistance à la bacitracine. Ils suggèrent aussi que dans ces modules le transporteur ABC est le premier senseur de la présence de l’antibiotique et qu'il active le système de transduction une interaction entre une sous unité du transporteur et la kinase du module. De plus, en présence de bacitracine, l’expression des gènes codant pour le transporteur BceAB ainsi que la résistance à cet antibiotique requièrent la présence de la boucle de la MSD BceB ce qui démontre l'importance de cette boucle aussi bien au niveau fonctionnel que structural.Par ailleurs, l’étude que nous avons réalisée suggère que le mécanisme original de régulation des gènes du transporteur BceAB de B. subtilis pourrait être généralisé à tous les modules équivalents présents chez les Firmicutes. Ces modules constitueraient ainsi un mécanisme important de résistance aux antibiotiques peptidiques chez les bactéries de ce phylum qui comprend de nombreux pathogènes. / Signal transduction systems and ABC transporters often contribute jointly to adaptive bacterial responses to environmental changes. In Bacillus subtilis, three such pairs, thereafter called modules, are involved in responses to antibiotics: BceRSAB, PsdRSAB and YxdJKLM. They are characterized by a histidine kinase belonging to the Intramembrane Sensing – Histine Kinase family (IM-HK) and by a Membrane Spanning Domain (MSD) possessing an unusually large extracytoplasmic loop. Using a phylogenomic approach we were able to demonstrate that such modules, associating a phosphorelay and an ABC transporter, are specific but widespread in Firmicutes where they originated. This analyse highlight a highly dynamic evolutionary history involving numerous horizontal gene transfers, duplications and lost events, leading to a great variety of Bce-like module repertories in members of this bacterial phylum. Based on fine phylogenetic analyses, the Bce-like modules were divided into six well-defined subfamilies. Functional studies were performed on some members of subfamily IV comprising the bacitracin resistance module BceRSAB of B. subtilis, the expression of which being found to require, in the presence of bacitracin, the signal transduction system as well as the ABC transporter itself. The present results indicate that two other members of subfamily IV, YtsCD of B. licheniformis and BceAB of B. halodurans, were also found to participate in bacitracin resistance processes. The results also suggest that in these modules the ABC transporter works as the first sensor of the antibiotic and that it then activates the signal transduction system through an interaction between one of the two ABC transporter domains and the module kinase.Bacitracin dependent expression of bceAB and bacitracin resistance processes were shown to require the presence of the BceB translocator loop suggesting a crucial role for this loop as well at a functional level, as at a structural level.This study suggests that the original BceRSAB module regulatory mechanism might be generalised to other modules and would constitute an important common antibiotic resistance mechanism in Firmicutes which comprise many human pathogens.

La santé digestive du lapin est difficile à maîtriser en élevage, notamment en période de sevrage où des troubles digestifs sont fréquents et peuvent entraîner des pertes importantes. Bien que l’utilisation d’antibiotiques diminue, afin d’éviter l’apparition de problèmes de résistance, des solutions alternatives doivent être trouvées. Nos principaux objectifs étaient : i) d’étudier l’influence de l’incorporation de fibres rapidement fermtentescibles (FRF) dans un aliment distribué précocement dès 15 jours d’âge, en comparaison d’un aliment avec antibiotiques (tiamuline et apramycine) utilisés pour lutter contre l’entéropathie épizootique du lapin ; ii) de déployer des méthodologies en génomique ciblant l’espèce lapin (amélioration et réannotation d’un microarray) et son microbiote digestif (pipeline d’analyse du gène de l’ARNr 16S), pour du phénotypage moléculaire. L’originalité de notre travail réside ainsi dans l’acquisition de données par trois approches complémentaires : phénotypique, transcriptomique, et métagénomique. Au niveau phénotypique, la stimulation de l’activité fermentaire par les FRF est vérifiée avec une hausse de la concentration caecale en AGV (+20%) et une plus forte acidité du biotope caecal. De plus, les FRF tendent à réduire la mortalité en post-sevrage et améliorent l’efficacité alimentaire. Au niveau transcriptomique, nous avons tout d’abord apporté de nouvelles connaissances sur l’immunité du lapin adulte avec la stimulation in vitro de cellules mononuclées du sang périphérique par du LPS et de la PMA-ionomycine. Cette étude confirme l’importance du lapin comme animal modèle pour la recherche biomédicale. Chez le jeune lapin, la nouvelle version du microarray nous a permis de montrer que les fonctions biologiques sont plus rapidement mises en place avec les FRF qu’avec un aliment standard, et que les antibiotiques nivellent l’expression génique. De plus, les FRF contribueraient à limiter l’inflammation intestinale. Au niveau métagénomique et en ciblant l’ARNr 16S, nous montrons qu’une augmentation de l’activité microbienne caecale n’est pas associée à une modification majeure de la composition du microbiote, à l’exception de la stabilisation de l’abondance des Campylobacteraceae, qui limiterait l’inflammation digestive. Nos travaux, encore préliminaires, n’ont pas permis d’identifier des corrélations significatives entre l’expression génique dans le sang et/ou l’iléon, et les profils taxonomiques (OTUs) majoritaires du microbiote digestif. L’ensemble de nos résultats suggère d’une part que les FRF peuvent être proposées comme une nouvelle stratégie nutritionnelle péri-sevrage, avec une amélioration de l’efficacité alimentaire et une protection accrue de la santé digestive, et d’autre part que des approches génomiques sont prometteuses pour qualifier finement les phénotypes d’intérêt chez le lapin. / Digestive health of rabbits is difficult to manage in breeding systems, especially around weaning where digestive problems are very common and can result in significant losses. The use of antibiotics decreases in order to avoid the emergence of problems with antibiotic resistance, but alternatives must be found. The objectives of this work were: i) to study effects of the incorporation of rapidly fermentable fiber (FRF) in diets fed to rabbits from 15 days of age, and compared to a feed with antibiotics (tiamulin and apramycin), used to fight against epizootic rabbit enteropathy; ii) to deploy genomics methodologies targeting the rabbit species (improvement and re-annotation of a microarray) and the digestive microbiota (pipeline analysis of 16S rRNA gene), for molecular phenotyping. An innovative approach was used in this work through the combination of three complementary approaches: phenotypic, transcriptomic, and metagenomic. At the phenotypic level, the stimulation of the fermentation activity by FRF is verified with higher cecal VFA concentrations (+ 20%) and higher cecal acidity. Moreover, the FRF tend to reduce mortality post-weaning and improve feed efficiency. At the transcriptomic level, we obtained new data on the immunity of the adult rabbit with in vitro stimulation of peripheral blood mononuclear cells with LPS and PMA-ionomycin. This study confirms the importance of the rabbit as an animal model for biomedical research. In young rabbits, the new version of the microarray allowed us to show that biological functions are more quickly implemented with FRF than a standard diet, and that antibiotics level out the gene expression. In addition, FRF help to limit intestinal inflammation. At the metagenomic level, the targeting of the 16S rRNA, we showed that an increase in cecal microbiota activity is not associated with major changes of microbiota composition, with the exception of the stabilization of the relative abundance of Campylobacteraceae, which limits gastrointestinal inflammation. Our preliminary results did not identify significant correlations between gene expression in blood and/or ileum, and principal taxonomic profiles of the digestive microbiota. Our results suggest that FRF can be proposed as a new nutrition strategy peri-weaning, with improved feed efficiency and increased protection of digestive health, and secondly that genomic approaches are promising to describe more precisely phenotypes of interest in rabbits.

Chlamydia trachomatis est une bactérie à développement intracellulaire obligatoire, divisée en 19 sérovars parmi lesquels les sérovars D-K sont responsables d’infections oculo-génitales et les sérovars L de la lymphogranulomatose vénérienne (LGV). En France, C. trachomatis est le principal agent bactérien responsable d’infections sexuellement transmissibles (IST). Les méthodes moléculaires occupent une place de choix dans le dépistage et l’épidémiologie des infections à C. trachomatis. Grâce à leur utilisation à partir de prélèvements non invasifs, nous disposons de chiffres de prévalence qui s’élèvent à 1,5% dans la population générale, 3,6% chez les femmes âgées de 18 à 24 ans sexuellement actives et 10 à 15% dans les centres à vocation de dépistage des IST. N’ayant aucune donnée chez la femme enceinte, le programme hospitalier de recherche clinique (MATIST) que nous avons mis en place chez les femmes enceintes suivies au CHU de Bordeaux a montré une prévalence de l’infection à C. trachomatis de 2,5%, à M. genitalium de 0,8% et à N. gonorrhoeae de 0%. Chez les femmes de moins de 24 ans, la prévalence était respectivement de 7,9% et 2,4%. La compréhension de l’épidémiologie et de la dissémination des infections à C. trachomatis nécessite la mise au point de techniques de typage performantes d’autant qu’un seul sérovar, le sérovar E, est rencontré dans près de la moitié des cas. Nous avons développé une méthode de typage moléculaire, la MLVA (MultiLocus Variable Number of Tandem Repeat Analysis), qui analyse le polymorphisme associé aux répétitions en tandem et permet un typage intra-sérovar. Cinq VNTRs ont été identifiés. La méthode a été automatisée puis appliquée à 220 souches et échantillons cliniques de C. trachomatis de génovar E, permettant d’identifier 25 types MLVA. Les souches d’origine ano-rectale isolées de patients homosexuels et les souches suédoises appartenant au nouveau variant ont été individualisées au sein de deux types MLVA uniques et distincts, suggérant une origine clonale. L’ensemble des résultats obtenus ont montré que la MLVA est un outil de typage moléculaire performant, plus discriminant que les autres méthodes auxquelles nous l’avons comparée. De plus, dans le cadre de la surveillance épidémiologique de la LGV ano-rectale due au variant L2b qui sévit en Europe depuis 2003 presque exclusivement chez les homosexuels, nous avons identifié le premier cas de LGV ano-rectale chez une femme. Enfin, nous avons développé une technique de PCR en temps réel permettant une détermination objective de la concentration minimale inhibitrice d’un antibiotique donné vis-vis de C. trachomatis. Cette technique a également montré que les antibiotiques étudiés n’avaient qu’une activité bactériostatique sur C. trachomatis. / Chlamydia trachomatis is an obligate intracellular bacterium, divided into 19 serovars, among which serovars D-K are responsible for oculo-genital infections and serovars L of lymphogranuloma venereum (LGV). In France, C. trachomatis is the main bacterial cause of sexually transmitted diseases (STI). Molecular methods are the methods of choice for the C. trachomatis detection and epidemiology. Through their use, it has been shown that the prevalence of C. trachomatis infection rise up to 1.5% in the general population, to 3.6% for sexually experienced women aged 18-24 and to 10-15% in STI medical settings. As no data were available for pregnant women, we conducted a clinical research study (MATIST) in pregnant women at the Bordeaux University hospital. The prevalence of C. trachomatis, M. genitalium and N. gonorrhoeae infections was 2.5%, 0.8% and 0%, respectively. In women under 24 years, the prevalence of C. trachomatis, and M. genitalium infections was 7.9% and 2.4%, respectively. Understanding the epidemiology and the spread of C. trachomatis infection requires the development of efficient typing techniques knowing that a single serovar, serovar E, is found in nearly half the cases. We developed a MLVA (MultiLocus Variable-Number of Tandem Repeat Analysis) method which analyzes the genome polymorphism associated to tandem repeats and allowed intra-serovar subtyping. Five VNTRs were identified. The automated method was applied on 220 C. trachomatis genovar E clinical specimens and isolates, yielding 25 MLVA types. All anorectal isolates from men who have sex with men exhibited the same MLVA type, suggesting clonal spread. In the same way, we confirmed the clonal origin of the Swedish new variant of C. trachomatis. MLVA appears to be a good tool for molecular typing, with a higher discriminatory power than those of other methods used for comparison. Since 2003, a LGV proctitis outbreak caused by the new variant L2b has been reported in Europe in men who have had sex with HIV-positive men. We reported the first case of C. trachomatis L2b proctitis diagnosed in a woman. Finally, we developed a real-time PCR method allowing an objective determination of minimum inhibitory concentration of antibiotics for C. trachomatis. Our results also showed that all antibiotics studied only had bacteriostatic activity on C. trachomatis.

Les infections urinaires (IUs) sont un motif très fréquent de consultation et de prescription d’antibiotique en médecine générale. Le choix de l’antibiotique repose sur les caractéristiques du patient, la susceptibilité des germes aux antibiotiques et des analyses de coût. Cette démarche thérapeutique est devenue de plus en plus complexe en raison de l’augmentation des résistantes aux antibiotiques. Dans ce contexte, mon travail de thèse repose sur deux principales études :A partir des données d’IMS-health France, une analyse spectrale des ventes d’antibiotiques urinaires a montré l’existence d’une saisonnalité annuelle entre 2001 et 2012 avec des pics estivaux. A partir des données de recherche de Google en France et dans six autres pays, le même phénomène a été observé. Ceci représente un argument en faveur d’une saisonnalité des cystites aigues simples.Une étude a été mise en place, visant à estimer l’incidence des IUs à germes résistants et à déterminer les facteurs associés à l’acquisition de ces germes. Un taux d'incidence annuel des IUs présumées en médecine générale a été estimé à 3 200 pour 100 000 femmes en France [IC 95%: 2 400-4 000], avec un taux d'incidence annuel des infections urinaires à E. coli résistant au fluoroquinolone en médecine générale à 102 pour 100 000 femmes en France [IC 95%: 30-50]. Les facteurs associés aux IU à entérobactéries résistantes à plus de trois classes d’antibiotique étaient l'utilisation de la pénicilline par la patiente (OR = 3,1 ; [1,2-8,0]), avoir fourni un hébergement à un résident d'un pays à haut risque de résistance aux antibiotiques (OR = 4,0 [1,2-15,1]) et la consommation de viande crue (OR = 0,3 ; [0,1-0,9]). / Urinary tract infections (IUs) are a frequent reason for consultation and prescription of antibiotics in general practice. The choice of the antibiotic is based on the patient’s characteristics, the antibiotic susceptibility of bacteria and cost analyzes. This therapeutic approach has become increasingly complex due to the increase in antibiotic resistance. In this context, my thesis is based on two main studies:From the data of IMS health France, a spectral analysis of urinary antibiotic sales was shown the existence of an annual seasonality between 2001 and 2012 with summer peaks. The same phenomenon was been observed from Google search data in France and in six other countries. This is an argument for seasonality in acute cystitis.Another study was set up, to estimate the incidence of resistant germs in IUs and identify factors associated with the acquisition of these germs. An annual incidence rate of IUs in general practice was estimated at 3,200 per 100,000 women in France [95% CI: 2,400-4,000], with an annual incidence rate of IUs due to E. coli resistant to fluoroquinolone in general practice at 102 per 100,000 women in France [95% CI: 30-50]. Factors associated with IU due to Enterobacteriaceae resistant to more than three classes of antibiotic were having used penicillin by the patient (OR = 3.1; [1.2 to 8.0]), having provided accommodation to a resident of a country at high risk for antibiotic resistance (OR = 4.0 [1.2 to 15.1]) and raw meat consumption (OR = 0.3; [0.1-0.9] ).

Les peptides antimicrobiens (PAMs) représentent des composants importants de l`immunité innée. Ils sont présents dans la plupart des organismes multicellulaires et constituent la première ligne de défense contre les infections. Ils possèdent un large éventail d`activités, une non-toxicité contre les cellules de l`hôte et des effets synergiques avec les antibiotiques conventionnels. Par conséquent, ils peuvent être d`excellents candidats dans le développement de nouveaux antibiotiques pour lutter contre la résistance de microorganismes. Concernant les PAMs dérivés de la chromogranine A (CgA), la cateslytine (Ctl) présente des activités antimicrobiennes directes et des propriétés immunomodulatrices. Dans ma thèse, j`ai cherché à caractériser l`épipeptide D-Ctl, où tous les résidus en conformation-L ont été remplacés par des résidus en conformation-D. Tout d`abord, la stabilité dans les surnageants bactériens et des dosages de l`activité antimicrobienne ont été réalisés, ainsi que l`analyse de viabilité des cellules et des dosages des cytokines libérées par les cellules immunitaires. L`efficacité de D-Ctl a été comparée à celle de L-Ctl contre des souches bactériennes, puis les CMIs ont été déterminées et comparées dans le cas de combinaisons avec des antibiotiques conventionnels, afin de montrer un effet synergique et/ou additif. De plus, D-Ctl ne déclenche pas de résistance chez E. coli. Des tests de cytotoxicité ont été effectués sur plusieurs types de lignées cellulaires et de PBMCs. Les effets inflammatoires aussi ont été testés. Ensuite, le modèle bactérien E. coli MDR a été utilisé pour des analyses physico-chimiques, telles que la microscopie à épifluorescence, la spectroscopie ATR-FTIR et la microscopie à force atomique. Enfin, le brevet D-Ctl a été déposé en 2016 sous le numéro EP 16306539.4 « Nouveau peptide de cateslytine en conformation D ». En conclusion, D-Ctl est capable de tuer rapidement un large spectre de micro-organismes, et il pourrait potentialiser l`effet antimicrobien de plusieurs antibiotiques. / Antimicrobial peptides (AMPs) represent important components of innate immunity. They are present in most multicellular organisms and constitute the first line of defense against infections. They exhibit a large spectrum of activities, a non-toxicity against host cells and synergistic effects with conventional antibiotics. Therefore, they can be as excellent candidates in the development of new antibiotics to fight pathogens resistance. Concerning to AMPs derived from chromogranin A (CgA), Cateslytin (Ctl) represents a new antibiotic, which displays direct antimicrobial activities and immunomodulatory properties. In my thesis, I aimed to characterize the epipeptide D-Ctl, where all (L-conformation) residues were replaced by (D-conformation) residues. Firstly, antimicrobial assays were performed, cells viability, immune assays, and the stability in bacterial supernatant was tested. The efficiency of D-Ctl was compared with L-Ctl against bacterial strains, then MICs were determined and compared with combinations in presence of classical antibiotics in order to show synergistic or/and additive effect. Moreover, D-Ctl does not trigger resistance in E. coli. Also, cytotoxicity assays were performed on several types of cell line and PBMCs. Inflammatory effects were tested too. Then, bacterial model E. coli MDR was used for physicochemical analysis such as epifluorescence microscopy, ATR-FTIR spectroscopy and atomic force microscopy. Finally, D-Ctl patent has been deposited in 2016 under the number EP 16306539.4 “New D-configured cateslytin peptide”. To conclude: D-Ctl is able to rapidly kill a broad spectrum of microorganisms, and it could potentiate the antimicrobial effect of several antibiotics.

Le traitement des infections dues aux bactéries multirésistantes aux antibiotiques est un défi médical majeur du 21ème siècle. Ce défi a incité la recherche de cibles ayant des fonctions essentielles pour le développement de nouveaux antibiotiques. Les enzymes de la voie FASII, responsables de la synthèse des acides gras (AG), sont considérées comme essentielles et de nombreux antibiotiques, appelés anti-FASII, ont été développés pour lutter contre des pathogènes du phylum des Firmicutes. Cependant, notre laboratoire a montré que plusieurs pathogènes contournent l’inhibition des anti-FASII par l’utilisation des AGs exogènes abondants chez l’hôte (sang, organes, aliments). Ce contournement compromet l’utilisation des anti-FASII en traitement. Le statut du pathogène majeur, Staphylococcus aureus, est néanmoins resté en débat. Il synthétise un AG non disponible chez l’hôte, et donc, d’après la littérature, ne pourrait pas être compensé. La question de cette thèse est de comprendre les mécanismes utilisés par S. aureus lui permettant de contourner les anti-FASII. Deux mécanismes sont mis en évidence: I- Des mutations à haute fréquence du gène fabD surviennent et permettent à la bactérie d’utiliser des AGs exogènes. Ce type de mutation favorise la disponibilité de la protéine ACP permettant l’utilisation des AGs exogènes. II- Une stratégie sans mutation décelable survient en présence de fluides hôtes tels que le sérum. Elle comprend une première étape de "dormance" d’environ 8 à 10 heures pendant laquelle des AGs sont incorporés. Durant cette adaptation les bactéries semblent bloquées dans la division cellulaire, et subissent des changements morphologiques. Cette étape est suivie par une reprise de croissance « normale » où S. aureus utilise librement des AGs exogènes et reste insensible aux anti-FASII. Dans nos conditions, une étude microscopique « time-lapse », a permis de visualiser qu’environ 3% de la population bactérienne adaptée aux anti-FASII émerge. Nos résultats pointent vers un mécanisme d’adaptation dans lequel le sérum diminuerait le stress bactérien et augmenterait ainsi la disponibilité de l’ACP et des AGs exogènes, facilitant leur utilisation pour la synthèse des phospholipides. Les AGs exogènes peuvent donc remplacer totalement les endogènes. Ce résultat va à l’encontre de l’hypothèse couramment acceptée qu’un AG endogène de S. aureus est conservé et essentiel. Nous avons poursuivi cette étude par des analyses protéomiques et par le criblage d’une banque de 2000 mutants de S. aureus en cherchant des loci impliqués dans l’adaptation aux anti-FASII. Des fonctions de la réponse au stress, la division cellulaire et le métabolisme des lipides semblent être impliqués dans cette adaptation. Pour conclure, cette étude a permis de clarifier les étapes impliquées dans la réponse adaptative de S. aureus aux anti-FASII. Même si nos résultats prouvent que S. aureus contourne les anti-FASII, une approche combinatoire pourrait être envisagée où l’anti-FASII serait couplé avec un deuxième inhibiteur qui bloquerait sa capacité à sortir de la dormance. / Treatment of infections caused by multidrug-resistant bacteria is a major medical challenge of the 21st century, which has stimulated the search for essential bacterial functions as potential antimicrobial drug targets. The fatty acid synthesis (FASII) pathway enzymes are considered essential, and numerous antibiotics called (anti-FASII), have been developed to eliminate pathogens of the Firmicutes phylum. However, our laboratory has shown that several pathogens bypass FASII inhibitors by incorporating exogenous fatty acids (FAs), which are abundant in the host (in blood, organs and foods). FASII bypass thus compromises the use of FASII-based antibiotics. The status of the major pathogen, Staphylococcus aureus, has remained in debate. S. aureus synthesizes an FA not produced by the host and according to the literature, is required and would not be available in the host. However, work in my lab showed that indeed bypasses FASII. The goal of my research project is to understand the mechanisms used by S. aureus to bypass FASII antibiotics. Two mechanisms are highlighted: I- High frequency mutations of the fabD gene allow S. aureus to use exogenous FAs; our study indicates that higher availability of ACP in these mutants facilitates FA utilization. II- A strategy without detectable mutation occurs in the presence of host fluids such as serum. It comprises a first "dormancy" step of about 8 to 10 hours, followed by outgrowth; FAs are incorporated throughout these steps. The latency phase appears to be due to a division block, during which cells undergo morphological changes. During "normal" growth recovery, S. aureus freely uses exogenous FAs and remains insensitive to anti-FASII. Using « time-lapse » microscopic study, we showed in our test conditions that about 3% of the bacterial population adapted to FASII antibiotics. Ours results point to an adaptation mechanism in which serum decreases bacterial stress, leading to increased availability of ACP and exogenous FAs. These substrates can then be used for phospholipid synthesis. These results resolve the debate by showing that S. aureus can replace endogenous FAs with exogenous FAs when FASII is blocked. Contrary to current dogma, FASII is not essential in S. aureus. To identify the loci involved in adaptation to anti-FASII, we performed proteomic analyses and also screened a S. aureus mutant library. Functions of stress response, cell division, and lipid metabolism appear to be involved in this adaptation. To conclude, this study clarified the steps leading to S. aureus adaptation to FASII antibiotics. Although our results show that S. aureus bypasses anti-FASII, a combinatorial approach could be considered in which FASII antibiotics could be coupled to a second inhibitor that would prevent exit from the dormancy.

Les bactéries multirésistantes (BMR) représentent un véritable problème de santé publique. Les antibiotiques conventionnels commencent à devenir inefficaces et des bactéries qu’à une époque étaient contrôlées, commencent à devenir de plus en plus pathogènes. L’utilisation des actifs dérivant des plantes comme certains composants issus des huiles essentielles ont déjà démontré une action bactérienne contre plusieurs bactéries dites résistantes. Pour l’administration de ces actifs, à nature lipophile, nous les avons encapsulés à l’intérieur des nanocapsules au cœur lipidique (NCL) grâce à une modification de la méthode d’inversion de phase développé dans le laboratoire Inserm U1066 au début des années 2000. Le but de cette thèse est de trouver une association avec des antibiotiques qui puisse s’avérer synergique contre des BMR. Nous avons obtenu une synergie sur plusieurs souches bactériennes avec un mélange avec trois actifs différents : l’eugénol, le carvacrol et le cinnamaldéhyde et la doxycycline (antibiotique bactériostatique de la famille des tetracyclines). Cette synergie a été également testée in vivo sur un modèle pneumopatique de souris avec des résultats qui semblent en concordance avec les résultats in vitro. Nous nous sommes servis des méthodes physico-chimiques comme l’angle de contact ou la mobilité électrophorétique, dans le but d’étudier les interactions entre les NCL et les bactéries. Les résultats obtenus semblent indiquer que les NCL recouvrent la surface de la bactérie et libèrent leurs actifs, néanmoins nous n’écartons pas l’hypothèse qu’une certaine quantité des NCL puisse aussi pénétrer la bactérie. / Multiresistant bacteria (MRB) present today a public health problem. Some antibiotics are ineffective and bacteria formerly controlled, begin to become more and more pathogenic. The use of drugs derived from plants as some components from essential oils have demonstrated a bactericidal effect against resistant bacteria.For the administration of these lipophilic drugs, they have been encapsulated in the core of lipidnanocapsules (LNC), formulated via the phase inversion method. This method was developed in the laboratory Inserm U1066 in the early 2000s.The aim of this thesis is to find a combination with an antibiotic that prove to be synergistic against MRB. We have found a synergistic effect with the combination of doxycycline (bacteriostatic antibiotic of the tetracycline class) and the LNC of a mixture of three aromatic components of essential oils (eugenol,carvacrol and cinnamaldehyde). This synergy was also tested in vivo in a pneumopathicmice model with interesting results which appear consistent with in vitro results.The interactions between LNC and bacteria were studied using physicochemical method as electrophoretic mobility and contact angle measurement. Obtained results suggest that LNC cover the surface of the bacteria and release the aromatic components. These results are also observed by confocal microscopy. Nevertheless, we also accept the hypothesis that, a certain amount of LNC can cross the bacteria.

La mucoviscidose reste une maladie génétique grave sans traitement curatif. L’amélioration de la prise en charge de la maladie s’est accompagnée d’une augmentation importante de l’espérance de vie qui était de moins de un an dans les années 1950 et dépasse en moyenne 40 ans pour les enfants nés aujourd’hui. <p>La mucoviscidose se caractérise au niveau pulmonaire par un mucus anormalement épais qui est difficilement évacué. Le mucus s’accumule alors dans les voies respiratoires et les bactéries y persistent et s’y multiplient. 80 à 95% des patients décèdent des suites de l’insuffisance respiratoire causée par les infections chroniques bactériennes concomitantes aux inflammations des voies aériennes. Les patients souffrent particulièrement d’infections à P. aeruginosa qui est la bactérie la plus fréquemment rencontrée dans la mucoviscidose. Lors des premières infections à P. aeruginosa les bactéries sont de phénotype non mucoïde et sont relativement sensibles aux antibiotiques. Les bactéries finissent par s’adapter dans les voies aériennes des patients atteints de mucoviscidose et forment des biofilms multiresistants aux antibiotiques. Les patients sont alors colonisés par P. aeruginosa de façon permanente. Les infections chroniques à P. aeruginosa sont responsables du déclin de la fonction respiratoire, d’exacerbations pulmonaires nécessitant une hospitalisation et de la mortalité des patients atteints de mucoviscidose. Il est donc urgent d’améliorer les traitements symptomatiques existants dans le but d’augmenter la qualité et l’espérance de vie des patients en attendant de nouveaux traitements curatifs visant à corriger l’anomalie génétique.<p>Ce travail s’est donc orienté vers l’étude de l’efficacité in vitro de différentes combinaisons d’antibiotiques vis-à-vis des biofilms bactériens. Parmi l’ensemble des associations d’antibiotiques testées une synergie d’activité a été observée entre la tobramycine et la clarithromycine sur des biofilms âgés de 24 heures mais aussi de 12 jours. Notamment parmi les 26 souches testées une synergie d’action est observée chez 11 souches après une coadministration pendant 28 jours de tobramycine et clarithromycine en doses répétées sur un biofilm « mûr » âgé de 12 jours. Parmi ces 11 souches, 7 biofilms sont entièrement détruits à la fin du traitement. <p>Sur l’ensemble des souches étudiées le traitement avec l’association est soit supérieur ou équivalent à celui de la tobramycine seule et a permis d’obtenir une action dans 53.8% des cas pour la combinaison versus 30.8% pour la tobramycine.<p>Cependant aucune corrélation n’est trouvée entre le profil génétique, le phénotype mucoïde ou non des souches et la présence de synergie d’action ou la destruction entière du biofilm.<p>Cette dernière étude s’inspire du traitement actuel de référence TOBI® qui s’administre par cycle de 28 jours, 2 fois par jour. <p>Les différents travaux de cette thèse ont permis tout d’abord de développer un modèle in vitro proche des conditions rencontrées in vivo chez les patients atteints de mucoviscidose. Ce modèle pourra également être utilisé pour une série d’autres études et mises au point de nouveaux médicaments sous forme de molécule isolée ou en combinaison. <p>Ce travail a également permis d’envisager le développement d’un nouveau médicament dans le traitement d’infections chroniques à P. aeruginosa chez les patients atteints de mucoviscidose.<p>Cependant des études futures in vivo sur souris mais aussi toxicologiques et cliniques seront indispensables pour confirmer le profil d’efficacité et de sécurité de cette association.<p><p> / Doctorat en sciences pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le développement de réactions chimiques compatibles avec les milieux biologiques est un défi scientifique de taille. Les outils dont actuellement disponibles pour le marquage spécifique d’entités biologiques se sont multipliés pendant cette dernière décennie. Parmi les réactions vedettes du domaine, on trouve les réactions de Diels-Alder entre alcènes tendus et tétrazines ou encore les cycloadditions entre les cycloalcynes et les azotures (SPAAC). En revanche, les réactions de clivage bioorthogonal ont retenu une attention plus faible de la part de la communauté scientifique. Récemment notre groupe a identifié une réaction bioorthogonale entre une iminosydnone et un cycloalcyne permettant d’effectuer simultanément le clivage d’un composé et la ligation de deux entités. Ces travaux de thèse ont été entièrement dirigés vers cette nouvelle réactivité.En premier lieu, nous avons étudié la synthèse et la fonctionnalisation du partenaire iminosydnone dans le but d’obtenir une librairie de composés pour l’étude de la cinétique de la réaction de click & release avec les cycloalcynes. Dans un second temps, nous avons utilisé les outils synthétiques développés pour concevoir des sondes iminosydnones à double exaltation de fluorescence. Cela a marqué l’entrée de ces composés dans le contexte de la chimie bioorthogonale puisque la sonde la plus prometteuse a été utilisée sur des cellules vivantes.Enfin, la capacité des iminosydnones à être clivées par les cycloalcynes a été exploitée sous la forme d’espaceurs clivables dans deux applications. Nous avons tout d’abord conçu des outils pour le target-fishing. Les sondes obtenues ont permis l’immobilisation de protéines sur un support solide. La libération du support des protéines a pu être effectuée de manière quantitative tout en leur apposant une étiquette fluorescente. Le second objet exploitant les propriétés d’espaceurs clivables des iminosydnones est un ADC. Celui en développement dans cette thèse est destiné à traiter les infections bactériennes, cible atteignable uniquement en employant un espaceur clivable par un agent exogène. / The development of chemical reactions compatible with the biological medium is a major challenge. The availability of chemical tools for the specific labeling of biological entities increased dramatically during the last decade. The Diels-Alder reactions between tetrazines and strained alkenes or the Strained Promoted Azide Alkyne Cycloaddition (SPAAC) are among the most popular reactions for bioorthogonal ligations. On the other hand, moderate attention was given to bioorthogonal cleavage reactions. Recently our group identified a new bioorthogonal reaction between an iminosydnone and a cycloalkyne, enabling a cleavage and the ligation of two partners at the same time.The first aim of this PhD thesis was to study the synthesis and functionalisation of the iminosydnone partner. With the large library of compounds in our hands, we could study the kinetic properties of the click & release reaction.Next, using this transformation, we synthesized double fluorogenic iminosydnone probes. The most promising probe was then used on living cells, underlining the bioorthogonality of the reaction.Finally, we took advantage of the iminosydnone properties to use them as cleavable linkers in two applications. The first field we explored was target-fishing. The tools we developped allowed protein immobilization on a solid support. The quantitative release from the support of labeled proteins was achieved using the click & release reaction. The second object using iminosydnones as cleavable linkers we considered was an ADC. The one developped in this PhD thesis is aimed at bacteria. For treatment with ADCs, this target can only be reached using a linker cleavable with an external agent.

L’émergence et la dissémination des bactéries résistantes aux antibiotiques sont préoccupantes. L’infection causée par les bactéries multi-résistantes (BMR) aggrave le pronostic des malades infectés et augmente les dépenses liées à leur prise en charge. Parmi les BMR, les bactéries à Gram négatif (BGN), plus particulièrement les entérobactéries productrices de béta-lactamase à spectre étendu (E-BLSE) sont les plus fréquemment isolées. La résistance aux antibiotiques pourrait avoir un impact sur la morbidité et la mortalité dans les pays à revenu faible ou intermédiaire (PRFI) en raison du potentiel d’émergence et de diffusion de bactéries résistantes aux antibiotiques, et du fardeau des infections bactériennes dans ces pays. Cependant, les données sur la résistance bactérienne sont rares et très majoritairement hospitalières dans les PRFI. De plus, dans ces pays, les infections bactériennes néonatales sévères (septicémies, pneumonies et méningites) représentent encore les principales causes de décès chez les nouveau-nés. Les entérobactéries sont majoritairement responsables de ces infections néonatales. Ainsi, investiguer la transmission d'E-BLSE chez le nouveau-né permettrait de proposer des stratégies de prévention. Ce travail de recherche s’est appuyé sur le programme BIRDY (Bacterial Infections and antibiotic Resistant Diseases among Young children in low-income countries). Le premier objectif était d’estimer la prévalence de la colonisation par des E-BLSE chez les femmes enceintes à Madagascar ainsi que les facteurs favorisant cette colonisation. Les résultats ont montré une prévalence globale de colonisation de 18.5% [IC à 95% 14.5-22.6]. Des facteurs reflétant un niveau socioéconomique plus élevé comme l’accès privatif à l’eau de boisson et avoir une maison individuelle sont associés à la colonisation. Le second objectif de ce travail était d'étudier l'incidence de la première colonisation par des E-BLSE chez les nouveau-nés en milieu communautaire et d'identifier les facteurs de risque d'acquisition. Les résultats révèlent une incidence globale d'acquisitions d'E-BLSE de 10.4 pour 1000 nouveau-nés-jours [IC à 95% : 8.0; 13.4]. Par ailleurs, nous avons mis en évidence que le faible poids à la naissance HR ajusté 2.7 [IC à 95% 1.2 ; 5.9], l'accouchement par césarienne HR ajusté 3.4 [IC à 95% 1.7 ; 7.1], la prise maternelle d'antibiotique à l'accouchement HR ajusté 2.2 [IC à 95% 1.1 ; 4.5] étaient des facteurs de risque d'acquisition d'E-BLSE. Le troisième objectif était de documenter les infections néonatales. Nous avons trouvé une incidence d'infections néonatales de 30.6 cas pour 1000 naissances vivantes [IC à 95%: 23.4 ; 40.1].Nos résultats montrent que les mesures de santé publique devraient axer sur l’amélioration de la prise en charge de la grossesse et sur le diagnostic précoce des infections néonatales. / The emergence and spread of antibiotic-resistant bacteria is a concern. Infection caused by multidrug-resistant bacteria (MDR) worsens the prognosis of infected patients and increases the costs associated with their management. Among the MDRs, Gram-negative bacteria (GNB), especially extended-spectrum beta-lactamase-producing Enterobacteriaceae (ESBL-PE) are the most frequently isolated. Antibiotic resistance may have an impact on morbidity and mortality in low- and middle-income countries (LMICs) because of the potential for emergence and spread of antibiotic-resistant bacteria, and the burden of bacterial infections in these countries. However, data on bacterial resistance are scarce or came from the hospital, for the great majority, in LMICs. In these settings, severe neonatal bacterial infections (sepsis, pneumoniae and meningitis) still represent the leading causes of death in newborns. Enterobacteriaceaeare responsible for a great part of these neonatal infections. Thus, investigating the transmission of ESBL-PE in newborns would make it possible to propose prevention strategies. This work was based on the BIRDY program (Bacterial Infections and Antibiotic Resistant Diseases among Young Children in Low-Income Countries). The first objective was to estimate the prevalence of colonization by ESBL-PE in pregnant women in Madagascar as well as the risk factors of this colonization. The results showed an overall colonization prevalence of 18.5% [95% CI 14.5-22.6]. Factors reflecting a higher socioeconomic level such as private access to drinking water and having a house are associated with colonization. The second objective of this work was to study the incidence of ESBL-PE colonization in community-based infants and to identify acquisition risk factors. The results reveal an overall incidence of ESBL-PE acquisition of 10.4 per 1000 newborn-days [95% CI: 8.0; 13.4]. In addition, we found that low birth weight adjusted HR 2.7 [95% CI 1.2; 5.9], cesarean section delivery adjusted HR 3.4 [95% CI 1.7; 7.1], maternal intake of antibiotic at delivery adjusted HR 2.2 [95% CI 1.1; 4.5] were risk factors for the acquisition of ESBL-PE. The third objective was to document neonatal infections. We found an incidence of neonatal infections of 30.6 cases per 1000 live births [95% CI: 23.4; 40.1]. Our results suggest that public health measures should focus on the improvement of pregnancy follow-up and early diagnosis of neonatal infections.