L'objectif principal de ce travail etait d'explorer les bactéries pathogènes que recèle le tube digestif des gorilles. Pour ce faire, un total de 48 échantillons de selles, provenant du Cameroun, appartenant à 21 gorilles ont été analysés. D'abord la culturomique et le pyroséquençage ont été utilisés pour évaluer exhaustivement la diversité bactérienne. En appliquant la culturomique, 86 conditions de culture dont des milieux fabriqués à base de plantes tropicales, sur un échantillon de selles de gorille, 12 800 colonies microbiennes ont été isolées et testées, et 147 espèces bactériennes identifiées. De nombreux pathogènes opportunistes ont été observés, dont 8 qui sont fréquemment associés à des maladies chez l'homme: Mycobacterium bolletii, Proteus mirabilis, Acinetobacter baumannii, Klebsiella pneumoniae, Serratia marcescens, Escherichia coli, Staphylococcus aureus et Clostridium botulinum. En utilisant la PCR en temps réel pour cribler des pathogènes bactériens dans les 48 échantillons de selles de gorilles, des bactéries fastidieuses telles que Bartonella spp. Borrelia spp., Coxiella burnetii, Tropheryma whipplei ont été observées. Nous avons estimé la prévalence de ces agents pathogènes qui varie entre 4,76% et 85,7%. Ce travail a permis de savoir que l'homme et le gorille ont en commun plusieurs espèces bactériennes dont des pathogènes émergents. Par conséquent, les gorilles sauvages peuvent servir de réservoir et de source pour l'émergence et/ou la réémergence des bactéries pathogènes pour l'homme. / The main objective of this work is to explore the gorilla's potential role as a reservoir for pathogenic bacteria. We used both microbial culturomics and pyrosequencing to analyze the gorilla gut bacteria. By applying culturomics to one index gorilla, we tested 12,800 colonies and identified 147 different bacterial species, including 5 new species. Many opportunistic human pathogens were observed, including 8 frequently associated with human disease: Mycobacterium bolletii, Proteus mirabilis, Acinetobacter baumannii, Klebsiella pneumoniae, Serratia marcescens, Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Clostridium botulinum. Using specific real-time PCR on 48 gorilla fecal samples, we also observed the fastidious pathogens Bartonella spp. Borrelia spp., Coxiella burnetii, Tropheryma whipplei. Using microsatellite analysis of the gorilla samples, we estimated that the prevalence of these pathogens was between 4.76% and 85.7%. Therefore, the gorilla shares many bacterial pathogens with humans, which suggests that wild gorillas might be a reservoir for the emergence and/or reemergence of these pathogens, especially in areas where human and gorilla habitats overlap and because of the increasing presence of humans in the African equatorial forests.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Le domaine médical a évolué drastiquement au cours des derniers siècles et la découverte du premier antibiotique, c'est-à-dire une substance qui est capable de détruire ou d'inactiver certains microorganismes, y a grandement contribué. Cette découverte a mené à une diminution du taux de mortalité causé par certaines bactéries pathogènes. Cependant, la commercialisation des antibiotiques a mené à une diversification des mécanismes de résistance par les bactéries. L'utilisation à large échelle des antibiotiques a favorisé l'émergence et le transfert de gènes de résistance aux antibiotiques (antibiotic resistance genes, ARGs) chez les bactéries. Cette résistance représente l'un des principaux enjeux de santé publique à l'échelle mondiale, en raison d'une recrudescence de maladies bactériennes qui ne répondent plus à ce traitement de première ligne. Cependant, on en sait très peu sur la dispersion des ARGs dans l'environnement et encore moins lorsqu'il s'agit de la distribution de ces gènes dans le Haut-Arctique, où les pressions climatiques risquent d'apporter plusieurs changements. L'objectif principal de ce projet est de caractériser, à l'aide d'approches métagénomiques, les ARGs des communautés microbiennes dans différents réservoirs environnementaux faisant partie d'un gradient d'influence anthropique en Arctique canadien, sur l'île de Cornwallis. Les objectifs spécifiques sont de caractériser les ARGs le long d'un continuum d'environnements influencés par l'humain (incluant un site impacté par des eaux usées) et de comparer leur distribution le long de ce gradient d'influence. Nous avons identifié des ARGs dans les tapis microbiens, l'eau du lac et les aérosols dans l'ensemble du bassin versant de Resolute Bay. Nous avons également constaté que les tapis microbiens de la région contaminée présentaient la plus grande diversité d'ARGs par rapport aux sites non contaminés. Bien que nous ayons identifiés les ARGs principalement dans les génomes bactériens, nos données suggèrent, pour la première fois, que certains virus géants sont capables d'héberger des ARGs. / The medical field has evolved dramatically over the last few centuries, and the discovery of the first antibiotic, a substance that can destroy or inactivate certain microorganisms, in 1928 was a major contributor. This discovery led to a decrease in the mortality rate caused by certain pathogenic bacteria. However, the commercialization of antibiotics has led to a diversification of various resistance mechanisms by bacteria. The widespread use of antibiotics has favored the emergence and transfer of antibiotic resistance genes (ARGs) in bacteria. Antibiotic resistance now represents one of the major global health crises due to an upsurge in bacterial-based diseases that no longer respond to this firstline treatment. However, very little is known about the dispersal of antibiotic resistance genes across different environments, and even less when it comes to the distribution of these genes in the High Arctic, where climate pressures are likely to increase the average temperature and disrupt existing microbial communities. The main objective of this project was to characterize, using metagenomic approaches, the ARGs of microbial communities in different environmental reservoirs along a gradient of anthropogenic influence in the Canadian Arctic on Cornwallis Island. The specific objectives were to characterize ARGs along a continuum of human-influenced environments (including sites impacted by sewage) and to compare their distribution along this gradient of anthropogenic influence. We identified ARGs in microbial mats, lake water and aerosols throughout the Resolute Bay watershed. We also found that microbial mats in the contaminated region had the highest diversity of ARGs relative to uncontaminated sites, and that this may be a remnant signal of the introduction of waste water. Although we identified ARGs predominantly in the genomes of bacteria, our data suggests, for the first time, that some giant viruses are capable of harbouring ARGs.

La résistance des bactéries à Gram négatif aux céphalosporines de troisième génération (C3G) et aux carbapénèmes constitue une menace de santé publique majeure à l’échelle mondiale. Ces β-lactamines à large spectre d’action sont spécifiquement utilisées dans le traitement des infections résistantes potentiellement mortelles causées par des bactéries multirésistantes. Le principal mécanisme de résistance aux C3G et aux carbapénèmes est l’acquisition de gènes encodant respectivement des β-lactamases à spectre étendu (BLSE) et des carbapénémases. Plusieurs études ont répertorié les principales β-lactamases responsables des épidémies dans de nombreux pays à savoir les types TEM, SHV et CTX-M pour les bactéries productrices de BLSE, et plus récemment les types IMP, KPC, NDM, OXA-48 et VIM pour les bactéries productrices de carbapénémases. L’Organisation mondiale de la Santé a recommandé des mesures contrôle et prévention et de contrôle afin de réduire le risque de transmission des bactéries à Gram négatif productrices de BLSE ou de carbapénémases. Ces stratégies incluent l’identification des bactéries productrices de BLSE et de carbapénémases par des méthodes diagnostiques rapides de même que la mise en place d’une surveillance épidémiologique des principaux gènes de résistance encodant à ces enzymes. Ce mémoire de maîtrise se présente en 2 volets. D’une part, le développement d’un essai PCR en temps réel pour la détection rapide et sensible des gènes encodant les principales carbapénémases. D’autre part, la réalisation d’une étude épidémiologique dans deux hôpitaux de la ville de Québec sur les principaux gènes de BLSE chez des souches cliniques résistantes aux céphalosporines de 3e génération. Ces résultats démontrent que ces approches moléculaires pourraient être utilisées dans les laboratoires de microbiologie clinique afin de faciliter la détection et la surveillance des bactéries productrices de BLSE et de carbapénémases. / The resistance of Gram-negative bacteria against third-generation cephalosporins (3GC) and carbapenems is a major public health threat worldwide. These antibiotics are used specifically in the treatment of life-threatening infections caused by multidrug-resistant bacteria. The acquisition of genes encoding for extended-spectrum β-lactamases (ESBL) and carbapenemases is the main mechanism of resistance to 3GC and carbapenems, respectively. Several studies have identified the main β-lactamases responsible for epidemics in many countries namely TEM, SHV, and CTX-M for ESBL-producing bacteria, and more recently IMP, KPC, NDM, OXA-48-type, and VIM for bacteria producing carbapenemases. The World Health Organization has recommended preventives measures to control and reduce the risk of transmission of Gram-negative bacteria producers of ESBL and carbapenemases. These strategies include the identification of ESBL and carbapenemases with rapid diagnostic methods as well as the establishment of epidemiological surveillance of major resistance genes for these enzymes. This master’s thesis is presented in two parts. On one hand, the development of a real-time PCR assay for rapid and sensitive detection of key genes encoding carbapenemases. On the other hand, an epidemiological study in two hospitals in Quebec City of genes coding for ESBL in clinical strains resistant to third generation cephalosporins. These results demonstrate that these molecular approaches could be used in clinical microbiology laboratories to facilitate the detection and monitoring of ESBL- and carbapenemases-producing bacteria.

Au laboratoire, une famille de tyrosine kinases propres aux bactéries et ne présentant aucune ressemblance structurale avec les protéine-kinases d’origine eucaryote a été identifiée. Ces enzymes, appelées BY-kinases, sont notamment impliquées dans la biosynthèse des polysaccharides extracellulaires, mais leurs rôles précis ainsi que leurs mécanismes catalytiques sont encore peu compris.Dans la première partie de ce travail, nous avons caractérisé le rôle physiologique de la phosphorylation sur la tyrosine de la protéine Ugd, une UDP-glucose déshydrogénase, par les BY-kinases Wzc et Etk d’E. coli. Nous avons démontré que la phosphorylation d’Ugd sur un site commun à Wzc et Etk augmente son activité. Nous avons également établi que la phosphorylation d’Ugd par Wzc participe à la régulation de la quantité d’acide colanique produit, tandis que la phosphorylation d’Ugd par Etk influence la résistance de la bactérie à la polymyxine.Nous avons également effectué une analyse structure-fonction du domaine cytoplasmique de deux BY-kinases, CapA1/CapB2 de S. aureus et Wzc d’E. coli. Nous avons montré que ces deux protéines s’associent en octamère, grâce au motif EX2RX2R et qu’elle s’autophosphoryle selon un mécanisme intermoléculaire. Nous avons, de plus, identifié le mécanisme d’activation de ces protéines et révélé l’importance d’un domaine particulier dans l’autophosphorylation de Wzc et la biosynthèse de l’acide colanique.La caractérisation structurale et fonctionnelle des BY-kinases représente une approche prometteuse et originale en vue de l’élaboration de molécules inhibant spécifiquement leur activité et pouvant affecter le pouvoir virulent des bactéries pathogènes. / A new class of bacterial enzymes, named BY-kinases, has been shown to catalyze protein-tyrosine phosphorylation. These enzymes share no structural and functional similarities with their eukaryotic counterparts. Evidence of their involvement in extracellular polysaccharide biosynthesis has been provided, but their accurate functions and their catalytic mechanism remain largely unknown.First, we characterized the physiological role of tyrosine phosphorylation of Ugd, a UDP-glucose dehydrogenase, by the BY-kinases Wzc and Etk of E. coli. We demonstrated that Ugd phosphorylation by Wzc or Etk occurs on the same site and increases its activity. We also established that Wzc-mediated phosphorylation of Ugd participates in the regulation of colanic acid production whereas Ugd phosphorylation by Etk influences resistance to polymyxin.In addition, we performed a structure-function analysis of the cytoplasmic domain of two BY-kinases, namely CapA1/CapB2 from S. aureus and Wzc from E. coli. We showed that these two proteins associate in a ring-shaped octamer in which the motif EX2RX2R plays a crucial role. In addition, we showed that BY-kinases autophosphorylate using an intermolecular mechanism. We also identified the activation mechanism of BY-kinases and we revealed the role of a particular domain, found specifically in BY-kinases from proteobacteria, in Wzc autophosphorylation and colanic acid biosynthesis.Structural and functional characterization of BY-kinases represents an original and promising approach in order to develop new molecules inhibiting specifically these enzymes and to affect the virulence of bacterial pathogens.

Les écosystèmes aquatiques soumis à des pressions anthropiques sont des lieux d'évolution rapide des communautés microbiennes. Cet environnement participe certainement à l'émergence d'agents infectieux résistants aux antibiotiques. La ville de Montpellier est située dans un petit bassin versant qui subit d’une part des épisodes de pluies brutales et d’autre part de fortes pressions démographiques. Le principal hôpital est situé dans une zone de ruissellement comprenant deux petites rivières urbaines provenant d'eaux souterraines karstiques à quelques kilomètres en amont. L’objectif de cette étude est d'explorer les communautés bactériennes dans les rivières urbaines qui coulent près du centre hospitalier afin d'évaluer l'influence des ruissellements sur la résistance aux antibiotiques dans les communautés bactériennes. Les communautés bactériennes sont également décrites dans les aquifères karstiques en amont. Une section introductive présente les méthodes disponibles pour l'étude de la résistance aux antimicrobiens dans l'environnement et une revue de la littérature expose les données actuelles sur la résistance aux antibiotiques dans l’eau de ruissellement urbain. Cette partie justifie les stratégies expérimentales. La méthode développée ici, appelée détermination de la concentration inhibitrice à l’échelle de la communauté bactérienne (c-IC, pour community inhibitory concentration), est combinée à une description de la richesse taxonomique pour donner une description instantanée des communautés bactériennes résistantes dans les environnements aquatiques. Une stratégie dérivée de l'approche c-IC permet d'explorer la résistance bactérienne dans le système hydrologique urbain près de l'hôpital et dans les aquifères karstiques. Les données microbiologiques recueillies sont complétées par des données hydrologiques, hydrogéologiques, climatiques et physico-chimiques.L'impact de très faibles concentrations d'antibiotiques sur la structure de la communauté bactérienne dans divers environnements hydriques a été démontré et apparaît comme un indicateur de la vulnérabilité des écosystèmes face aux pressions antimicrobiennes. Le répertoire taxonomique des communautés fluviales urbaines a été décrit et sa dynamique a été confrontée aux conditions environnementales. Le voisinage des hôpitaux augmente significativement la prévalence des bactéries résistantes par rapport à une zone urbaine similaire éloignée de l'hôpital. Des bactéries d’intérêt médical résistantes aux céphalosporines et aux carbapénèmes ont été isolées. De façon surprenante, un Escherichia coli producteur de NDM-5, pathogène émergeant hautement résistant, a été signalé pour la première fois dans une rivière française. Le clone a été détecté dans deux échantillons indépendants montrant sa persistance. Le gène blaNDM-5 et son environnement génétique ont été décrits sur un plasmide IncX3 transférable, indiquant un transfert génétique horizontal possible. La résistance aux antimicrobiens dans l'eau souterraine karstique a varié dans le temps et dans l'espace et est difficilement comparable à celle décrite dans les rivières associées. En milieu urbain, la qualité de l'eau et le risque infectieux sont généralement évalués sur les eaux usées et les effluents des stations d'épuration. Cette étude montre que les eaux de ruissellement dans des zones urbanisées contribuent à l'émergence et à la dissémination de la résistance aux antimicrobiens. Compte tenu de l'épidémiologie inquiétante des maladies infectieuses, cette étude invite à explorer les potentiels réservoirs environnementaux de bactéries résistantes afin de compléter les connaissances sur le cycle épidémiologique de la résistance aux antimicrobiens et essayer de l’interrompre ou de le ralentir. / Aquatic ecosystems subjected to anthropic pressures are places of rapid evolution of microbial communities. They are likely hotspots for emergence of infectious disease agents resistant to antibiotics. The city of Montpellier is located in a small watershed that undergoes brutal rainfall episodes and strong demographic pressures. A hospital is located in a runoff area including two small urban rivers originating from karstic groundwater few kilometers upstream. The aim of the study is to explore bacterial communities in urban rivers flowing near hospital settings in order to evaluate the influence of runoffs on antibiotics resistance in the bacterial communities. Bacterial communities are also described in upstream karstic aquifers.An introductive section presents the methods available for studying antimicrobial resistance in environment and then reviews comprehensively bibliography on antibiotics resistance in urban runoffs. This part supports the experimental strategies. The method developed herein, called community Inhibitory Concentration (c-IC) determination is combined to taxonomic richness description to provide a tool that gives a rapid snapshot of resistant bacterial communities in aquatic environments. A strategy derived from c-IC approach allows the exploration of bacterial resistance in the urban hydrologic system near the hospital and in karstic aquifers. The collected microbiological data has been completed by hydrological, hydrogeological, climatic and physico-chemical data.The impact of very low concentration of antibiotics on the bacterial community structure in various water bodies was demonstrated and appeared as an indicator of the vulnerability of ecosystems to antimicrobial pressures. The taxonomic repertory of the urban river communities was described and its dynamics was compared to environmental conditions. Hospital vicinity significantly increase the prevalence of resistant bacteria compared to a similar urban area remote from hospital. Diverse clinically relevant cephalosporins and carbapenems resistant bacteria have been isolated. Surprisingly, a NDM-producing Escherichia coli, which is a highly resistant and emerging pathogen was reported for the first time in a French River. The clone was detected in two independent sampling showing its persistence. The blaNDM-5 gene and its surrounding sequences were described on a transferable IncX3 plasmid, indicating possible genetic transfer to other bacteria. The antimicrobial resistance in karst groundwater varied in time and space and was hardly compared with that described in related rivers.In urban settings, water quality and infectious risk is generally assessed on sewers and wastewater treatment plants effluents. This study shows that runoff waters in urbanized area contribute to the emergence and dissemination of antimicrobial resistance. Considering the worrisome epidemiology of infectious diseases, it urges to decipher all environmental reservoirs for resistant bacteria in order to complete knowledges about the epidemiological cycle of antimicrobial resistance and try to break or slow down it.

The multidrug transporter LmrP, member of the major facilitator superfamily (MFS), confers L. lactis and recombinant E. coli cells resistance to an array of cytotoxic compounds including antibiotics. LmrP mediates drug extrusion from the plasma membrane by an electrogenic proton/drug exchange reaction, whereby a positively charged substrate may move towards the external medium in exchange for two or more protons moving towards the cytoplasm. Recent studies have suggested that MFS transporters require phosphatidylethanolamine (PE) for function and proper topology. However, the specificity of the PE requirement, as well as the contribution of the electrochemical gradient (the driving force of the substrate transport) to this lipid requirement was not addressed. Here we report a new approach for addressing PE specific requirement for the function and the structure of membranes transporters. We used methyl-PE and dimethyl-PE analogs of PE to show that only replacement of the three hydrogens by methyl moieties leads to changes in the biochemical and biophysical properties of the reconstituted protein. This suggests that LmrP does not depend on the bulk properties of the phospholipids tested but solely on the hydrogen bonding ability of the headgroup. We then show that a single point mutation in LmrP, D68C, is sufficient to recapitulate precisely every biochemical and biophysical effect observed when PE is replaced by phosphatidylcholine (PC) ( including energy transfer between the protein tryptophan residues and the lipid headgroups). We conclude that the negatively charged Asp-68 is likely to participate in the interaction with PE and that such interaction is required for proton gradient sensing, substrate binding, and transport. Because Asp-68 belongs to a highly conserved motif in the Major Facilitator Superfamily (which includes LacY and EmrD), this interaction might be a general feature of these transporters that is involved in proton gradient sensing and lipid dependence.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Plants are continuously confronted with a multitude attack either abiotic but also biotic in nature. Interestingly, despite the abundance of bacteria that plant has to face, only few are able to induce death or disease in the host plant. It is therefore likely that, in addition to secondary metabolites with antimicrobial properties, plants also synthesize secondary metabolites which are able to inhibit the expression of virulence genes in bacteria without affecting either growth or viability, which allows plants to host willingly or not bacterial populations. This work focuses on the identification of such metabolites in Malagasy plants (genera Dalbergia and Combretum) and the demonstration of their inhibitory effect on the expression of virulence genes in two different pathosystems: Rhodococcus fascians (a phytopathogen) and Pseudomonas aeruginosa (an opportunistic pathogen). Thus, two metabolites were isolated using a combination of chromatographic techniques coupled with tests that evaluate the expression of certain genes involved in the virulence mechanisms of these bacteria. The first is a new prenylated isoflavanone, named perbergin, isolated from the bark extract of D. pervillei. It was shown that the perbergin target attR gene expression, encoding a LysR-type transcriptional regulator that plays a key role in regulating the expression of virulence genes of R. fascians and the transition from an epiphytic to a pathogenic lifestyle. Therefore, we have also shown that the expression of all virulence genes known to date in R. fascians is also affected while the expression of genes involved in epiphytic fitness of the bacteria is not altered. In addition, the application of perbergin at the time of infection of plants susceptible to R. fascians shows that this molecule reduces in vivo the virulence of R. fascians, highlighting the potential of perbergin as an anti-infective agent. The second is a flavonoid known as catechin, isolated from the bark extract of C. albiflorum. Catechin significantly inhibits the expression of genes that regulate the mechanism of quorum sensing in P. aeruginosa such as lasI, LasR, rhlI and rhlR but also lasB and rhlA which expression depends on quorum sensing. Therefore, the production of virulence factors such as pyocyanin and elastase is significantly affected. Because of the limited number of our arsenal of antibiotics and their increasing ineffectiveness, the identification of these compounds create a path to an alternative in the fight against pathogenic bacteria and multidrug resistance of pathogenic bacteria to antibiotics. Our results also demonstrate the richness of Malagasy plants as (re)sources of new therapeutic molecules and the importance of widening the range of bacterial targets to be investigated to develop new strategies to fight within the endless war that we are waging against bacteria pathogens.<p><p>Les plantes sont continuellement confrontées à une multitude d’attaques qu’elles soient de nature abiotique ou surtout biotique. Il est intéressant de noter que malgré la multitude de bactéries auxquelles les plantes doivent faire face, seules quelques unes sont capables d’induire la mort ou une maladie chez la plante hôte. Il est dès lors fort probable que, outre les métabolites secondaires ayant des propriétés antimicrobiennes, les plantes synthétisent également des métabolites secondaires capables d’inhiber l’expression des gènes de virulence chez les bactéries sans toutefois affecter ni leur croissance ni leur viabilité, ce qui permet aux plantes de contenir les populations bactériennes qu’elles hébergent de gré ou de force. Ce travail porte sur l’identification de ce type de métabolites dans des plantes malgaches (genres Dalbergia et Combretum) et la démonstration de leurs effets inhibiteurs sur l’expression de gènes de virulence chez deux pathosystèmes différents: Rhodococcus fascians (un phytopathogène) et Pseudomonas aeruginosa (un pathogène opportuniste). Ainsi, deux métabolites ont été isolés en utilisant une combinaison de techniques chromatographiques couplées avec des tests qui évaluent l’expression de certains gènes impliqués dans les mécanismes de virulence de ces bactéries. Le premier est un nouvel isoflavanone prénylé, nommé perbergine, isolé à partir de l’extrait d’écorces de D. pervillei. Il a été montré que la perbergine cible l’expression du gène attR, codant un régulateur transcriptionnel de type LysR qui joue un rôle clé dans la régulation de l’expression des gènes de virulence de R. fascians et qui assure la transition entre un mode de vie épiphyte et le mode pathogène. En conséquence, nous avons également montré que l’expression de l’ensemble des gènes de virulence connu à ce jour chez R. fascians est également affectée alors que l’expression de gènes impliqués dans l’aptitude épiphyte de la bactérie n’est pas altérée. Par ailleurs, l’application de perbergine au moment de l’infection de plantes sensibles à R. fascians montre que cette molécule atténue la virulence de R. fascians in vivo, mettant en exergue le potentiel de la perbergine comme agent anti-infectieux. Le deuxième est un flavonoïde, connu sous le nom de catéchine, isolé de l’extrait d’écorces de C. albiflorum. La catéchine inhibe significativement l’expression des gènes régulateurs du mécanisme du quorum sensing chez P. aeruginosa tels que lasI, lasR, rhlI et rhlR et également lasB et rhlA dont l’expression dépend du quorum sensing. En conséquence, la production des facteurs de virulence tels que la pyocyanine et l’élastase est significativement affectée. Compte tenu de l’appauvrissement de notre arsenal d’antibiotiques et de leur inefficacité croissante, l’identification de ces composés ouvre une voie alternative de lutte contre les bactéries pathogènes et la multirésistance des bactéries pathogènes aux antibiotiques. Nos résultats démontrent également la richesse des plantes malgaches comme (res)sources de nouvelles molécules thérapeutiques et l’importance d’élargir le champ des cibles bactériennes à investiguer pour développer de nouvelles stratégies de lutte dans la guerre sans fin que nous menons contre les bactéries pathogènes. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Une mauvaise connaissance des propriétés des sols et de leur fonctionnement peut avoir de nombreuses conséquences néfastes sur le rendement et la qualité des récoltes, sur la dégradation des sols et sur une pollution de l’environnement. En raison de l’importance des pratiques agricoles, notre étude s’est focalisée sur leur impact sur la qualité et la santé des sols. La recherche s’est effectuée de novembre 2003 à octobre 2007 sur des vergers de pommiers implantés sur des collines dans le nord-est de la Slovénie. Deux pratiques agricoles fréquentes dans cette région ont été suivies : (i) une irrigation localisée au goutte à goutte sur des Calcaric Cambisol (CALCOSOL) développés sur marnes, et ses effets sur la stabilité structurale des sols et leur biomasse microbienne à la Station expérimentale de Gačnik et (ii) la combinaison d’un engrais organique (Compo guano) et d’un amendement calcaire dans un verger conduit en agriculture biologique à Pohorski dvor sur un District Cambisol (ALOCRISOL) développé sur schistes. La présence de microbes pathogènes fécaux dans le sol, dus à l’irrigation ou à l’apport d’engrais organiques animaux a aussi été recherchée sur les deux sites. Le régime hydrique du sol a été suivi durant deux étés par des relevés tensiométriques hebdomadaires sur les deux sites. A la station expérimentale de Gačnik, un rang irrigué a été comparé à un rang non irrigué. La teneur en matière organique totale, son fractionnement granulométrique et la signature isotopique des différentes fractions permettant de discuter de leur origine et leur turn over ont été mesurés. La biomasse microbienne et son activité ont été caractérisées au printemps et à l’automne en 2004 et 2005. La stabilité structurale a été mesurée selon la méthode de Bartoli à l’automne 2004 et au printemps 2005. Sur le verger conduit en agriculture biologique à Pohorski dvor seul le pH et les paramètres microbiologiques ont été suivis selon la même périodicité en comparant les différents traitements dans une expérimentation par blocs. Enfin, sur les deux sites, une quantification des champignons, des bactéries (aérobies, anaérobies, coliformes fécaux) et des virus présents dans le sol a été réalisée. Incidence de l’irrigation par goutte à goutte sur la qualité du sol sur le site de Gačnik sur la qualité physique du sol- Les sols de ce verger, argilo-limoneux et carbonatés, varient fortement de l’amont à l’aval de la parcelle située sur une pente de 15%. le sol est peu épais à l’amont, la marne altérée apparaissant dès 60 cm tandis qu’à mi-pente et à l’aval le sol est épais >1 m et la marne plus fortement altérée. L’observation des profils pédologiques et l’historique de la parcelle montrent que le sol a été fortement remanié sur les 60 premiers centimètres préalablement à la plantation du verger. Le passage d’une plantation en terrasses à une plantation dans le sens de la pente a conduit à l’effacement des terrasses suivi d’un labour profond dont en voit encore la trace à 60 cm de profondeur à l’aval de la parcelle (Fig. 3.3 & Tab. 3.9). Un échantillonnage systématique de la teneur en carbone organique de l’horizon de surface, selon un pas de 6 m, montre un accroissement selon la pente suivant une forme en zig-zag reflétant la trace des anciennes terrasses (Fig. 3.19). Dans les 30 premiers centimètres la teneur en matières organiques, le rapport C/N et la capacité d’échange cationique augmentent de l’amont vers l’aval tandis la teneur en carbonates de calcium décroît (Fig. 3.15). Le pH reste stable entre 8 et 8, 4. A la surface du sol dans les rangs de plantation traités par désherbage chimique, une croûte alguaire se forme sur le côté ombragé du rang... / Underestimation of soil properties and poor understanding of soil conditions can have many negative consequences, which results in quality or quantity of yield, soil degradation or even environmental pollution. According to importance of agricultural practices, our study focused on their impact on soil quality and health. The research took place from November 2003 to October 2007 in apple orchards in north-eastern Slovenia where two frequent agricultural practices were investigated: (i) drip irrigation on Calcaric Cambisol and its effects on structural stability and microbial biomass at Gačnik experimental station and (ii) combination of organic fertiliser (Campo guano) and liming in organic farming to enhance microbial biomass and nitrogen nutrition at Pohorshi dvor on Dystric Cambisol. The presence of faecal pathogens in the soil due to irrigation or organic fertilizer was also investigated. Water potential was measured during two seasons in both locations. Structural stability according Bartoli method, organic mater characteristics (including grain size organic matter fractionation and isotopic signature of organic carbon origin), and microbiological parameters were analysed as potential indicators of soil quality in irrigation practice comparing an irrigated (IR) to a non-irrigated (NIR) row. In organic farming, mainly pH and microbiological parameters were followed according treatments on an experimental blocks comparison. According to hilly terrain and land levelling in Gačnik, we were dealing with two groups of soil differing in thickness, organic matter, and calcium carbonate contents: one at upslope and another at mid and downslope. Considering soil characteristics, slope effect was more expressed than irrigation effect. According to slope, water gravimetric content (W), organic matter (OM), microbial biomass (MB), and respiration (R) increased towards downslope while total carbonates (Ca) and structural stability (SS) decreased. According to irrigation, W, OM, and SS contents decreased, while MB and R increased from NIR to IR rows. No difference was observed for Ca between treatments. According to slope, higher carbonate content was as an important factor for higher structural stability as organic matter pool. According to irrigation, lower W in IRR row could be explained by modification in root distribution due to drip irrigation. Irrigation leads to an increase of soil microbial biomass and its activity (as a short-time effect) and decrease of OM (as a long-term effect); moreover, a decrease of OM originating from the marl bedrock was observed in IRR row and attributed to microbial mineralization. Lower SS of IRR row is related to the OM reduction. Seasonal variations of structural stability show complex trends resulting from the combination of climatic conditions and biological activity. In organic fertilising study, the interaction of Compo guano and lime together was not clear, but in long term this is probably the best solution because it had positive consequences on both soil pH and available nitrogen, while preserving fair levels of MB and labile organic matter (LOM). Irrigation water and Compo guano were considered as eventual sources of faecal coliforms which remains in soils. From our study it was concluded that OM, MB, R and faecal coliforms can be treated as general useful indicators in assessing soil quality. According to agricultural practice, SS should be emphasized as an important quality indicator in irrigation practice and pH in organic farming.

Une mauvaise connaissance des propriétés des sols et de leur fonctionnement peut avoir de nombreuses conséquences néfastes sur le rendement et la qualité des récoltes, sur la dégradation des sols et sur une pollution de l'environnement. En raison de l'importance des pratiques agricoles, notre étude s'est focalisée sur leur impact sur la qualité et la santé des sols. La recherche s'est effectuée de novembre 2003 à octobre 2007 sur des vergers de pommiers implantés sur des collines dans le nord-est de la Slovénie. Deux pratiques agricoles fréquentes dans cette région ont été suivies : (i) une irrigation localisée au goutte à goutte sur des Calcaric Cambisol (CALCOSOL) développés sur marnes, et ses effets sur la stabilité structurale des sols et leur biomasse microbienne à la Station expérimentale de Gačnik et (ii) la combinaison d'un engrais organique (Compo guano) et d'un amendement calcaire dans un verger conduit en agriculture biologique à Pohorski dvor sur un District Cambisol (ALOCRISOL) développé sur schistes. La présence de microbes pathogènes fécaux dans le sol, dus à l'irrigation ou à l'apport d'engrais organiques animaux a aussi été recherchée sur les deux sites. Le régime hydrique du sol a été suivi durant deux étés par des relevés tensiométriques hebdomadaires sur les deux sites. A la station expérimentale de Gačnik, un rang irrigué a été comparé à un rang non irrigué. La teneur en matière organique totale, son fractionnement granulométrique et la signature isotopique des différentes fractions permettant de discuter de leur origine et leur turn over ont été mesurés. La biomasse microbienne et son activité ont été caractérisées au printemps et à l'automne en 2004 et 2005. La stabilité structurale a été mesurée selon la méthode de Bartoli à l'automne 2004 et au printemps 2005. Sur le verger conduit en agriculture biologique à Pohorski dvor seul le pH et les paramètres microbiologiques ont été suivis selon la même périodicité en comparant les différents traitements dans une expérimentation par blocs. Enfin, sur les deux sites, une quantification des champignons, des bactéries (aérobies, anaérobies, coliformes fécaux) et des virus présents dans le sol a été réalisée. Incidence de l'irrigation par goutte à goutte sur la qualité du sol sur le site de Gačnik sur la qualité physique du sol- Les sols de ce verger, argilo-limoneux et carbonatés, varient fortement de l'amont à l'aval de la parcelle située sur une pente de 15%. le sol est peu épais à l'amont, la marne altérée apparaissant dès 60 cm tandis qu'à mi-pente et à l'aval le sol est épais >1 m et la marne plus fortement altérée. L'observation des profils pédologiques et l'historique de la parcelle montrent que le sol a été fortement remanié sur les 60 premiers centimètres préalablement à la plantation du verger. Le passage d'une plantation en terrasses à une plantation dans le sens de la pente a conduit à l'effacement des terrasses suivi d'un labour profond dont en voit encore la trace à 60 cm de profondeur à l'aval de la parcelle (Fig. 3.3 & Tab. 3.9). Un échantillonnage systématique de la teneur en carbone organique de l'horizon de surface, selon un pas de 6 m, montre un accroissement selon la pente suivant une forme en zig-zag reflétant la trace des anciennes terrasses (Fig. 3.19). Dans les 30 premiers centimètres la teneur en matières organiques, le rapport C/N et la capacité d'échange cationique augmentent de l'amont vers l'aval tandis la teneur en carbonates de calcium décroît (Fig. 3.15). Le pH reste stable entre 8 et 8, 4. A la surface du sol dans les rangs de plantation traités par désherbage chimique, une croûte alguaire se forme sur le côté ombragé du rang...

Depuis quelques décennies, les bactéries pathogènes multi-résistantes aux antibiotiques sont de plus en plus répandues dans le monde. Cette situation a suscité le besoin et l'intérêt de trouver des médicaments antibactériens avec de nouvelles cibles potentiels. La découverte des systèmes de communication de type quorum sensing (QS) régulant la virulence bactérienne représente une des cibles privilégiées pour contrôler les bactéries pathogènes autrement qu’en interférant avec leur croissance bactérienne. Dans l’écosystème naturel, un grand nombre d'organismes (Eucaryotes et Procaryotes) co-existent en synthétisant chacun de leur côté des métabolites secondaires. Les plantes, étant en permanence en contact avec des bactéries, synthétisent des métabolites secondaires capables d’inhiber l’expression des gènes de virulence chez les bactéries sans pour autant affecter ni leur croissance ni leur viabilité. Notre objectif a été de contribuer à la valorisation de la biodiversité malgache en identifiant des plantes et en y isolant les composés actifs présentant une capacité à perturber le mécanisme de QS chez P. aeruginosa PAO1, une bactérie pathogène opportuniste de l’homme, des animaux et des plantes. Dans ce but, nous avons tout d’abord réalisé un criblage d’activité anti-QS de différents flavonoïdes commerciaux. De ce criblage, la narigenine et la naringine ont été sélectionnées pour être les molécules de contrôle positif et négatif des tests d’activité anti-QS, respectivement. Par la suite, 4 espèces de Dalbergia endémique de Madagascar ont fait l’objet de criblage pour leur activité anti-QS. Ce travail a fait ressortir l’activité anti-QS très intéressante de l’écorce de D. trichocarpa à partir de laquelle nous avons isolée le composé actif nommé la coumarate de l’aldéhyde-oléanolique (OALC). Le contrôle naringénine et l’OALC ne présente aucun effets inhibiteurs sur la croissance bactérienne de P. aeruginosa PAO1 et sur l’expression du gène QS-indépendant aceA suggérant une activité d’inhibition spécifiquement liée au QS. Cependant, ces deux molécules présentent des spectres d’inhibition différente. En effet, les deux molécules diffèrent dans le sens que la naringenine n’inhibe pas l’expression du gène gacA et la motilité de type twitching contrairement à l’OALC. Ces résultats suggèrent que l’OALC et la naringénine représente des candidats potentiels pour des investigations in vivo quant à leur effet anti-QS et anti-biofilm sur des modèles infectieux d’organismes supérieurs. Par ailleurs, ils démontrent la richesse des plantes malgaches comme sources de nouvelles molécules anti-virulence ainsi que l’importance de telle investigation afin de renforcer notre arsenal thérapeutique en composé antibactérienne dans la lutte continuelle contre les bactéries pathogènes/Since few decades, multidrug resistant bacteria spread all over the world. This situation gives rise to the need and interest in finding antibacterial drugs with novel potent target. Discovery of communication system termed Quorum Sensing (QS) which regulate bacterial virulence factor represent privileged target in another way than interfering with bacterial growth. In natural ecosystem, many organisms (Eukaryotes and Prokaryotes) produce secondary metabolites. As plants are permanently in contact with bacteria, they have synthetized secondary metabolites which inhibit bacterial virulence gene expression without affecting bacterial viability. Our goal was to contribute to the valorization of Malagasy biodiversity and specifically to identify plants and isolate bioactive compound presenting ability to disrupt QS mechanism in P. aeruginosa, opportunistic pathogen bacteria in plants, animals and human. In this purpose, screening of commercial available flavonoids has been firstly carried out. From this screening, naringenin and naringin have been selected to be used as positive and negative QS inhibitor controls, respectively. Subsequently, Four Malagasy endemic Dalbergia species have been screened for their anti-QS activity. This work pointed out the interesting anti-QS activity of D. trichocarpa bark extract which led to the isolation of oleanolic aldehyde coumarate (OALC) as one major bioactive compound. At the concentration tested, naringenin and OALC did not affect P. aeruginosa PAO1 viability and didn’t reduce QS-independent aceA gene expression suggesting a specific anti-QS activity. However, these two compounds present different inhibition spectrum. Indeed, naringenin didn’t inhibit gacA gene expression and twitching motility contrarily to OALC. These results suggest that OALC and naringenin represent potent candidates for in vivo investigations in their anti-QS and anti-biofilm activity onto eukaryotes infectious model. Besides, this finding demonstrated the potent source for novel anti-virulence compounds of Malagasy flora and the importance of this kind of research to strengthen our antimicrobial therapeutic arsenal with the ongoing struggle against bacterial infection. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished