Les infections respiratoires et plus particulièrement la pneumonie représentent la première cause de mortalité infantile dans le monde. L’essor des technologies de diagnostic moléculaire a permis de mettre en évidence une étiologie très hétérogène des infections respiratoires ainsi qu’un taux élevé de co-infection virale et bactérienne dont l’impact clinique reste difficile à évaluer. La recherche translationnelle menée au cours de ce projet de thèse avait pour objectif de décrire l’étiologie des infections respiratoires ainsi que l’impact des co-infections sur la modulation de la réponse immunitaire innée. Nous avons développé un modèle d’étude in-vitro d’infection successive de cellules présentatrice d’antigènes (CPA) humaines par le virus Influenza (IAV) et Streptococcus pneumoniae (SP) et étudié la modulation de la réponse inflammatoire. Les résultats obtenus démontrent que la co-infection des CPA par ces deux pathogènes majeurs de la pneumonie impacte fortement sur leur viabilité et induit une dérégulation importante de la réponse inflammatoire. Au cours de la co-infection, la chémokine pro-inflammatoire IP-10 est exprimée de manière synergique suggérant un rôle jusqu’à présent non décrit de cette chémokine dans la pathogénèse de la pneumonie. Nous avons également démontré que les micro-ARNs (dont le miR-200a-3p) participent activement à la régulation de la réponse inflammatoire, en ciblant des régulateurs de la voie de signalisation JAK-STAT (SOCS-6) et indirectement la voie de synthèse d’IP-10. Récemment, nous avons évalué la réponse inflammatoire d’enfants âgés de moins de 5 ans hospitalisés pour une pneumonie, en partenariat avec les équipes médicales et scientifiques du Paraguay via le réseau GABRIEL. Ce volet d’étude confirme 1) une étiologie variée de la pneumonie chez l’enfant et 2) un taux d’IP-10 sérique significativement plus élevé chez les enfants co-infectés et présentant une pneumonie très sévère. / Respiratory infections, especially pneumonia are the leading cause of death among children under 5 years-old worldwide. Advances in molecular diagnostic have highlighted heterogeneous etiologies of respiratory infections with a high proportion of viral and bacterial co-infections whose clinical impact remain difficult to assess. The translational research conducted during this thesis aimed to describe the etiology of respiratory infections and the impact of viral and bacterial co-infections on the innate immunity.We have developed an in-vitro study model of sequential infection of antigen presenting cells (APC) by the human influenza virus and Streptococcus pneumoniae and studied the modulation of the inflammatory response. The results show that APC co-infection by those two major pathogens of pneumonia strongly impacts cells viability and induces a significant deregulation of the inflammatory response. During co-infection, pro-inflammatory chemokine IP-10 is synergistically expressed suggesting a role so far undescribed for this chemokine in the pathogenesis of pneumonia. We also demonstrated that micro-RNAs (including miR-200a-3p) actively participate in the regulation of the inflammatory response by targeting the signaling pathway regulators JAK-STAT (SOCS-6) and indirectly IP-10 signalling pathway.Recently, we evaluated the inflammatory response of children aged under 5 hospitalized for pneumonia, in partnership with medical and scientific teams of Paraguay involved in the GABRIEL network. This study confirmed 1) a varied etiology of childhood pneumonia and 2) a significant elevated IP-10 serum level among children with very severe pneumonia caused by mixed viral and bacterial co-infections.

L'objectif de cette thèse est d'évaluer les modifications du métabolisme secondaire des plantes contaminées aux éléments trace métalliques (ETM) et leurs conséquences sur les communautés bactériennes rhizosphériques associées incluant des bactéries présentant des phénotypes de MultiDrug Résistance (MDR). Nous nous sommes focalisés sur deux contextes de sols exposés aux métaux : la phytoremédiation de sites miniers au Vietnam et la reconversion de sols agricoles contaminés par la re-déposition atmosphérique d'activités métallurgiques en France. Nos résultats ont mis en évidence que la contamination par différents types de métaux (dont Cu et Pb principalement) a conduit à une altération de la production des métabolites secondaires des racines, tiges et feuilles de la plante hyperaccumulatrice Pteris vittata et que concernant les racines des tendances similaires dans les changements métaboliques ont pu être observés dans un autre type de contexte de pollution (Zn et Pb plus particulièrement). De même, les profils métaboliques des parties souterraines (racines et rhizomes) de Miscanthus x giganteus ont été modifiés par les concentrations en Pb, Cd et Zn des sols agricoles. Pour les deux plantes examinées des dérivés de l'acide chlorogénique ont été retrouvés en proportions augmentées dans les racines malgré des contextes de nature des sols et de pollutions métalliques très contrastés. Cependant, les dérivés de tanin catéchiques sont spécifiquement trouvés en proportions plus élevées dans les racines de P. vittata sous pression métallique. Ces polyphénols sont connus pour leur capacité à piéger les radicaux libres et leur pouvoir antioxydant et pourraient donc être impliqués dans l'adaptation de ces plantes au stress métallique en contribuant à limiter le stress oxydatif généré par les ETM. Au niveau des parties aériennes, nous n'avons étudié que le changement pour P. vittata et avons mis en évidence une proportion plus élevée de dérivés flavonoïdiques pour les plantes contaminées. Nos résultats de métagénomique nous permettent de conclure également sur un effet des ETM sur la diversité et la richesse spécifique des communautés bactériennes des sols étudiés : une forte contamination en Cu (10 fois la limite autorisée) a diminué la diversité et la richesse bactérienne, alors que pour des niveaux en ETM plus modérés incluant Cu, Pb et Zn, la diversité des communautés bactériennes rhizosphériques semble plus influencée par la plante ou la saison plutôt que par l'effet des ETM. Cet effet sur la composition bactérienne de la rhizosphère de P. vittata se traduit par un enrichissement de certains genres connus comme pathogènes opportunistes de l'homme, notamment Ralstonia, Acinetobacter, Burkholderia et Mycobacterium. En outre, le genre Cupriavidus, connu comme très résistant aux ETM est le seul genre spécifiquement associé à P. vittata qui ait été augmenté au sein de la communauté rhizosphérique pour les deux sites miniers étudiés par rapport aux sols rhizosphériques non pollués. Ce genre pourrait donc être impliqué dans le processus d'adaptation de cette plante au stress métallique. Quant aux communautés rhizosphériques de Miscanthus x giganteus, la sélection de Stenotrophomonas et Pseudomonas dans les sols agricoles contaminés a été observée. Dans le cadre de cette thèse nous avons également mis au point une méthode rapide pour tester l'impact de métabolites végétaux sur des souches pathogènes d'origine clinique et environnementale et également évaluer leur activité inhibitrice de pompes à efflux (IPE) de la famille des RND. Nos données ont ainsi permis de mettre en évidence des activités intéressantes et comparables à celle de l'inhibiteur de pompe à efflux PAßN pour des composés testés qui étaient extraits des racines de Fallopia x bohemica ou des dérivés de ces derniers. / The objective of this thesis is to evaluate the modification of plant secondary metabolism production contaminated with metallic trace elements (MTE) and its consequences on the associated rhizospheric bacterial communities including bacteria presenting MultiDrug Resistant (MDR) phenotypes. We have focused on two contexts of metals exposure: the phytoremediation of mining sites in Vietnam and the reconversion of agricultural soils contaminated by the atmospheric re-deposition of metallurgical activities in France. Our results highlighted that contamination by different types of metals (mainly Cu and Pb) has led to an alteration in the production of secondary metabolites in the roots, stems and leaves of the hyper-accumulating Pteris vittata and for roots, a similar trend in the metabolic changes could be observed in another type of pollution context (Zn and Pb more particularly). Similarly, the metabolic profiles of the underground parts (roots and rhizomes) of Miscanthus x giganteus were modified by the concentrations of Pb, Cd and Zn in agricultural soils. For the two plants examined chlorogenic acid derivatives have been found in increased proportions in the roots despite soil type and pollution context were highly contrasted. However, catechic tannin derivatives are specifically found in higher proportions in the roots of P. vittata under metal pressure. These polyphenols are known for their ability to scavenge free radicals and their antioxidant properties and thus could be involved in the adaptation of these plants to metallic stress by helping to limit the oxidative stress generated by MTE. At the level of the aerial parts, we studied only the change for P. vittata and evidenced higher proportions of flavonoid derivatives for contaminated plants. Our metagenomic results allow us to conclude also on the effect of MTE on the diversity and the specific richness of the bacterial communities of the studied soils: a high contamination of Cu (10 times the allowed limit) decreased dramatically bacterial richness and diversity, while for more moderate MTE levels including Cu Pb and Zn, the diversity of rhizosphere bacterial communities was more explained by plant or season effect rather than an effect of MTE. This effect on P.vittata rhizosphere bacterial composition is reflected by an enrichment in genera known as opportunistic human pathogens, including Ralstonia, Acinetobacter, Burkholderia and Mycobacterium. In addition, Cupriavidus, known as a highly resistant genus, is the only P. vittata specifically associated genus found in increased proportions at both mining sites compared to non-contaminated rhizosphere soils. This genus could then be involved in the adaptation process of this plant with metal stress. As for the rhizospheric communities of Miscanthus x giganteus, the selection of Stenotrophomonas and Pseudomonas in agricultural soils contaminated with MTE was observed. As a part of this thesis, we have also developed a rapid method for testing the impact of plant metabolites on pathogenic strains of clinical and environmental origin and their efflux pump inhibition (EPI) activity of RND family. Our data thus showed interesting and notable EPI activities comparable to that of the efflux pump inhibitor PAßN for tested compounds issued from Fallopia x bohemica roots or for their derivatives.

Le système de sécrétion de type II (SST2) permet la sécrétion de protéines repliées à travers la membrane externe chez les bactéries à Gram-négatif. Le SST2 est une nano-machine enchâssée dans l’enveloppe bactérienne, proche par sa composition et structure aux systèmes d’assemblage des pili de type IV (PT4) impliqués, entre autres, dans d’adhésion et motilité. Chez Klebsiella oxytoca, la surexpression des gènes pul codant le SST2 permet l’assemblage de pili composées des sous-unités PulG. Ceci suggère qu’en conditions physiologiques l’assemblage d’un pseudopilus périplasmique permet la sécrétion du substrat spécifique du SST2, la pullulanase. Dans ce projet nous avons exploré le mécanisme moléculaire de l’assemblage du pseudopilus en se focalisant sur les interactions de PulG avec les composants du SST2 dans la membrane interne. En utilisant l’approche de double-hybride bactérien, nous avons établi le réseau d’interactions de PulG avec les pseudopilins mineures PulH, I, J et K et avec la plateforme d’assemblage (PA). Pour valider ces interactions, nous avons combiné des techniques de biochimie (co-purification par affinité, pontage cystéine et chimique) avec des analyses fonctionnelles de sécrétion et de formation du pseudopilus. Nous avons mis en évidence des interactions entre PulG et les protéines de la PA, PulF et PulM, et nous avons analysé en détail l’interface PulG-PulM. Les résultats suggèrent la formation d’un complexe PulK-I-J-H-G dans la membrane interne impliqué dans des étapes précoces de la formation du pseudopilus, à travers les interactions de PulG et PulH avec PulM et PulF. Nos données expérimentales suggèrent un rôle majeur de PulM dans la sécrétion, vraisemblablement durant l’assemblage du SST2 et l’élongation du pseudopilus. Nos travaux collaboratifs mettant en jeu l'analyse par spectroscopie de masse et en dynamique moléculaire in silico révèlent le rôle essentiel des résidus conservés Glu5 et Thr2 de PulG, requis pour l’interaction avec PulM. Ces données suggèrent que Glu5 participe à l'extraction de PulG de la membrane, en neutralisant la charge positive de son peptide N-terminal par des interactions intramoleculaires. Ces résultats permettent d'établir un modèle détaillant les étapes initiales de l’assemblage des pseudopili dans la membrane interne, relevant pour de futures études sur le SST2 et nanomachines homologues. sécrétion de protéinespili de type 4 assemblage de fibres complexes protéiques membranairesinteractions protéine-protéinemicroscopie à immuno-fluorescence simulations en dynamique moléculairedouble-hybride bactérien spectrométrie de masse nanomachines bacteriennes / The type II secretion system (T2SS) drives the translocation of folded, periplasmic proteins across the outer membrane in Gram-negative bacteria. Secretion is carried out by an envelope-spanning nanomachine that is similar to the apparatus that builds type IV pili (T4P), bacterial surface filaments involved in adhesion, motility and other functions. In the Pul T2SS of Klebsiella oxytoca, overexpression of pul genes in plate-grown bacteria allows the assembly of T4P-like surface fibres made of PulG subunits, suggesting that a periplasmic pseudopilus fibre plays a role in the secretion of the type II substrate pullulanase under physiological conditions. In this project, we explored the molecular mechanism of pseudopilus assembly by focusing on the interaction between PulG and the T2SS inner membrane and pseudopili components. The network of interactions of PulG with the minor pseudopilins PulH, I, J and K and the assembly platform (AP) components was established using bacterial two-hybrid analysis. To validate these interactions, we combined biochemical approaches (affinity co-purification, chemical or cysteine cross-linking) with functional assays of secretion and pseudopilus formation. We provide evidence of the interaction between PulG and the AP proteins PulF and PulM, and delve into the PulG-PulM interface. Our results point to the formation of a PulK-I-J-H-G complex in the plasma membrane involved in early steps of fibre assembly, with a determinant role for PulG and PulH interaction with PulM and PulF. We obtained experimental evidence supporting a major role for PulM in pseudopilus assembly and protein secretion, probably by intervening in the assembly of the T2SS apparatus and in pseudopilus elongation. The results of experimental and in silico studies in collaboration with experts in mass spectrometry and molecular dynamics support the essential role of the highly conserved PulG residues Glu5 and Thr2, which participate in PulM binding. In addition, Glu5 probably favours PulG membrane extraction by neutralising its N-terminal positive charge through intra-molecular interaction. These findings shed new light on early membrane events during fibre assembly, and open new and exciting avenues in research on T2SSs and related nanomachines.protein secretiontype 4 pilifibre assemblymembrane protein complexprotein-protein interactionsimmunofluorescence microscopymolecular dynamics simulationsbacterial two-hybrid assaymass spectrometrybacterial nanomachines

Les circuits et réseaux d’eau subissent épisodiquement des problèmes de contamination par des microorganismes tels que Legionella pneumophila, conduisant à la dégradation de la qualité microbiologique de l’eau circulante. De nouveaux moyens de traitements doivent être mis en place de façon notamment à limiter l’usage de biocides chimiques. Ce travail de thèse s’inscrit dans cette problématique et a pour objectif d’identifier de nouveaux composés actifs contre L. pneumophila en tenant compte de son comportement et de ses interactions au sein de son microenvironnement. De manière à obtenir des composés produits par des souches bactériennes appartenant à la même niche écologique que L. pneumophila, une campagne de prélèvement d’eau a été réalisée. Un total de 273 isolats environnementaux ont été isolés et testés contre L. pneumophila. Les résultats obtenus indiquent que 178 de ces isolats (65%) présentent une activité anti-Legionella. Quatre souches ont ensuite été sélectionnées (Aeromonas bestiarum SW257, Rahnella aquatilis SW265, Flavobacterium spp. PW52 et Pseudomonas spp PW329) et les composés actifs produits ont été caractérisés. A. bestiarum SW257 produit un peptide anti-Legionella. Flavobacterium sp. PW52 produit un mélange de composés anti-Legionella ayant des propriétés tensioactives, les flavolipides. Pseudomonas sp. PW329 produit des composés organiques volatiles, identifiés par SPME-GC-MS, actifs contre L. pneumophila. Enfin, R. aquatilis SW265 produit un sidérophore à activité anti-Legionella. / Water is essential to sustain life and water sources used for human consumption must be biologically safe, to avoid any risk for health. Indeed, the most common and widespread health risk associated with drinking water are infectious diseases caused by pathogenic microorganisms such as Legionella pneumophila. However, more efforts are needed to control disinfection by-products and minimize people exposure to potentially hazardous chemicals while maintaining adequate disinfection to ensure good water quality. Thus, this work aimed to find natural antibacterial compounds to control L. pneumophila growth using bacteria from freshwater environments. Environmental aquatic bacteria were sampled from five freshwater sources to get a large culturable bacterial collection. A total of 273 bacterial isolates were recovered and screened for their ability to produce anti-Legionella compounds. Among those, 178 (65%) were shown to be active against L. pneumophila. Four strains (Aeromonas bestiarum SW257, Rahnella aquatilis SW265, Flavobacterium spp. PW52, and Pseudomonas spp PW329) were next selected for the characterization of their active compounds. A. bestiarum SW257 produces an anti-Legionella peptide, and Flavobacterium spp PW52 produces a mixture of anti-Legionella compounds with surface active properties, named flavolipids. Finally Pseudomonas sp. PW329 delivers many volatile organic compounds, and R. aquatilis SW26 produces a anti-Legionella siderophore.

La résistance bactérienne aux antibiotiques est un problème de santé publique majeur, touchant plus particulièrement les enfants dans les pays en développement (PED).Nous avons effectué une revue systématique de la littérature pour quantifier le niveau de résistance aux antibiotiques chez les enfants âgés de moins de 2 ans dans les PED. De manière générale, les données sur la résistance aux antibiotiques dans la population étudiées sont rares. Selon les publications identifiées, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, et Klebsiella spp. apparaissent comme les causes les plus fréquentes d’infections néonatales sévères. Chez les enfants âgés de 1 à 24 mois, Streptococcus pneumoniae et Salmonella spp. apparaissent comme les causes les plus fréquentes d’infections bactériennes invasives.Dans une seconde revue systématique, nous avons examiné les méthodologies actuelles utilisées pour mesurer la consommation d’antibiotiques dans les PED.Nos résultats montrent qu’aucunes des méthodologiesne permet, à elle seule, de répondre aux besoins de ces pays en terme de données.Nous avons conduit une enquête en population à Madagascar et au Sénégal afin d’examiner les modalités de consommation d’antibiotiques chez des enfants de moins de 2 ans. Dans les 2 pays, la plupart des antibiotiques étaient achetés en pharmacie sur présentation d’une ordonnance. Une proportion élevée des antibiotiques était utilisée pour le traitement d’infections probablement d’origine virale. Des facteurs tels que la disponibilité de centres de santé, de pharmacies, l’existence de programmes de remboursement ou encore la formation du personnel pourraient influencer la fréquence de consommations d’antibiotiques au niveau national.Les résultats issus de ces travaux de recherche ajoutent des données essentielles à la littérature existante et mettent en évidence des leçons importantes pour la lutte contre la résistance aux antibiotiques dans les PEDs. / Antimicrobial resistance is a growing threat across the world and is likely to disproportionately affect children in low-income countries (LICs).To estimate the burden of antibiotic resistance in the community among children under two in LICs we undertook a review of published literature. Common isolates in neonatal sepsis cases included Staphylococcus aureus, Escherichia coli, and Klebsiella. Among children 1 mo. to 2 yrs., Streptococcus pneumonia and Salmonella were most often reported. Information on antibiotic resistance was sparse and often relied on few isolates.We reviewed methods to measure antibiotic consumption in LICs from published literature and showed that current techniques used in isolation are insufficient to respond to all the data needs in LICs. Integrating study techniques and starting with community surveys may respond more adequately to this issue in LICs and lead to more actionable results.To investigate patterns of antibiotic consumption and related factors among children under two in Madagascar and Senegal we undertook community surveys in two sites in Madagasgar (Antananarvo and Moramanga) and one site in Senegal. Results showed relatively high levels of antibiotic use among children. The majority of antibiotics were purchased in pharmacies with a prescription in both countries. Data suggest a high proportion of use for likely viral infections. Local contexts including the availability of health care facilities, availability of pharmacies, national payment schemes, and provider training seemed to play a role in country usage rates.Results from this work add essential data to the literature where relatively little data exists and reveal important lessons about studying and combating antibiotic resistance in LICs.

Les leucocytes sont connus pour jouer des rôles autant bénéfiques que néfastes dans le système nerveux central. La compréhension de leur mécanisme de recrutement est donc importante afin de contrôler leur circulation à travers la barrière hémato-encéphalique. De façon générale, l'adhésion forte est reconnue comme étant une étape clé de ce recrutement. Les principales actrices qui y sont impliquées sont les chimiokines et les intégrines. Cependant, l'identité de ces dernières peut changer selon le tissu, le stimulus et la nature des leucocytes recrutés. Dans ce travail, nous nous sommes intéressé à une population de leucocytes principalement composée de granulocytes : les leucocytes en forme de bâtonnets. Notre objectif principal a été de caractériser le mécanisme d'adhésion de ces cellules, dans le cerveau, en conditions inflammatoires via l'utilisation d'anticorps neutralisants ou d'animaux déficients pour les gènes d'intérêt. Notre hypothèse a été que l'intégrine αMβ2, via sa liaison avec ICAM-1, ainsi que l'une des chimiokines liant CXCR2, sont importantes pour adhésion des granulocytes en réponse à différents produits bactériens (la toxine pertussique (PTX) et le lipopolysaccharide (LPS)) et durant l'encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE). Afin de valider cette idée, nous avons, dans un premier temps, déterminé si l'expression spatio-temporelle d'ICAM-1 est régulée par la PTX et/ou le LPS et si son absence ainsi que la neutralisation d'αMβ2 influencent le recrutement des granulocytes. En second lieu, nous avons déterminé quel ligand de CXCR2 est le plus fortement exprimé dans ces conditions et vérifié si la neutralisation de cette chimiokine, CXCL1, affecte l'adhésion des granulocytes. Nos résultats ont démontré qu'ICAM-1 peut effectivement être régulée par le LPS et la PTX, qu'en réponse à cette dernière toxine, αMβ2 semble être l'unique intégrine responsable de l'adhésion des leucocytes bâtonnets et qu'elle joue son rôle via, entre autre, ICAM-1. De plus, il s'avère que CXCL1 et CXCR2 sont importants dans l'adhésion des granulocytes en réponse à la PTX et au LPS. Finalement, non seulement la neutralisation de CXCL1 diminue cette même adhésion durant l'EAE, mais réduit également la gravité de la maladie. En conclusion, dans ce projet, nous avons contribué à mieux comprendre le mécanisme de recrutement des granulocytes dans le cerveau sous différentes conditions inflammatoires.

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont des polluants organiques, ubiquistes, potentiellement toxiques et cancérigènes. Dans les sols, la dégradation des HAP est principalement due à l'activité microbienne. Certaines études ont montré que la biodégradation des HAP pouvait être augmentée dans la rhizosphère des plantes où le nombre et l'activité microbienne sont stimulés, grâce aux exsudats racinaires. Cependant les bénéfices des plantes ne sont pas toujours observés, et les exsudats pourraient aussi modifier la biodisponibilité des HAP. Les objectifs de ce travail ont été de mieux comprendre ces interactions sol-plante-microorganismes qui conditionnent le devenir des HAP dans la rhizosphère en suivant notamment (i) les bactéries possédant les gènes codant une HAP-dioxygènase, (ii) les espèces bactériennes impliquées dans la dégradation du phénanthrène, et (iii) la disponibilité et la biodégradation des HAP dans des terres industrielles historiquement contaminées.Les expériences ont été conduites dans des dispositifs à compartiments, lesquels permettent une diffusion des exsudats racinaires dans le sol tout en retenant physiquement les racines, puis en microcosmes avec un ajout d'exsudats racinaires naturels produits à partir d'une culture hydroponique de ray-grass (Lolium perenne, L). Les expériences ont été réalisées dans un premier temps avec du sable en ajoutant du phénanthrène (PHE) et un inoculum bactérien issu d'un sol d'une ancienne cokerie puis directement avec des sols historiquement contaminés en HAP. Les nombres de copies de gènes codant pour l'ADNr 16S et pour des HAP-dioxygènases ont été quantifiés par PCR en temps réel pour estimer la proportion de bactéries dégradantes. Les structures des communautés ont été comparées par électrophorèses (TTGE). En plus de l'analyse des 16 HAP totaux, une extraction non exhaustive des HAP a été réalisée à la cyclodextrine pour en estimer la disponibilité. L'utilisation de la méthode SIP (stable isotope probing) avec du 13C-phénanthrène a permis d'identifier les bactéries directement impliqués sa dégradation dans un sol historiquement contaminé. Les expériences en dispositifs à compartiments ont confirmé que la dissipation du phénanthrène est plus importante lorsque la distance aux racines est plus faible, et montrent que le nombre de copies de gène 16S et de gène de HAP-dioxygénase varie avec l'âge des plantes et du temps de contact des compartiments latéraux avec le tapis racinaire. Mais elles montrent aussi que la dissipation du phénanthrène n'est pas plus importante dans les pots plantés, tandis que dans les expériences en microcosmes une inhibition de la dissipation du PHE a même été observée en présence d'exsudats. La présence d'exsudats racinaires a profondément modifié la structure des communautés dégradant les HAP, et l'expérience SIP a permis d'identifier les bactéries directement impliquées dans la dégradation du 13C-phénanthrène et de montrer qu'elles étaient différentes en présence ou non d'exsudats. En présence d'exsudats, la proportion des bactéries dégradantes dans la population totale est passée de 1 % dans la terre d'origine et dans les traitements sans exsudats à plus de 10 %. Même si les exsudats racinaires ralentissent la dissipation du phénanthrène, en fournissant une source de carbone plus facilement métabolisable, ils ont augmenté la quantité de HAP extractibles à la cyclodextrine dans deux des trois sols historiquement contaminés, suggérant un effet de ceux-ci sur la biodisponibilité des HAP / Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) are organics pollutants, ubiquitous, toxics and potentially carcinogenic. In soil, PAH degradation is mainly attributed to microbial organism. Several studies have thus reported enhanced PAH degradation in soil in the presence of plants. Rhizospheric soil increase the number et the activity of microorganisms in soil by the release of roots exudates. However, bene?cial effects of plants in the remediation are not always observed and roots exudates could be limited PAH biodegradation. The object of this study was to investigate the fate of PAHs in rhizosphere, following (i) the PAH-dioxygenase genes DNA to quantify the PAH-degrading bacteria, (ii) species implicated in phenanthrene biodegradation, and (iii) PAH availability and biodegradation from industrial soils.Different experimental devices have been designed to study detailed processes in the rhizosphere. First is a compartments devices were a nylon mesh permits diffusion of plant soluble substances towards the adjacent root free compartment as a rhizosphere. Secondly microcosms were enriched with natural roots exudates from hydroponic culture of ray-grass (Lolium perenne L.). In first time, experiments were conducted using sand and bacterial inoculum from an industrially PAH-contaminated soil and then directly with a soil historically contaminated by PAH. The Real-Time PCR quantification of 16S rRNA gene copy and of functional PAH-RHD? genes permitted to assess the proportion of a degrading bacteria. Bacterial community structure was approached from Temporal Thermal Gradient gel Electrophoresis (TTGE) fingerprinting, and bands sequencing. Nonexhaustive cyclodextrin-based extraction technique provided a estimate of the ?labile? or available pool of PAH in soil. Use of stable isotope probing (SIP) technique with [13C]phenanthrene allowed a bacterial identification of directly implicated in industrial soil.The presence of exudates modified microbial community of PAH-degrading bacteria. SIP experiment showed that 13C-labelled PHE-degrading bacteria was different depending on the exudates input. Many species having to degrade phenanthrene were able to use exudates. Presence of root exudates increased the proportion of PAH-RHD? genes compared to the bulk soil at the beginning and in microcosms without exudates (respectively 10% and 1 %). However, phenanthene dissipation in sand or soil were weaker with root exudates and aged PAH concentrations has not shifted during incubation time. Nevertheless, the root exudates increased the PAH labile fraction extract with cyclodextrin solution into two in three soils historically contaminated

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

L’aulacode (Thryonomys swinderianus) est un rongeur herbivore récemment domestiqué en Afrique pour la production de viande. Quelques études antérieures ont portés sur l’alimentation de cet animal, dans le but d’améliorer la productivité des élevages. A ce jour, nos connaissances sur la digestion et les besoins nutritionnels de cet animal sont encore très parcellaires. Le premier objectif de notre étude était d’améliorer nos connaissances sur la physiologie digestive de l’aulacode en croissance, en particulier en relation avec les apports de fibres alimentaires, avec pour finalité de proposer des recommandations nutritionnelles en fibres pour optimiser la croissance et la santé digestive de cet animal. Notre second objectif était d’analyser les effets d’une diminution du ratio protéines digestibles / énergie digestible parallèlement à une hausse des apports d’amidon, sur la digestion et les performances. La finalité était d’analyser les possibilités de formuler un aliment complet moins onéreux pour les éleveurs et qui respecte les besoins de l’aulacode en croissance. Notre étude a permis de savoir que le caecum est le compartiment digestif le plus important du jeune aulacode entre 1 et 3 mois d’âge, avec plus de 40% du contenu digestif total. L’activité microbienne caecale (100 mM d’acides gras volatils totaux (AGVt) par gramme de contenu frais) est élevée, et similaire à celle des ruminants ou d’autres herbivores monogastriques. Le profil fermentaire est caractérisé par une prédominance de l’acétate (75 % des AGVt) et un ratio propionate / butyrate supérieur à 1. Le pyroséquençage 454 de l’ADN16S bactérien a permis de caractériser le microbiote caecal. Au sevrage, nous observons une prédominance du phylum des Bacteroidetes, avec 51 % d’abondance relative, alors que le phylum des Firmicutes devient majoritaire (50%) à 3 mois d’âge. Le microbiote caecal est caractérisé par la présence de genres souvent identifiés dans d’autres écosystèmes digestifs d’herbivores, tels que : RC9 (2 à 8%), Parabacteroides (1 à 8%), Prevotella (3 à 6%) et Xylanibacter (1%), Erysipelotrichaceae Turicibacter (1 à 7%), Lachnospiraceae Incertae_Sedis (4 à 5%), Ruminococcaceae Incertae_Sedis (1 à 2%) et Ruminococcus (1 à 3%). D’autres genres, absents chez des espèces voisines comme le lapin et le cobaye, semblent plus spécifiques de l’aulacode, tels que Termite_Treponema_cluster (1.7 à 2.2%) et Treponema (7 à 13%), du phylum des Spirochaetes. L’analyse des performances zootechniques indique qu’un taux de fibres compris entre 17 et 21 % d’ADF représenterait un bon compromis entre santé digestive et croissance de l’aulacode après son sevrage. Descendre au dessous de 6 g de protéines digestibles par MJ d’énergie digestible, via une hausse importante des apports d’amidon et une baisse importante du taux de protéines brutes (en dessous de 11 %) et de fibres, est préjudiciable à la croissance des animaux. / The cane rat or grasscutter (Thryonomys swinderianus) is a rodent herbivore recently domesticated in Africa for meat production. Some previous studies focused on the feeding of this animal, in order to improve the productivity of farms. To date, our knowledge of digestion and nutritional requirements of this animal are still very scarce. Our first objective was to improve our knowledge of digestive physiology of the young grasscutter, particularly in relation to dietary fibre supply, in order to improve the recommendations for dietary fibre content of diets to optimize growth and digestive health. Our second objective was to analyze the effects of a decreased digestible protein / digestible energy ratio, along with an increased intake of starch, on digestion and performances. The final aim was to analyze the possibilities to formulate a complete feed, cheaper for farmers and that meets the requirements of the young grasscutter. Our study found that the caecum is the most important digestive compartment of the young grasscutter between 1 and 3 months of age, with more than 40% of the total gut contents. The caecal microbial activity (100 mM of total volatile fatty acids (VFA) per gram of fresh content) is high and similar to that of ruminants or other herbivorous monogastric animals. The fermentation profile is characterized by a predominance of acetate (75% of total VFA) and a propionate / butyrate ratio greater than 1. A pyrosequencing of bacterial 16S-DNA was used to characterize the caecal microbiota. At weaning (one month), we observe a predominance of the Bacteroidetes phylum, with 51% of relative abundance, whereas the Firmicutes phylum becomes predominant (50%) at 3 months of age. Caecal microbiota is characterized by the presence of genera often identified in other digestive ecosystems of herbivores, such as: RC9 (2-8%), Parabacteroides (1-8%), Prevotella (3.6%) and Xylanibacter (1%), Erysipelotrichaceae Turicibacter (1-7%), Lachnospiraceae Incertae_Sedis (4-5%), Ruminococcaceae Incertae_Sedis (1-2%) and Ruminococcus (1-3%). Other genera, absent in related species such as rabbits and guinea pigs, seemed more specific of the grasscutter, such as Termite_Treponema_cluster (1.7-2.2%) and Treponema (7-13%) of the Spirochaetes phylum. The analysis of growth performances indicated that a dietary fibre content between 17% and 21% of ADF represents a good compromise between digestive health and growth of the grasscutter after weaning. Decreasing below 6g of digestible protein / MJ of digestible energy, via a high increase in starch intake and a significant decline in crude protein content (below 11%) and fibre, is detrimental to the growth of animals.

Les écosystèmes côtiers sont des milieux complexes au sein desquels les communautés microbiennes, jouant un rôle majeur dans leur fonctionnement et leur maintien, s’adaptent et sont tolérantes à des conditions environnementales fluctuantes. En effet, au rythme des marées et de l'activité de la macrofaune, des oscillations oxie/anoxie influencent la composition et la dynamique des communautés microbiennes et par conséquent leur implication métabolique. Afin d’appréhender le devenir du pétrole dans ces écosystèmes, il est donc indispensable d’apporter des connaissances sur l’écologie des microorganismes intervenant dans son élimination, notamment dans des conditions oscillantes anoxie/oxie. Ainsi, ce travail de thèse a eu pour objectif de décrypter l’assemblage de communautés microbiennes hydrocarbonoclastesde sédiments intertidaux soumises à des oscillations anoxie/oxie en présence de pétrole lors d’une expérience en bioréacteurs. Les réponses écologiques des communautés bactériennes globales et de micro-organismes sulfato-réducteurs en conditions oscillantes ont pu être décrites en comparaison avec celles obtenues en conditions d’oxie ou d’anoxie permanentes, par l’analyse des données obtenues par séquençage haut-débit des gènes de l’ARN 16S et dsrB au niveau transcriptionnel. Ces études comparatives ont mis en évidence des profils écologiques en réponseaux conditions oscillantes, pouvant être répandus dans différents environnements marins côtiers. En réponse à ces conditions particulières, de nombreux microorganismes semblent avoir le potentiel à tolérer et/ou s’adapter aux différentes conditions d'oxygénation. Cette capacité d’acclimatation rapide des communautés bactériennes aux conditions oscillantes se sont accompagnées de capacités de dégradation équivalentes ou supérieures dans ces conditions par rapport à la condition d’oxie permanente montrant l’influence des oscillations anoxie/oxie sur le devenir du polluant dans les environnements pollués soumis à ces conditions. / Coastal ecosystems are complex environments in which microbial communities, playing a major role in their functioning and maintain, are tolerant and adapt to changing environmental conditions. Indeed, the tides and the macrofauna’s activity generate oxic/anoxic oscillations which influence the composition and dynamics of microbial communities and consequently their metabolic in volvement. To understand the fate of oil in these ecosystems, it is essential to provide knowledge on the ecology of microorganisms involved in these systems, taking into account anoxic/oxicoscillating conditions. Thus, this thesis aimed to decipher the organization of hydrocarbonoclastic microbial communities inhabiting intertidal sediments, when they are subjected to anoxic/oxic oscillations in an experiment in bioreactors with oil addition. Ecological responses of bacterial communities and sulfate-reducing microorganisms in oscillating conditions have been described comparing with those obtained with permanent oxic or anoxic conditions, using high-throughputsequencing analyses of the 16S rRNA and dsrB genes at the transcriptional level. These comparatives studies have highlighted ecological profiles in response to the oscillating conditions, which can be prevalent in different coastal marine environments. In response to these particular conditions, many organisms seem to have the potential to tolerate and / or adapt to the different conditions of oxygenation. This rapid acclimation capacity of bacterial communities tothese changing conditions have been accompanied by equivalent or greater degradation capacity under these conditions compared to the permanent oxic condition, showing the influence of the anoxic/oxic oscillations on the fate of pollutant in environments subjected tothese conditions.