Les entérobactéries du genre Xenorhabdus sont pathogènes de larves d'insectes et symbiotiques de nématodes du genre Steinernema. En lutte biologique, les couples Steinernema-Xenorhabdus sont utilisés contre un large spectre d'insectes ravageurs de culture. Les deux partenaires du couple modèle Steinernema carpocapsae-Xenorhabdus nematophila peuvent être expérimentalement dissociés tout en restant pathogènes pour les insectes. En revanche, certaines souches de Xenorhabdus sont non-virulentes lorsqu'elles sont injectées directement dans une larve d'insecte. L'objectif de cette thèse est de caractériser deux souches non-virulentes de Xenorhabdus, X. poinarii G6 (Xp G6) et X. bovienii CS03 (Xb CS03). Les souches appartenant à l'espèce non-virulente X. poinarii possèdent des génomes de petite taille. Nous avons mis en évidence un phénomène de réduction génomique due à la délétion de larges régions génomiques chez la souche Xp G6. Cette évolution pourrait avoir eu lieu suite à un transfert des fonctions bactériennes de virulence à son nématode hôte et/ou à sa spécialisation envers certains coléoptères. Au sein de l'espèce X. bovienii, Xb CS03 est non-virulente par injection dans les lépidoptères Spodoptera littoralis et Galleria mellonella. Par rapport à d'autres couples némato-bactériens Steinernema sp.-X. bovienii, le couple formé par Xb CS03 et son nématode symbiotique S. weiseri 583 présente également une virulence atténuée sur ces lépidoptères. Le génome de Xb CS03 est de très grande taille et contient un grand nombre de gènes dégradés (pseudogènes). Une comparaison génomique entre Xb CS03 et une souche virulente appartenant à la même espèce, X. bovienii SS-2004 (Xb SS-2004), montre que Xb CS03 est plus riche que Xb SS-2004 en gènes codant des chaînes d'assemblage enzymatiques NRPS/PKS (non-ribosomal peptide synthase/polyketide synthethase) produisant des métabolites antimicrobiens potentiels. A l'inverse, Xb SS-2004 contient davantage de gènes codant des facteurs de virulence de type hémolysine, adhésine ou systèmes de sécrétion. Ceci suggère deux scénarios évolutifs différents, privilégiant une forte virulence pour Xb SS-2004 et l'élimination des compétiteurs au sein du cadavre de l'insecte pour Xb CS03. Enfin, une recherche de facteurs de virulence potentiels a été effectuée par une approche de génomique comparative entre les souches non-virulentes Xp G6 et Xb CS03, d'une part et trois souches de Xenorhabdus virulentes, d'autre part. L'analyse fonctionnelle de gènes candidats a été entamée. En conclusion, la caractérisation de nouveaux modèles bactériens dans le genre Xenorhabdus ouvre le champ à l'identification de nouvelles stratégies de virulence et de nouveaux facteurs de virulence chez les bactéries entomopathogènes. / Xenorhabdus are enterobacteria pathogenic of insect larvae and symbiotic of nematodes from the Steinernema genus. The Steinernema-Xenorhabdus associations are used against a wide range of insect pests. The two partners of the model Steinernema carpocapsae-Xenorhabdus nematophila association can be experimentally dissociated. Each partner is pathogenic for insect larvae. Contrarily, some other Xenorhabdus strains are non-virulent when injected directly into insect larvae. In this thesis, we characterized two non-virulent Xenorhabdus strains, X. poinarii G6 (Xp G6) and X. bovienii CS03 (Xb CS03). Strains from the X. poinarii species had small-sized genomes. We showed that the Xp G6 strain had undergone a genome reduction due to the deletion of large genomic regions. Transfer of virulence functions from the bacteria to the nematode and/or the specialization of the association towards coleopteran insects are likely the cause of this evolution. Within the X. bovienii species, Xb CS03 was non-virulent strain when injected into the Spodoptera littoralis and Galleria mellonella lepidopteran insects. When compared to other Steinernema-X. bovienii pairs, the association between Xb CS03 and its symbiotic nematode S. weiseri 583 had also a lower virulence on those insects. Xb CS03 had a large-sized genome and harbored numerous degraded genes (pseudogenes). Genome comparison between Xb CS03 and a virulent strain from the same species, X. bovienii SS-2004 (Xb SS-2004), showed that Xb CS03 contained more loci encoding NRPS/PKS enzymes (non-ribosomal peptide synthase/polyketide synthethase), producing potential antimicrobial metabolites, than Xb SS-2004. On the other hand, Xb SS-2004 contained more genes encoding virulence factors such as hemolysins, adhesins or secretion systems. This suggests that the two strains followed different evolutionary scenarios, favoring strong virulence in Xb SS-2204 and elimination of competitors for Xb CS03.Finally, we searched for potential virulence factors by comparing the genomes of the non-virulent strains Xp G6 and Xb CS03 with three virulent strains. Functional analyses of the candidates are in progress. In conclusion, characterizing new bacterial models in the Xenorhabdus genus paves the way for the identification of new virulence strategies and new virulence genes in entomopathogenic bacteria.

Le compostage est un procédé anthropique basé sur le processus naturel de décomposition de la biomasse qui exploite l'activité enzymatique des microorganismes sous le contrôle de plusieurs facteurs environnementaux. Les résidus lignocellulosiques de par leur composition et leur faible pourcentage d'humidité sont particulièrement adaptés au compostage dans lequel ils jouent le rôle d’élément structurant. Bien que majoritairement d’origine végétale, la matière organique dirigée vers les sites de compostages est très diversifiée, tout comme les types de contaminants qu’elle peut incidemment contenir et dont l’impact sur les processus de biodégradation, et de surcroit leur rémanence dans l’environnement, reste largement à investiguer. L’objectif de cette thèse vise ainsi à faire état de l’effet de la composition de la biomasse lignocellulosique et de la présence d’un contaminant fréquent tel que le glyphosate sur le compostage. Pour ce faire, le suivi de la transformation de la matière organique végétale et de la dégradation du glyphosate, l’évolution des paramètres physicochimiques et la dynamique de recrutement des populations bactériennes ont été effectués tout au long du processus. Deux expériences menées sur le terrain visaient dans un premier temps à mesurer l’effet de l’âge d’une plante ligneuse, dans ce cas-ci le saule arbustif (Salix), et d’une période d’entreposage hivernal sur la transformation de la biomasse, et dans un deuxième temps à étudier les dynamiques de succession bactériennes impliquées dans le cycle du carbone et de l’azote lors du compostage de résidus végétaux. Les résultats obtenus ont révélé une différence dans la composition de la biomasse des tiges âgées de 2 ans et de 3 ans. Alors que les premiers contenaient plus de composés extractibles, les seconds étaient plus riches en sucres structuraux. Ces différences expliquent une hausse des températures plus forte et plus rapide dans le tas de copeaux de tiges plus jeunes. La diminution des composés extractibles, la conservation des sucres structuraux et l’augmentation de la proportion de lignine démontrent l’importance de la source de carbone soluble pour l’initiation de la décomposition du bois et la récalcitrance des éléments lignocellulosiques durant l’entreposage hivernal. La seconde expérience a mis en évidence une très grande diversité de bactéries responsables de la décomposition de la cellulose, des hémicelluloses et de la lignine durant la phase thermophile du compostage. Cette phase qui était le théâtre d’une activité intense comptait moins d’espèces, mais ces dernières étaient très abondantes, une tendance qui s’est inversée avec la maturation de la matière organique. La dynamique observée traduit une redondance fonctionnelle des communautés qui semblent évoluer selon la température, le taux d’oxygène et la nature du substrat disponible. Une troisième expérience menée en milieu contrôlé a ensuite démontré l’impact négligeable du glyphosate sur l’activité microbienne et l’évolution des paramètres physicochimiques lors du compostage. Le glyphosate était presque ou entièrement dégradé à l’issue du compostage et la présence du principal produit de dégradation, l’acide aminométhylphosphonique (AMPA) n’a d’ailleurs même pas pu être quantifiée durant l’expérience. L’impact du glyphosate sur les communautés bactériennes était également négligeable. Seules quelques bactéries étaient différentiellement abondantes entre les deux traitements, la grande majorité étant moins abondante dans le traitement contenant du glyphosate. La richesse en espèces aux différents temps d’échantillonnage était la même entre le traitement témoin et le traitement contenant du glyphosate « pur » et l’analyse de la bêta-diversité n’a relevé aucune différence significative entre les communautés présentes dans le traitement témoin et le traitement glyphosate. Cette thèse a ainsi fait valoir l’importance de la nature initiale de la matière organique sur l’activité microbienne, le recrutement et la dynamique des communautés durant le compostage, tandis que la présence du contaminant glyphosate s’est présenté comme un facteur beaucoup moins déterminant sur les processus de décomposition et l’abondance des espèces bactériennes. Ces informations devraient non seulement permettre d’optimiser le traitement de la matière organique par compostage, mais aussi de mieux évaluer les risques potentiels associés au compostage de biomasse contaminé. / Composting is an anthropic process based on the natural decay of biomass that exploits the enzymatic activity of microorganisms under the control of several environmental factors. Due to their composition and low moisture content, lignocellulosic residues are particularly suitable for composting and serve as a structuring element, which confers them an important role in the process. Although mostly of plant origin, the organic matter (OM) directed towards composting sites is highly diversified, as are the types of contaminants it can contain. The impact of these contaminants, such as glyphosate, on the biodegradation process and their persistence in the environment remain to be investigated. The objective of this thesis is thus to report on the effect of the composition of the lignocellulosic biomass and the presence of glyphosate on the evolution of the physicochemical parameters and the recruitment of bacteria during composting, while ensuring the follow-up of the transformation of the vegetable organic matter and the degradation of glyphosate during the process. Two field studies were conducted to measure the effect of stem age and winter storage on the transformation of wood chips, and to study the dynamics of bacterial succession involved in the carbon and nitrogen cycle during the composting of plant residues. The results obtained revealed a difference in the composition of 2-year-old and 3-year-old stems from shrub willow (Salix sp.), with the younger ones containing more extractable compounds and the more mature ones richer in structural sugars. These differences were reflected in a higher and faster temperature rise in the younger chip pile. A decrease in extractives, retention of structural sugars, and an increase in the proportion of lignin demonstrate the importance of the soluble carbon source for the initiation of wood decomposition and recalcitrance of lignocellulosic elements. The second experiment revealed a very high diversity of bacteria responsible for the decomposition of cellulose, hemicelluloses and lignin during the thermophilic phase of composting. This phase, during which intense activity took place, had fewer species, but they were very abundant, a trend that reversed as the organic matter matured. The observed dynamics reflect a functional redundancy of the communities, which seems to evolve according to the temperature, oxygen level and nature of the available substrate. A third experiment conducted in a controlled environment demonstrated the negligible impact of glyphosate on microbial activity and the evolution of physicochemical parameters during composting. Glyphosate was almost or completely degraded after composting, while the main product of degradation, aminoethylphosphonic acid (AMPA), was not detected. The impact of glyphosate on bacterial communities was also negligible, while species richness at different sampling times was the same when comparing the control treatment and the treatment containing "pure" glyphosate. The beta-diversity analysis found no significant difference between the communities present in the control and glyphosate treatments, while a few bacteria were differentially abundant between the two treatments, the vast majority being less abundant in the glyphosate treatment. This thesis has thus highlighted the importance of the initial nature of the organic matter on microbial activity as well as on the recruitment and dynamics of bacterial communities during composting, while the presence of glyphosate was shown to be a weak determinant of decomposition processes and species abundance. This information should help to optimize the treatment of organic matter by composting and to better assess the potential risks associated with composting contaminated biomass.

Le mercure est un polluant ubiquiste dont les espèces organiques, telles que le méthylmercure (MMHg), s'accumulent dans la chaîne trophique et sont fortement toxiques pour les organismes vivants. Des microorganismes anaérobies sont capables de transformer le mercure inorganique en MMHg, et inversement, par des processus qui n’ont pas été complètement établis. Cette étude vise à mieux comprendre les transformations du mercure chez des bactéries sulfato-réductrices modèles : D. dechloracetivorans BerOc1, capable de méthyler et déméthyler le mercure, et D. desulfuricans G200, utilisé ici comme témoin non méthylant. Les objectifs de cette étude sont donc de déterminer où ont lieu les processus de méthylation et déméthylation du mercure à l’échelle cellulaire ainsi que d’identifier les ligands du mercure impliqués dans ces processus. Dans un premier temps, la toxicité du mercure inorganique (IHg) et du MMHg a été évaluée sur la croissance des deux souches. Les potentiels de méthylation et de déméthylation, la localisation du mercure et ses ligands ont été déterminés au niveau de la culture et à l’échelle cellulaire. Ces paramètres ont été évalués à différentes concentrations de mercure ainsi qu’au cours d’une cinétique. Ce travail de thèse a mis en avant que IHg et MMHg ont moins d’impact sur la croissance des deux souches étudiées en sulfato-réduction du fait de la forte précipitation du mercure. Une ou des étapes limitantes interviendraient dans le processus de méthylation. De plus, une différence de localisation cellulaire du mercure a été constatée au cours du temps, suggérant un export de ce dernier, et selon la souche bactérienne suggérant des mécanismes cellulaires différents. L’imagerie par TEM EDX et l’analyse élémentaire par nano-fluorescence X ont permis d’observer la co-localisation du mercure avec le soufre. L‘étude de la spéciation par HR XANES a confirmé la prédominance de ligands thiols associés aux processus de méthylation et de déméthylation. Une forme tétragonale est prédominante dans les échantillons exposés à HgCl2 en croissance suggérant que cette espèce est formée via un processus biologique. / Mercury is a wide spread pollutant that build up in living tissues. The transformation of mercury into methylmercury is primarily a natural and biological process mediated by anaerobic bacteria. Understanding the parameters influencing the formation of methylmercury is critically important due to its highly toxic, bioaccumulative and persistent nature. Herein we aim to study the mechanism by which model strains used in laboratories can transform inorganic and methylmercury. The objectives of this study are determining where mercury methylation and demethylation processes take place at the cell scale and identifying the mercury ligands involved in these processes. At first, the toxicity of inorganic mercury (IHg) and MMHg were measured on the bacterial growth. The methylation and demethylation potentials, the localization of mercury and its ligands were determined in the culture and at the cell scale. These parameters were evaluated at different concentrations of mercury as well as during kinetic. This study has highlighted that IHg and MMHg have less impact on the growth of both strains in sulfate reduction because of the high precipitation of mercury. One or more limiting steps would occur in the methylation process. In addition, a difference in cell localization of mercury has been observed over time, suggesting an export at 24h of exposure. Mercury localization also depends on the bacterial strain suggesting different cell mechanisms. TEM EDX imaging and elemental analysis by X-ray nano-fluorescence showed mercury co-localized with sulfur. The study of HR XANES speciation confirmed the predominance of thiol ligands associated with methylation and demethylation processes. A tetragonal form is predominant in samples exposed to growing HgCl2 suggesting that this species is formed via a biological process.

Les bactéries peuvent exploiter quasiment toutes les niches écologiques, dont les organismes multicellulaires. Les relations hôte-bactéries se classent sur une grande gamme d’interactions allant du mutualisme au parasitisme. Dans ce contexte, l’objectif théorique de mon doctorat est d’étudier les relations complexes existant entre un poisson, l’Omble de fontaine, et le cortège microbien qui l’accompagne. Cette espèce est la cible d’infections opportunistes par des bactéries pathogènes du genre Flavobacterium. L’objectif appliqué visait à développer une approche alternative aux antibiotiques pour prévenir et traiter les infections opportunistes. Le premier résultat du projet a mis en lumière qu’un stress hypoxique entraînait une diminution des bactéries à potentiel bénéfique provoquant une dysbiose, favorisant à son tour l’infection par les pathogènes. Nous avons donc ensuite isolé des bactéries issues du microbiome pour tester leurs effets antagonistes vis-à-vis des pathogènes F. columnare et F. psychophilum. Nous avons pu ainsi découvrir sept candidats potentiels in vitro et tester un candidat qui s’est montré efficace par compétition par interférence dans le traitement de la maladie de l’eau froide in vivo. Le dernier objectif de cette thèse consistait à tester la présence de régions géniques chez l’hôte permettant le recrutement des bactéries bénéfiques dans le microbiome. Nous avons donc analysé le microbiome cutané de 86 individus d’une famille d’hybrides de deuxième génération. Nous avons observé une forte variabilité interindividuelle et déterminé trois régions géniques impliquées dans la modulation de trois taxons bactériens dont Methylobacterium, qui est primordial dans le maintien de l’homéostasie du microbiome. Tous nos résultats appuient le rôle du microbionte cutané dans la protection contre les infections opportunistes. / Bacteria can colonize every ecological niche including multicellular organisms, due to their fast growth and their biochemical abilities, . Host-bacteria relationships are complex and range from parasitism to mutualism. Under this framework, my theoretical objective is to study the relationship complexity between brook charr and its microbial partners. This fish species is targeted by opportunistic infections from bacterial pathogens belonging to the Flavobacterium genus. My applied objective focuse on the development of alternative strategies to prevent and treat these infections without antibiotics. The first result of this project highlight that hypoxic stress induce a diminution of the potentially beneficial bacteria leading to a dysbiosis, which in turn triggers opportunistic infections. Then, we isolated bacteria from the microbiome to test their antagonistic effects on two pathogens Flavobacterium columnare and F. psychrophilum. We identify seven potential candidates in vitro, one tested in vivo and being effective to prevent cold-water disease via interference competition. The last objective is to test the existence of host genetic regions associated with the recruitment capacity of beneficial genera in the microbiome. To this end, we analyze the skin microbiome of 86 progenies issued from a dihybrid cross. A strong inter-individual variability is observed and we identify three genetic regions involved in the recruitment of three bacterial genera including Methylobacterium, which is very important to maintain microbiome homeostasis. Overall, the results demonstrate the role of skin microbiota in brook charr resistance against opportunistic infections.

Plusieurs protozoaires, des eucaryotes unicellulaires ubiquitaires, sont des prédateurs de bactéries. Cependant, les relations bactéries-protozoaires sont complexes et peuvent donner lieu à des interactions particulières. Certains protozoaires, dont l’amibe sociale Dictyostelium discoideum, peuvent produire des corps multilamellaires (CML) lorsqu’ils digèrent des bactéries. Ces structures avaient initialement été identifiées comme des déchets métaboliques, mais il a été suggéré qu’elles pourraient avoir des rôles supplémentaires. Ce ne sont pas toutes les bactéries qui sont digérées par tous les protozoaires, et certaines bactéries résistantes à la digestion peuvent être enrobées dans les corps fécaux de ces protozoaires. Les corps fécaux partagent des similitudes avec les CML. Ce projet de maîtrise visait à éclairer certains aspects des interactions bactéries protozoaires,en caractérisant la voie phagocytique d’amibes sociales environnementales afin d’examiner leur production potentielle de CML, et en analysant l’impact de différentes caractéristiques bactériennes sur la morphologie de l’enrobage par des ciliés. Ces objectifs furent atteints en cultivant les protozoaires d’intérêt en présence de bactéries digestibles(pour la production de CML) ou non (pour l’enrobage) et en faisant appel à diverses méthodes de microscopie. Nos résultats montrent que les quatre isolats d’amibes sociales environnementales, qui appartiennent tous au genre Dictyostelium, mais qui présentent des caractéristiques différentes, peuvent produire des CML lorsque cultivés sur bactéries digestibles. Pour l’étude de la morphologie de l’enrobage de bactéries, les résultats suggèrent que l’hydrophobicité de surface et la taille de l’espèce bactérienne seraient les caractéristiques ayant le plus fort impact sur la morphologie des corps fécaux. Toutefois, il n’est pas exclu que d’autres facteurs interviennent également, incluant des facteurs qui n’étaient pas à l’étude dans ce projet. Ces résultats approfondissent notre compréhension des relations bactéries-protozoaires, mais de nombreuses autres questions sont toujours sans réponse et le développement de méthodes d’analyse plus raffinées sera primordial pour répondre à ces questions. / Many protozoa, ubiquitous unicellular eukaryotes, are predators of bacteria. However, bacteria-protozoa relationships are complex and can lead to some particular interactions. Some protozoa, including the social amoeba Dictyostelium discoideum, can produce multilamellar bodies (MLBs) upon digesting bacteria. These structures were initially identified as metabolic waste, but it has been suggested that they could have additional roles. Not all bacteria can be digested by all protozoa, and some digestion-resisting bacteria can be packaged into the fecal bodies produced by protozoa. These fecal bodies share similarities with MLBs. This master’s project was meant to shed a light on some aspects of bacteria-protozoa interactions, by characterizing the phagocytic pathway of some environmental social amoebae and by analyzing the impact of bacterial characteristics on the morphology of bacteria packaging. These objectives were met by cultivating the protozoa species of interest with either digestible bacteria (for MLB production) or undigestible bacteria (for packaging) and using diverse microscopy methods. Our results show that the four environmental isolates of social amoebae, belonging to the Dictyostelium genus but presenting distinct characteristics, can produce MLBs upon growth on digestible bacteria. As for the study of bacteria packaging morphology, results suggest that a bacteria’s surface hydrophobicity and cell size are the characteristics impacting packaging morphology the most. However, it is not excluded that other factors may intervene as well, including some not considered in this project. These results bring new understanding to bacteria protozoa relationships, but many questions remain. The development of more refined analysis method will be paramount to answering these.

Une énorme partie du phosphore (P) soluble ajouté sous forme d’engrais chimiques et de fumiers précipite dans le sol et devient non disponible aux plantes. Par ailleurs, l’utilisation excessive des engrais chimiques n’est pas compatible avec l’agriculture moderne qui se veut durable, ni avec l’agriculture biologique. De plus, ces pratiques ont été effectuées sans tenir compte de la microflore présente au niveau de la mycorhizosphère ce qui conduit à des applications pouvant être onéreuses et néfastes. En effet, les microorganismes bénéfiques du sol, notamment les bactéries solubilisant les phosphates (BSP) et les champignons mycorhiziens arbusculaires (CMA), ont une influence importante sur la fertilité des sols et la productivité végétale. Une nouvelle approche basée sur le piégeage des BSP au niveau de l’hyphosphère du CMA Rhizophagus irregularis (Ri) DAOM 197198, préalablement inoculé avec des suspensions de microorganismes telluriques, a permis d’isoler des BSP compétentes capables de dissoudre efficacement le phosphate de roche (PR) d’origine ignée en milieu liquide. Les travaux ont ensuite permis de prouver l’importance du synergisme entre les hyphobactéries (Burkholderia anthina Ba8 et Rhizobium miluonense Rm3) et le mycélium extraracinaire des CMA Ri dans l’amélioration de la solubilisation des phosphates in vitro. L’étude approfondie des mécanismes qui pourraient être impliquées dans cette interaction montre que les hyphobactéries, principalement la souche B. anthina Ba8, adhèrent fortement à la surface des hyphes et aussi à celle du PR. Il est fortement probable que les interactions décrites ainsi que les caractéristiques bénéfiques aux plantes exprimées par les BSP sont responsables de l’amélioration de la croissance, de la nutrition phosphatée et du rendement en matière fraîche et sèche chez le maïs cultivé en serre, coinoculé avec les BSP et les CMA Ri et fertilisé avec le superphosphate ou le PR du Québec. / Soluble phosphorus (P) fertilizers added to soil rapidly precipitate, forming sparingly soluble phosphates, not available to plants. Furthermore, the excessive use of chemical fertilizers to compensate soil P deficiency is not considered sustainable and it leads to costly and potentially harmful applications. Many reports confirmed that beneficial soil microorganisms, including phosphate-solubilizing bacteria (PSB), have a significant influence on soil fertility and crop productivity. Indeed, PSB can also improve phosphate rock (PR) efficiency when directly applied to soil. However, most published works on PSB overlooked the possible interaction between PSB and arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), which are ubiquitous in cultivated plants. A new approach based on the trapping of PSB strongly attached to the hyphosphere of AMF Rhizophagus irregularis (Ri) DAOM 197198, previously inoculated with microbial soil suspensions was developed to isolate relevant PSB able to mobilize P from a low reactive igneous PR more efficiently than those directly isolated from the same rhizosphere soil samples. An in vitro study demonstrated that the synergism between hyphobacteria (Burkholderia anthina Ba8 and Rhizobium miluonense Rm3) and Ri hyphae highly improved the solubilisation of PR. Our results go beyond the existing studies and showed specific mechanisms involved on PSB-AMF interactions. Indeed, hyphobacteria, mainly B. anthina Ba8, strongly adhere to Ri hyphal surfaces and PR particles forming a structured biofilm. Under greenhouse conditions, the direct application of PSB and AMF Ri as biostimulants for sustainable corn production showed that these beneficial microorganisms improve growth and P uptake of corn fertilized with superphosphate or Quebec PR.

Actuellement, le traitement des pathologies infectieuses chez les bovins et les animaux de compagnie est menacé par l’accroissement de l’antibiorésistance et des bactéries multirésistantes. Il est donc primordial pour les entreprises pharmaceutiques vétérinaires de développer de nouvelles gammes d’agents antibactériens spécifiques au domaine animale. Dans ce contexte, il a été montré que certains polyaminostérols naturels tels que la squalamine possèdent un fort potentiel antimicrobien. Ainsi, l’objectif de ce travail de thèse est de répondre à la problématique présentée par la société Virbac dans le traitement des mammites (bovins) et des otites/pyodermites (chien) par le développement d’une nouvelle classe de dérivés polyaminostéroïdiens synthétiques à large spectre antimicrobien. Pour cela, nous avons constitué une chimiothèque de composés originaux préparés à partir de différents acides biliaires selon des voies de synthèse inédites. Ces composés ont été évalués in vitro pour leur cytotoxicité et leurs activités antibactériennes contre diverses bactéries à Gram positif et à Gram négatif et nous avons pu établir la preuve de concept in vitro de leur potentiel thérapeutique en tant qu’agents antibactériens ou adjuvants d’antibiotiques. De plus, nous avons montré que l’un de ces nouveaux dérivés, la claramine A1, agit sur l’intégrité physique des membranes bactériennes et sur les performances d'efflux des pompes AcrAB-TolC. Ainsi, il apparaît finalement que ces dérivés polyaminostéroïdiens au mode d’action non conventionnel pourraient constituer une nouvelle classe d’agents antibactériens pour un usage en tant que substituts d’antibiotiques en médecine vétérinaire. / Currently, the treatment of infectious pathologies in cattle and pets is threatened by the growing antimicrobial resistance and the development of multidrug-resistant bacteria. Thus it is necessary for the veterinary pharmaceutical firms to develop new lines of antibacterial agents. In this context, some natural polyaminosterols such as squalamine have gained interest due to their potent antimicrobial activities. Thus the aim of this PhD work is to provide an answer in the treatment of mastitis (cattle) and otitis/pyoderma (dog) by the development of a new class of synthetic polyaminosterols with a broad spectrum of antibacterial activity. In this purpose, a chemical library of original compounds has been prepared starting from various bile acids by using unprecedented synthesis procedures. These compounds were evaluated for their in vitro cytotoxicity on CHO cells as well as their antibacterial activities against Gram-positive and Gram-negative bacteria and we have establish the in vitro proof of concept of the therapeutic potential of this family of molecules as antibacterial agent or antibiotic adjuvant. Additional investigations were then conducted on one of these novel derivatives namely claramine A1 to deepen knowledge of its mechanism of action and showed that claramine A1 acts on the physical integrity of bacterial membranes and the efflux performance of AcrAB-TolC pumps. Based on the results of claramine A1, it finally appears that these new polyaminosterol derivatives possessing a non-classical mode of action pertain to a new class of antibacterial agents and could constitute a substitute for traditional antibiotics in veterinary medicine.

L'environnement des stations thermales est favorable à la croissance des Legionella. La Tunisie compte de nombreux sites thermaux. Elle a par ailleurs développé une médecine traditionnelle à base de plantes. L'objectif de ce travail était de caractériser des souches de légionelles isolées de stations thermales et d'étudier le potentiel antimicrobien d'HE de plantes tunisiennes. 2 souches de L. londiniensis et 16 de L. pneumophila (sérovars 1, 4, 5, 6 et 8) ont été isolées de 3 stations thermales tunisiennes et avaient des pulsotypes différents de ceux de la base du CNRL. Les HE de 6 plantes tunisiennes ont été extraites, analysées (GC-MS) et testées contre L. pneumophila (8 souches, sérovars 1, 4, 5, 6 et 8). Les HE de Juniperus phoenicea L. (isobornéol 20,91% et 1S α-pinène 18,30%) et Thymus vulgaris (carvacrol 88,50%) étaient les plus actives (CMI <0,03 mg/mL et ≤0,07 mg/mL respectivement). L'activité de 20 HE (6 de plantes tunisiennes et 14 commerciales) a été évaluée contre 11 espèces bactériennes (6 Gram+, 5 Gram-) et 7 fongiques (4 levures, 3 filamenteux). L'HE de T. vulgaris tunisien était la plus active (Gram-: CMI ≤0,34 mg/mL ; Gram+: CMI ≤0,7 mg/mL ; levures: CMI ≤0,55 mg/mL ; moisissures: CMI=0,3 mg/mL ; dermatophytes: CMI ≤0,07 mg/mL). Elle a montré une activité très supérieure à celle de l'HE commerciale de T. vulgaris certainement due à sa composition différente. En conclusion, la présence de Legionella dans les sites étudiés doit encourager les autorités à renforcer les mesures préventives et l'efficacité antimicrobienne des HE, en particulier l'HE de T. vulgaris tunisien, suggère leur possible intérêt dans le traitement des eaux ou la conservation des aliments. / Spa environment is favorable to the growth of Legionella. Tunisia, which has many spa, has developed a traditional herbal medicine. The objective of this work was to characterize strains of Legionella isolated from 3 spas and to investigate the antimicrobial potential of EOs from Tunisian plants.2 strains of L. londiniensis and 16 of L. pneumophila (serotypes 1, 4, 5, 6 and 8) were isolated and had different pulsotypes from those of the CNRL database.EOs from six Tunisian plants were extracted, analyzed (GC-MS) and tested against L. pneumophila (8 strains, serotypes 1, 4, 5, 6 and 8). The EO of Juniperus phoenicea L. (1S isoborneol 20.91% and 18.30% α-pinene) and Thymus vulgaris (carvacrol 88.50%) were the most active (MIC <0.03 mg/mL and ≤0.07 mg/mL, respectively).The activity of 20 EOs (6 from Tunisian plants and 14 commercial ones) was evaluated against 11 bacterial species (6 Gram+, 5 Gram-) and 7 fungal species (4 yeasts, 3 filamentous). The EO of Tunisian T. vulgaris was the most active (Gram-: MIC ≤ 0.34 mg/mL, and Gram +: MIC ≤0.7 mg/mL; yeasts MIC ≤0.55 mg/mL; mold: MIC=0.3 mg/mL; dermatophytes: MIC ≤0.07 mg/mL). It showed a higher activity than the commercial EO of T. vulgaris, certainly due to their different composition.In conclusion, the presence of Legionella in the studied spas should encourage the authorities to strengthen the preventive measures. The antimicrobial efficacy of EOs, especially from Tunisian T. vulgaris, suggest their potential interest in water treatment or food storage.

Staphylococcus xylosus est une bactérie ubiquitaire, commensale de la peau et des muqueuses de l'homme et des animaux. C'est un des principaux ferments utilisé en salaison. Ses propriétés technologiques étaient bien connues mais peu de données génétiques sur cette espèce étaient disponibles. Nous avons établi la première carte physique et génétique de la souche modèle S. xylosus C2a. Cette carte nous a permis d'avoir une estimation de la taille (2,89 Mb) et de l'organisation globale d'un chromosome de S. xylosus. Au sein de cette espèce, nous avons montré qu'il existait une grande diversité, tant au niveau des caractères phénotypiques (métabolisme des sucres, formation de colonies géantes) que génotypiques (profils génomiques, taille du chromosome). Nous avons étudié, par hybridation soustractive, la diversité du contenu génétique de souches de diverses origines. Le génome de la souche C2a a été soustrait à ceux d'un ferment et de deux souches isolées d'infections opportunistes. Au total, 78 kb de séquences d'ADN ont été identifiés, la majorité correspondant à des gènes du métabolisme. La distribution de ces fragments souchesspécifiques au sein de l'espèce S. xylosus révèle deux groupes dont un composé des souches présentant un risque potentiel. Ces fragments pourraient être utilisés dans des études épidémiologiques. La région de l'oriC est une zone d'insertion privilégiée de ces fragments sur les chromosomes de S. xylosus. Elle permet l'acquisition de matériel génétique important pour son adaptation à différentes niches écologiques. Le séquençage de cette zone chez différentes souches permettra d'évaluer la plasticité des génomes de S. xylosus.

Les différents agents pathogènes ont développé de multiples stratégies pour contourner ou modifier les mécanismes de défense de l'hôte. La bactérie intracellulaire Brucella n'est pas une exception à la règle, car elle a développé des mécanismes qui lui permettent d'échapper à la surveillance immunitaire, persister pendant de longues périodes dans l'hôte et établir une infection chronique. En effet, Brucella responsable de la brucellose ou fièvre de Malte. La brucellose est une zoonose en réémergence ; dans cette maladie l'homme infecté représente une impasse épidémiologique. Il est indispensable de mieux connaître l'immunité développée contre Brucella qui est un excellent modèle d'étude d'autres maladies chroniques bactériennes. Le projet de thèse a été centré sur le développement et la modulation des réponses immunes par Brucella et les molécules bactériennes. Dans la première partie de cette thèse, nous avons analysé les réponses immunitaires innées et adaptatives lors de l'infection avec Brucella. D'une part, nous avons étudié l'influence des neutrophiles dans la réponse immunitaire lors de l'infection, en étudiant le cours de brucellose dans les modèles de souris neutropéniques. D'autre part, nous avons identifié et caractérisé in vivo une population des cellules CD4+ cytotoxiques au cours des infections avec Brucella. Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés dans les modèles murins et humains aux propriétés immunomodulatrices des différentes molécules bactériennes telles que les glucans cycliques et des lipopolysaccharides (LPS). / Various successful pathogens have evolved multiple mechanisms to overcome or alter many normally very effective host defense mechanisms, including both innate and acquired immunity. The intracellular pathogen Brucella is not an exception to the rule as it displays mechanisms that allow it to evade immune surveillance and that are required to establish persistent infections in mammals. In this work, we studied the induction and modulation of immune responses by the intracellular bacteria Brucella and bacterial components. In the first part of this thesis, we have performed a systemic analysis of the innate and adaptive immune responses upon Brucella infection. On the one hand, we investigated the influence of polymorphonuclear neutrophils (PMNs) in the immune response during Brucella infection by exploring the course of brucellosis in antibody neutropenic mouse models. On the other hand, we identified and characterized in vivo a cytotoxic CD4+ T cell population upon Brucella abortus and Salmonella thyphimurium infections. In the second part, we focused on the immunomodulatory properties of various bacterial components such as cyclic glucans and lipopolysaccharides (LPS) both in mouse and human models.