L'objectif était de déterminer si et comment les populations microbiennes des laits crus pouvaient faire barrière à Listeria monocytogenes dans un fromage à pâte pressée non cuite. La comparaison des profils SSCP de fromages avec et sans développement de L. monocytogenes a permis d'identifier les pics de Lactococcus lactis, Lactococcus garvieae, Enterococcus saccharominimus, Enterococcus faecium, Chryseobacterium sp. et Corynebacterium flavescens dominants dans les profils des fromages inhibiteurs. Lc. lactis s'est révélée le plus inhibiteur en fromages par production d'acide lactique en début d'affinage. L'inventaire des populations du lait cru le plus inhibiteur a permis de reconstituer une communauté de 32 espèces. Par omission successive de groupes microbiens constituant cette communauté, il a été montré que les bactéries lactiques agissaient en synergie avec les bactéries à Gram positifs non lactiques dans l'inhibition. Le rôle des levures serait moindre et les bactéries à Gram négatif n'interviendraient pas. En cours d'affinage, l'inhibition serait plutôt attribuée à la production d'acides organiques, d'alcools et de certains esters

Les bactéries méthanotrophes, qui existent dans les recouvrements des sites d'enfouissements, peuvent oxyder le CH[indice]4 émis par ces sites. La capacité de ces recouvrements à atténuer le CH[indice]4 dépend à la fois des propriétés physiques et chimiques du matériau, du débit du biogaz et de sa composition, et des paramètres climatiques. Ces recouvrements, communément appelé Biorecouvrements d'oxydation passive de méthane (BOPM), pourraient venir en complément d'autres systèmes tels que les puits de captage de biogaz ou encore pourraient servir sur les sites ne disposant d'aucun système de récupération des biogaz. Cette possibilité de réduction des émissions de CH[indice]4 a motivé des travaux de construction et de suivi sur le site d'enfouissement de Saint-Nicéphore (Québec, Canada). Vous trouverez d'abord dans ce mémoire l'analyse d'une méthode de calcul de l'efficacité des BOPMs à oxyder le CH[indice]4 et une comparaison des taux d'efficacités entre 2 BOPMs de porosités différentes. Cette méthode de calcul est basée sur les profils de concentration des gaz et le rapport N[indice]2 /O[indice]2 pour déterminer la quantité d'oxygène qui a migré dans le sol avant d'être consommé. Plusieurs questions ont été soulevées lors de cette analyse dont, entre autres, la constance du rapport N[indice]2 /O[indice]2 dans le sol et l'effet de la respiration du compost sur les calculs d'efficacité. Quant à la comparaison entre les 2 BOPMs, les résultats ont montré qu'en augmentant la porosité de mise en place du substrat, la pénétration de l'oxygène était favorisée et, par conséquence, son efficacité à oxyder l'était également. Vous trouverez ensuite une observation de l'effet des changements climatiques sur le comportement des BOPMs de compositions différentes pendant une longue période et une étude de l'effet de l'alternance jour/nuit sur leurs efficacités lors de cycles très courts. Pour de longs cycles, il a pu être constaté qu'après le dégel du sol, les quantités de méthane libérées ont été très importantes et elles ont eu un impact direct sur la performance des BOPMs, que l'augmentation du rapport diffusion/advection a eu pour conséquence une nette amélioration de l'efficacité de la BOPM et que les bactéries méthanotrophes ont été plus influencées par les variations de température que par ces valeurs (températures). Pour les cycles courts, les variations journalières de température à 0,10 mètre de la surface du sol ont été suivies de considérables variations des concentrations de CH[indice]4 . Vous trouverez enfin, une étude complémentaire sur l'importance de la croûte superficielle sur l'efficacité des recouvrements. Les résultats des essais de perméabilité à l'air et les courbes de rétention en eau qui ont servi à caractériser le substrat y sont succinctement présentés.

Une classification et une nomenclature fiables et actualisées sont indispensables pour identifier et différencier les microorganismes pathogènes chez l'homme. Ces dernières années ont vu la création de nombreux nouveaux taxons bactériens ainsi que la reclassification d'espèces ou de genres déjà connus, notamment au sein des bactéries anaérobies. Afin de clarifier la position taxonomique de certains groupes de bactéries anaérobies pour lesquelles des phénotypes de résistance aux antibiotiques inhabituels étaient observés, une approche taxonomique mixte et consensuelle associant l'analyse de marqueurs phénotypiques, génotypiques, génomiques et phylogénétiques a été utilisée. Dans un premier temps, cette approche a été appliquée à des bactéries présentant un bas niveau de résistance à la vancomycine et appartenant aux Clostridiaceae, famille en plein remaniement taxonomique. Les résultats obtenus ont abouti à la description d'une nouvelle espèce de Tissierella et d'un nouveau genre, Flavonifractor, qui résulte du regroupement de deux espèces préexistantes. Appliquée dans le cadre d'une étude sur la résistance au métronidazole chez Prevotella spp., cette approche a conduit, dans un deuxième temps, à la découverte d'une nouvelle espèce, Prevotella nanceiensis, dont la résistance au métronidazole a été impliquée dans un échec thérapeutique. Un nouveau gène (nimI) codant une nitroimidazole réductase et a priori intrinsèque à l'espèce Prevotella baroniae a également été décrit. Ce travail souligne l'importance d'une taxonomie claire et fiable en bactériologie médicale et l'intérêt d'une approche mixte et consensuelle en taxonomie bactérienne. / A reliable and up to date taxonomy is essential to unambiguously identify and differentiate human pathogenic microorganisms. Numerous new bacterial taxa have been created over the last years, meanwhile already known species or genus were reclassified, particularly concerning anaerobic bacteria. To clarify the taxonomic position of specific anaerobic bacteria displaying unusual antibiotic resistance, a polyphasic taxonomic approach combining the analysis of phenotypic, genotypic and phylogenetic markers has been used. This approach has been first applied to bacteria displaying low level resistance to vancomycin and belonging to the Clostridiaceae family. It resulted in the description of a new species of Tissierella as well as a new genus, Flavonifractor sp., which arises from the combination of two pre-existing species. Applied in a second time in a study on metronidazole resistance in Pretovella spp., this approach led to the discovery of a new species, Prevotella nanceiensis, the resistance of which to metronidazole has been implicated in therapeutic failure. A new gene (niml) coding a nitroimidazole reductase that seems to be intrinsic to the species Prevotella baroniae has also been described. This study emphasizes the importance of a clear and reliable taxonomy in medical bacteriology as well as the benefit of a polyphasic approach in taxonomy.

Cette thèse s'inscrit dans une approche résolument pluridisciplinaire, centrée sur l'étude biogéochimique des cycles d'éléments majeurs - éléments en trace dans les eaux contrôlées par l'activité des microorganismes (piégeage/rélargage par la biomasse ou dégradation de la matière organique dissoute et particulaire). Le caractère innovant de ?ette thèse réside dans l'étude, pour la première fois, de l'impact de l'activité microbienne (minéralisation aerobiques par les bactéries typiques des sols, Pseudomonas) sur les cycles biogéochimiques des éléments grâce à la mise en oeuvre en parallèle d'outils géochimiques, physicochimiques et microbiologiques. Cette étude simultanée des cycles biogéochimiques des éléments et des paramètres d'activité biologique nous permettra de prédire les réponses des systèmes naturels aux changements climatiques et aux interventions humaines (sous forme de pollution organique ou métallique). Les études de terrain ont été accompagnés par des étude plus detaillés en laboratoire des mécanismes réactionnels. Dans le cadre de ce travail, mes efforts ont été consacrés à l'étude physicochimique des processus via la modélisation expérimentale de la dégradation de la matière organique des extraits du sol. Et des recherches des relations quantitatives entre la dégradation de la matière organique par les bactéries hétérotrophes Pseudomonas et les cycles des éléments associés. / Multidisciplinary approach for the study of the biogeochemical cycles of the main elements in soils and waters controlled by the activity of microorganisms (by uptake/release of cells or in the process of degradation of dissolved organic matter) was used in the thesis. The innovation of this work is to study the effect of microbial activity (soil typical aerobic bacteria Pseudomonas) on the biogeochemical cycles of elements due to take place geochemical, physical, chemical and microbiological processes. The simultaneous study of the biogeochemical cycles of elements and parameters of biological activity will allow us to predict the response of natural systems to climate change and human-induced disturbance (organic or metallic contamination). Field studies were accompanied by detailed laboratory studies of the reaction mechanisms. The thesis considers to the study of physical and chemical processes using of experimental modeling of the degradation of organic matter in soil extracts and to the study of the quantitative relation between the degradation of organic matter by heterotrophic bacteria Pseudomonas and cycles elements.

Les nanoparticules ont soit une origine naturelle soit une origine anthropique. De par l’évolution technologique, l’homme produit des quantités croissantes de nanoparticules susceptibles de se retrouver dans l’environnement. Afin de prévenir les risques inhérents à ces rejets, pour la santé humaine ou l’environnement, il est nécessaire de caractériser au mieux les effets potentiels des nanoparticules et d’identifier les mécanismes qui régissent leurs interactions avec les organismes exposés. Dans ce contexte, le premier objectif de ces travaux était de mettre en évidence les mécanismes gouvernant les interactions entre bactéries et nanoparticules et de documenter l'influence de ces interactions sur la toxicité et génotoxicité des NPs pour les bactéries. Le second objectif était de déterminer en quoi cette toxicité et cette génotoxicité pouvait impacter les organismes bactériens au niveau communautaire. Les résultats ont montré que les interactions électrostatiques attractives entre les bactéries et les TiO2-NPs conditionnaient l’adsorption des nanoparticules à la surface des bactéries et conduisaient à la détection d’une toxicité modulées par les électrolytes présents dans la solution. De plus, les déterminants biophysiques de l’interphase bactérienne, et particulièrement la longueur des LPS et le type de protéines affleurant à la surface de la membrane externe, sont des paramètres de premier ordre dans l'apparition d'un potentiel néfaste pour les microorganismes. En prenant en compte ces interactions, nous avons mis en évidence le potentiel mutagène des TiO2-NPs. Un effet toxique et génotoxique ayant été constaté, les communautés bactériennes ont ensuite été étudiées. Il a été mis en évidence que les TiO2-NPs modifiaient la composition, la structure et la prévalence des communautés bactériennes libres et fixées sous forme de biofilms précoces d’une communauté aquatique naturelle d’eau douce. Ces travaux mettent en évidence l’impact potentiel des TiO2-NPs sur les organismes bactériens dans un contexte d’évaluation des risques et indiquent que les nanoparticules pourraient impacter les communautés microbiennes et pourraient présenter un risque pour le bon fonctionnement de l’écosystème / Nanoparticles have either natural or anthropogenic origin. By technological change, man produces increasing amounts of nanoparticles likely to end in the environment. To prevent inherent risks to human health or environment from these releases, it is necessary to characterize the best potential effects of nanoparticles and to identify the mechanisms governing their interactions with exposed organisms. In this context, the first objective of this work was to highlight the mechanisms governing interactions between nanoparticles and bacteria and document the influence of these interactions on toxicity and genotoxicity of NPs for bacteria. The second objective was to determine how this toxicity and genotoxicity could impact bacteria at community level. Results showed that electrostatic attractive interaction between bacteria and TiO2-NPs conditioned adsorption of nanoparticles on bacterial surfaces and led to the detection of toxicity modulated by electrolytes in solution. In addition, the biophysical determinants of bacterial interphase, particularly the length of LPS and protein type flush with the outer membrane surface, are key parameters in adverse potential of NPs for microorganisms. Taking into account these interactions, we highlighted the mutagenic potential of TiO2-NPs. Toxic and genotoxic effect was found, leading to study the effects on bacterial communities. It has been demonstrated that TiO2-NPs altered the composition, structure and prevalence of planktonic and sessile communities of an aquatic natural freshwater. These studies highlight the potential impact of TiO2-NPs on bacteria in a risk assessment context and suggest that nanoparticles may impact microbial communities and could present a risk to the ecosystem functioning

Streptococcus pneumoniae est le pathogène bactérien le plus important des voies respiratoires chez les adultes et les enfants causant la pneumonie, la bronchite et l’otite de l’oreille moyenne. Cette bactérie est responsable d’une morbidité et d’une mortalité importante, entre autres, chez les jeunes enfants. La prévalence générale des souches de pneumocoques résistants et multirésistants est en hausse dans le monde compliquant la thérapie antimicrobienne vis-à-vis cette bactérie. Face à cette problématique, nous avons voulu caractériser les mécanismes de résistance à la ciprofloxacine (CIP), la tétracycline (TC) et la tigécycline (TGC) chez des mutants sélectionnés en laboratoire et des souches cliniques afin de potentiellement découvrir de nouvelles cibles diagnostiques de la résistance vis-à-vis ces molécules. L’approche génomique utilisée dans cette thèse (séquençage de génome et transformation) a permis de faire la caractérisation génotypique et phénotypique des mutants résistants aux trois antibiotiques utilisés dans l’étude. Cette approche, en plus de préciser le rôle des mutations dans les gènes parC et gyrA dans la résistance à la CIP, a permis de déterminer que le pneumocoque peut mettre en place des mécanismes de résistance secondaires le rendant résistant à la CIP et à la TC. En effet, l’acquisition d’une mutation dans le gène spr1902 protège la bactérie contre les dérivés réactifs à l’oxygène (ROS) induit par la CIP. De plus, la surexpression de PatA/PatB ainsi que la présence de mutations dans l’opéron du transporteur PatA/PatB induit de faibles niveaux de résistance à la CIP et à la TC, en absence de tetM et tetO. Un lien a également été établi entre la résistance à la TC et la surexpression de gènes de la voie de biosynthèse de la thiamine chez des souches de S. pneumoniae non-sensibles à la TC. Finalement, les mécanismes de résistance à la TGC ont été décrit, pour la première fois, chez le pneumocoque (mutations dans la protéine ribosomale S3 (rpsC ; spr0195), S10 (rpsJ; spr0187), l’ARNr 16S et une méthyltransférase de l’ARNr 16S hypothétique (spr1784). Ceuxi-ci causent une résistance croisée aux TCs de première et deuxième génération. Dans cette thèse, nous avons mis en lumière de nouveaux marqueurs de la résistance aux antibiotiques chez S. pneumoniae. / Streptococcus pneumoniae is a Gram-positive pathogen responsible for pneumonia, bronchitis and otitis media leading to considerable morbidity and mortality among children and adults. The prevalence of resistant and multi-resistant strains increases worldwide impairing antimicrobial treatments toward this bacterium. We characterised resistance to ciprofloxacin (CIP), tetracycline (TC) and tigecycline (TGC) in laboratory-derived resistant mutants and unsusceptible clinical isolates to further our comprehension of resistance mechanisms and potentially uncover new therapeutic and diagnostic targets toward these drugs. The genomic approaches used in this thesis (genome sequencing and DNA transformation) allowed the phenotypic and genotypic characterisation of mutants resistant to three antibiotics. By this approach, the role of parC and gyrA mutations in CIP resistance was confirmed and even extended and it was also possible to determine that S. pneumoniae may select secondary mechanisms of resistance to CIP and TC besides target-site mutations. Acquisition of a mutation in spr1902 is shown to protect the bacteria against oxygen-reactive species induced by CIP. Furthermore, overexpression of the ABC transporter PatA/PatB and mutations in the coding region of this transporter confer low-level resistance to CIP and TC. A link was also established between TC resistance and overexpression of genes involved in the thiamine biosynthesis and salvage pathway in S. pneumoniae TC non-susceptible isolates. Finally, for the first time, the mechanisms of resistance to TGC in S. pneumoniae were described (mutations in ribosomal protein S3 (rpsC; spr0195), S10 (rpsJ: spr0187), 16S ribosomal RNA (rRNA) and a putative 16S rRNA methyltransferase). These confer cross-resistance to first and second generation TCs. This work highlights new markers of antibiotic resistance in S. pneumoniae.

Thèse en cotutelle, doctorat en sciences des aliments : Université Laval, Québec, Canada, Philosophiæ doctor (Ph. D.) et Museum national d'histoire naturelle,75005 Paris, France / L'émergence de bactéries multirésistantes (BMR) est un risque majeur pour la santé humaine et animale. Le problème est exacerbé par le besoin croissant de produits alimentaires, poussant l'industrie agricole à utiliser de plus en plus d'antibiotiques en réponse à la demande. De multiples pistes de recherche sont explorées pour répondre à l'urgence croissante de la situation, dont celle des bactériocines. Ces peptides antimicrobiens d'origine bactérienne présentent des spectres d'activité étroits et leur présence naturelle dans le microbiote de nombreux mammifères en font des candidats prometteurs. Actuellement, le potentiel des microcines, bactériocines des Enterobacteriaceae, est peu étudié. Ces peptides exercent leur activité antibactérienne sur d'autres Enterobacteriaceae qui sont considérées comme des menaces urgentes et sérieuses par le « Centre for Disease Control » (CDC). Par conséquent, l'objectif principal de cette thèse est de déterminer si les microcines sont une solution pertinente à la crise des antibiotiques, que ce soit comme remède provisoire ou comme mesure plus durable. Quatre microcines différentes ont été choisies pour ce projet : la microcine C (McC= un peptide nucléotidique inhibiteur de l'aspartyl ARNt synthase ; la microcine B17 (MccB17) un peptide portant des cycles thiazole et oxazole inhibiteur de l'ADN gyrase ; la microcine J25 (MccJ25) un peptide lasso inhibiteur de l'ARN polymérase et enfin la microcine E492 (MccE492) un peptide sidérophore qui cible la membrane interne par association avec le transporteur de mannose ManYZ. Dans un premier temps, nous avons produit et purifié les microcines. Ensuite, nous avons caractérisé l'efficacité des microcines contre une collection d'Enterobacteriaceae composée de différents pathogènes et BMR. Ces dernières regroupaient des souches Escherichia coli, Salmonella enterica et Klebsiella pneumoniae provenant de différents environnements, humain, animal, hôpitaux etc... Il a été observé qu'aucune des souches utilisées dans l'étude n'ait capable de résister aux quatre microcines, dans la marge de concentrations testée (jusqu'à 50 μg/mL). McC a montré le spectre d'activité le plus large, alors que la MccJ25 a montré la plus faible concentration minimale inhibitrice. Nous avons ensuite testé l'activité inhibitrice de différentes combinaisons de microcines ou de microcines avec des antibiotiques ayant des mécanismes d'action différents dont le but d'identifier des consortia à effet synergique ou additif. Aucun antagonisme n'a été observé alors que plusieurs combinaisons ont présenté des effets partiellement synergiques. Sur la base de cette étude phénotypique, aucune corrélation n'a été observée entre la résistance aux microcines et les phénotypes de résistance aux antibiotiques. Une étude génomique a été menée pour mieux évaluer la relation entre la résistance aux antibiotiques et la résistance aux microcines. Les séquences des génomes globaux de toutes les souches cibles ont été déterminées et analysées en utilisant différents programmes bio-informatiques. Les séquences de tous les gènes codant des protéines impliquées dans la biosynthèse des microcines et leurs mécanismes d'action ont été comparées. On a constaté que 48,5% de tous les phénotypes résistants aux microcines observés sont corrélés avec des changements significatifs des gènes codant pour les cibles de la microcine dans la cellule inhibée. Une étude non ciblée a été menée pour explorer tout nouvel élément génétique responsable de la résistance aux microcines. Il a été confirmé qu'aucun gène de virulence ou AMR n'était impliqué dans la résistance aux microcines. En outre, 28,5% de tous les phénotypes de résistance aux microcines observés étaient liés à de nouveaux éléments génétiques impliqués dans la réponse au stress, le métabolisme du sucre et / ou les systèmes toxine/anti-toxine. Enfin, nous avons analysé l'impact des microcines et par extension des bactériocines sur l'hôte dans un modèle in vivo porcin. L'impact de la microcine J25 et la nisine ont été étudié sur des porcelets en sevrage en comparaison avec deux traitements contrôles (antibiotique et sans traitement). Les traitements par antibiotique et MccJ25 ont montré les meilleures performances de croissance chez les porcelets, suivi du traitement par la nisine. Aucune différence significative dans la composition du microbiote n'a été observée au niveau des phyla. Cependant, le traitement nisine a présenté un impact négatif sur le genre Streptococcus. Parallèlement, les différents traitements n'avaient pas d'impact sur la composition des acides gras à chaîne courte. Le traitement ATB a montré le plus fort impact au niveau du métabolome fécal des porcelets. En conclusion, cet ensemble de travaux représente une approche holistique de l'évaluation du potentiel des microcines en tant qu'alternative aux antibiotiques. Ainsi, les spectres d'activité, les mécanismes de résistance et l'impact des microcines ont été caractérisés avec un haut niveau de précision, plus approprié pour les antimicrobiens à spectre étroit. / The emergence of multidrug-resistant (MDR) bacteria is a major risk to human and animal health. The problem is exacerbated by the growing need for food, pushing the agricultural industry to use more and more antibiotics in response to an increasing human population. Multiple avenues of research are being explored to respond to the growing urgency of the situation, including bacteriocins. They exhibit narrow activity spectra and their natural presence in the microbiota of many mammals make them promising candidates. Currently the potential of microcins, a member of the bacteriocin family, is poorly studied. They are generally produced from Enterobacteriaceae to target other Enterobacteriaceae that are considered urgent and serious threats by the (CDC) Center for Disease Control. Therefore, the main objective of this thesis is to determine whether microcins are a plausible solution to the antibiotic crisis, either as an interim remedy or as a more durable measure. Four different microcins were chosen for this project; McC a nucleotide peptide and inhibitor of tRNA synthase; MccB17 a thiazole oxazole modified microcin (TOMM) that inhibits DNA Gyrase; MccJ25 a lasso peptide and RNA polymerase inhibitor and finally MccE492 a siderophore peptide that targets the inner membrane through stable association with the mannose transporter ManYZ. Initially, the effectiveness of microcins was characterized against a collection of Enterobacteriaceae composed of different pathogens and MDR strains. These were natural isolates of the medically pertinent Escherichia coli, Salmonella enterica and Klebsiella pneumoniae species, and from a variety of environments such as human, animal, hospitals, etc. It was observed that none of the strains used in the study were able to with stand all four microcins, within the tested range of concentrations (up to 50 μg/mL). McC had the widest activity spectra and MccJ25 had the lowest minimum inhibitory concentration. Furthermore, microcin inhibition varied between bacteriostatic and bactericidal for all tested microcins. Moreover, we tested whether these microcins can be combined with each other or with other antibiotics of different mechanisms of action to increase their activity. No antagonism was observed, and multiple partially synergistic effects were recorded, mostly in microcin antibiotic consortia. Based on this phenotypic study, no correlation was observed between microcin resistance and antibiotic resistance phenotypes. Second, a genomic study was conducted to better assess the relationship between antibiotic resistance and microcin resistance to confirm whether there is potential crossover. The genetic sequences of all genes involved in microcin biosynthesis, and their mechanisms of action were compared. It was found that 48.5% of all observed microcin-resistant phenotypes correlated with significant changes in genes encoding microcin partners in the target cell. Then a (GWAS) Genome Wide Association Study was conducted to explore any novel genetic element responsible for resistance to microcins. It was confirmed that no virulence or (AMR) antimicrobial resistance genes were involved in microcin resistance. In addition, 28.5% of all microcin resistance phenotypes observed were related to novel genetic elements involved in stress response, sugar metabolism and/or (TA) toxin-antitoxin systems. Finally, we sought to analyse the impact of microcins and by extension bacteriocins on the host in an in vivo porcine model. The impact of two bacteriocin treatments (NIS, Nisin and MIC, MccJ25) were studied on weaning piglets compared with two control treatments (ATB, antibiotic) and (SAB, without treatment). The ATB and MIC treatments showed the strongest growth in piglet weights, followed by the NIS and SAB treatment. No significant shifts to the microbiota compositions were observed on the phyla level, albeit with a negative impact of NIS on the Streptococcus genus. Additionally, there was no significant impact of the treatments on the composition of Short Chain Fatty Acids(SCFAs), yet the ATB treatment presented the most distinct metabolome profile. This suggest that both MccJ25 and Nisin are able to yield similar health benefits to weaning pigs as antibiotics while better preserving their gut homeostasis. In conclusion, this body of work represents a holistic approach to the evaluation of the potential of microcins as an alternative to antibiotics. Whereby, the activity spectra, resistance mechanisms and impact of microcins was characterised with a high level of precision, more appropriate for narrow spectrum antimicrobials.

Plusieurs types de bactéries peuvent se déplacer dans leur milieu à l’aide de flagelles rotatifs. Ces flagelles sont composés d’un moteur rotatif ainsi que d’un filament long qui peut atteindre plusieurs fois la longueur du corps (10-15 μm) à l’extérieur de la cellule. Ceux-ci sont composés d’un assemblage de plusieurs milliers de protéines identiques appelées flagelline (FliC). Chaque filament croît par auto-assemblage des unités de FliC à son extrémité extérieure. Chaque FliC doit donc être transportée, partiellement dépliées dans un mince canal à l’intérieur du filament. Au bout du filament se trouve une structure, nommée le cap, composée de 5 protéines FliD essentielles à la polymérisation de la flagelline. Le travail réalisé au cours de cette thèse porte sur deux aspects particuliers de l’assemblage d’un filament. Premièrement, un filament peutil continuer à s’assembler s’il est cassé ? Deuxièmement, quel est le taux de croissance d’un filament et est-ce que ce taux varie avec la longueur du filament ? En utilisant des impulsions laser ultrabrèves, nous avons coupé des filaments marqués d’un fluorophore pour observer s’ils continuaient à s’assembler. Suivant une période de croissance de 2 heures, les filaments étaient marqués de fluorophores différents et observées sous un microscope en épifluorescence. Une souche de Salmonella enterica génétiquement modifiée pour n’exprimer en moyenne qu’un seul filament par cellule a été utilisée. Cette modification assure que chaque filament revisité a bien été coupé auparavant. La même expérience fut aussi réalisée à l’aide d’une souche surexprimant la protéine FliD. En tout, 82 filaments bactériens furent ainsi coupés, puis observés après une période de croissance et aucune reprise de croissance ne fut observée. Ces résultats peuvent sembler surprenants à la lumière de récentes études qui ont rapporté que les filaments continuent de s’assembler lorsqu’ils sont cassés mécaniquement par des forces de cisaillement (”shearing”). En utilisant des marquages de couleurs différentes, nous avons aussi mesurer le taux de croissance du filament en fonction de sa longueur. Nos résultats démontrent que le taux de croissance diminue graduellement avec la longueur, allant de ∼ 4μm/h à 1μm jusqu’à ∼ 1μm/h à 10 μm. Ces résultats contrastent avec le taux constant de 2.3m/3h rapporté récemment dans la littérature. Les expériences décritent dans cette thèse ont donc permis d’élaborer un modèle novateur décrivant le mécanisme de croissance du filament bactérien combinant la simple diffusion avec un mécanisme actif qui introduit les flagellines à la base du filament. / Many types of bacteria swim using a rotary motor. These remarkable biological motors are composed of a stator, a rotor and a bacterial flagellar filament which extends many body lengths (10-15μm) outside of the cell. The filaments are constructed of as many as 20000- 30000 protein subunits (called flagellin). Each filament grows at its distal end by self-assembly of flagellin subunits that have to be exported in an unfolded conformation through the narrow channel inside the filament. At the very end of the filament, a “cap” structure made of the FliD protein is essential for flagellin self-assembly and polymerization. The work performed in this doctoral thesis focuses on two specific aspects of the filament assembly. First, we ask whether the filament can continue to grow after being cut? Secondly, the rate of growth is measured as a function of the filament’s length. Using femtosecond laser ablation, we cut individual bacterial filaments and observed whether they could regrow. Bacterial filaments were first labeled with an orange fluorophore, cut with the laser, and then re-labeled with a green fluorophore after a 2h regrowth period. The experiments were performed with a genetically modified Salmonella enterica strain that grows only one filament per cell. This modification allows us to make sure that we revisit (after the regrowth period) the exact individual filaments that were cut by the laser. The same experiment was also performed with a strain where the cap protein FliD could be overexpressed. Overall, 82 filaments were cut and we did not observe any regrowth. Interestingly, this conclusion differs from results reported recently using mechanically broken (sheared) Escherichia coli filaments. Using a similar approach (sequential labeling of filaments with different colors) we also investigated the rate at which bacterial filaments grow as a function of their initial length. Our results lead us to the conclusion that the growth rate decreases with length (from ∼ 4μm/h at 1μm down to ∼ 1μm/h at 10μm). These observations again contrast with the constant growth rate (2.3 μm/3h) reported in a recent study. Those two separate results helped in the developement of a new model for the mechanism behind the bacterial flagellar growth combining simple diffusion with an active mecanism feeding the flagellin proteins at the base of the filament.

Introduction : L'hybridation in situ en fluorescence (FISH) est souvent utilisée pour l'étude des populations microbiennes hétérogènes. Toutefois, cette méthode n'est pas adaptée pour détecter des bactéries sous forme de spores, vue leur grande résistance aux traitements de perméabilisation conventionnels. Cependant, les bactéries formant des spores ont un rôle écologique, économique et médical important. Le but de cette étude est de développer des protocoles de perméabilisation rapides afin de détecter des spores de Bacillus par FISH. Méthodes : Un protocole pour les spores de B. megaterium a été adapté et optimisé pour les modèles choisis (B. cereus, B. atrophaeus et B. megaterium). Des sondes universelles et spécifiques ont été utilisées lors de l'hybridation. L'effet du traitement de perméabilisation a été évalué à Laide de la microscopie électronique à transmission et à balayage. Par la suite, les protocoles ont été adaptés pour permettre l'entrée de grosses molécules (comme la streptavidine) afin de permettre l'utilisation de méthode d'amplification de signal. Résultats : Avec les protocoles développés, les spores de Bacillus ont été détectées avec des sondes par FISH. La microscopie électronique à balayage a permis d'observer les différences de surface entre les spores traitées et non traitées. Des spores de Bacillus ont été détectées avec les protocoles adaptés pour la streptavidine. Conclusion : Des protocoles efficaces ont été développés pour détecter rapidement des spores de Bacillus par FISH. En utilisant cette technique, il est possible de détecter des spores de Bacillus en moins d'une heure.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Le projet de recherche vise à répondre aux nécessités des productions avicoles. La coccidiose aviaire cause chaque année de lourdes pertes économiques. En plus d'être un facteur de risque important de l'entérite nécrotique, elle diminue les performances zootechniques des poulets de chair (Gallus gallus). Elle est d'autant plus préoccupante qu'elle engendre des fientes liquides infectantes, ce qui demande aux aviculteurs une gestion de leur production plus consciencieuse. Avec les anticoccidiens toujours utilisés aujourd'hui, les phénomènes de résistance sont de plus en plus fréquents chez le parasite Eimeria. Aujourd'hui, de nombreuses alternatives naturelles sont en cours de caractérisation. Cette étude a permis l'évaluation de nouveaux produits ainsi que d'outils permettant aux aviculteurs de mieux évaluer l'efficacité des traitements en fonction du statut de résistance observé dans leur production. Le projet de recherche a permis de montrer l'efficacité anticoccidienne du produit naturel Entero-V, un produit commercialisé contenant un mélange d'huiles essentielles. Le produit a permis de montrer son efficacité en combinaison avec un programme de vaccination. Il a aussi permis de mettre en application de nouvelles méthodes d'analyse in vitro, telles que les tests d'invasion, de viabilité, mais aussi de sporulation, et de prouver leur utilité pour évaluer l'efficacité anticoccidienne d'un produit. Il a été montré que les souches de champs à l'étude avaient un risque d'être devenues au cours du temps résistantes à différents traitements : l'amprolium et le zoalène. / The research project aims to meet the needs of poultry production. Avian coccidiosis causes heavy economic losses every year. In addition to being an important risk factor for necrotic enteritis, it decreases the zootechnical performance of broiler chickens (Gallus gallus). It is even more worrying as it generates infective liquid droppings, which requires poultry farmers to manage their production more conscientiously. Anticoccidials are still used today, but resistance phenomena are more and more frequent with the Eimeria parasite. Today many natural alternatives are being characterized. This study allowed the evaluation of new products and tools for poultry farmers to better assess the anticoccidials efficacy according to the resistance status observed in their production. The research project demonstrated the anticoccidial efficacy of the natural product Entero-V, an essential oil blend. It has demonstrated its effectiveness in conjunction with a vaccination program. It also made it possible to use in vitro tests for the anticoccidial property of a natural product. Regarding the resistance status of the Eimeria field strains, it was shown that the field strains had a risk of becoming resistant to different treatments over time: amprolium and zoalene.