Les objectifs de cette étude ont été de : (1) déterminer s’il existe une association entre la présence intra-utérine d'Escherichia coli dans la 1 ère semaine postpartum et le développement de la métrite postpartum, (2) déterminer s’il y a une association entre les gènes de virulence d'E. coli et la métrite postpartum, et (3) d'évaluer si les analyses bactériologiques (bactéries et gènes de virulence d'E. coli) pourraient prédire la métrite postpartum chez la vache laitière. Des écouvillons utérins ont été prélevés dans la première semaine postpartum sur 486 vaches de race Holstein et soumis au laboratoire pour détection de E. coli. Les gènes de virulence d'E. coli ont été identifiés par la technique d'hybridation des sondes radioactives. Un total de 252 vaches (52%) ont été positives à E. coli et 67 vaches positives à la métrite postpartum (13,7%). Les vaches positives à E. coli intra-utérin dès la première semaine postpartum avaient un risque 2,6 fois plus élevé de développer la métrite postpartum que les vaches sans E. coli. La plupart des E. coli possédaient un ou plusieurs gènes des E. coli d'origine extra-intestinale (ExPEC) dont fimH (89%), HlyE (87%) et iss (70%). Parmi les autres gènes ExPEC, on a retrouvé sitA (23%), fepC (20%) hra1 (20%) malX (14%) tsh (11%) et bien d'autres. Les gènes de virulence kpsMTII et hra1 ont été associés à la métrite postpartum avec un rapport de cote de 4,3 chacun. La présence d'E. coli dans l'utérus avait une valeur prédictive positive de 18% tandis que la présence des gènes kpsMTII et hra1 avait une valeur prédictive positive de 36% et 31% respectivement. La détection de certains gènes de virulence d'E. coli dans les prélèvements utérins pourrait renseigner sur le risque de développement de la métrite postpartum chez la vache laitière. Les études ultérieures pourraient tester encore plus de gènes et viser à développer des tests de dépistage simple, facilement et rapidement applicable à la ferme. / The objectives of this study were to (1) determine whether there is an association between the presence of intra-uterine Escherichia coli in the first week postpartum and the occurrence of postpartum metritis in the subsequent weeks, (2) determine whether there is an association between E. coli virulence genes and postpartum metritis, and (3) to assess whether the presence of these E. coli virulence genes could predict the occurrence of postpartum metritis in dairy cows. Uterine swabs were collected in the first week postpartum from 486 Holstein cows and submitted to the laboratory for detection of E. coli. Virulence genes of E. coli were identified using the radioactive probe hybridization method. A total of 252 cows (52%) were positive for intra-uterine E. coli and 67 cows (13.7%) were positive for postpartum metritis. Cows positive for intra-uterine E. coli in the first week postpartum had 2.6 times the odds of developing postpartum metritis compared to negative cows. Most intra-uterine E. coli possessed one or more ExPEC genes, among which FimH (89%), hlyE (87%), and iss (70%). Other ExPEC genes such as sitA (23%), fePC (20%) hra1 (20%) malX (14%) tsh (11%) and others were found with low prevalence. The presence of the virulence genes kpsMTII and hra1 was associated with 4.3 times each the odds of developing postpartum metritis compared to negative cows. The presence of E. coli in the uterus had a positive predictive value of 18%, while the presence of the genes kpsMTII and hra1 had a positive predictive value of 36% and 31% respectively. The detection of certain virulence genes of E. coli in uterine swabs could inform about the risk of developing postpartum metritis in dairy cattle. Further studies could test more virulence genes and aim at developing molecular tests that would be simple, quickly and easily applicable on farm.

Le Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM) est un enjeu majeur en santé publique. Il est responsable d’une grande variété d’infections. Les “Livestock Associated-MRSA” (LA-MRSA) sont des SARM ayant comme origine les animaux de production tels le porc ou la volaille. Ils constituent un risque de transmission à l’humain via la chaîne alimentaire. Les LA-MRSA peuvent former du biofilm ce qui augmente leur tolérance aux stress environnementaux. Le biofilm est partiellement régulé par le système Agr. Il n’existe aucune donnée sur les ‘LA-MRSA’ d’origine aviaire au Québec. Les objectifs de ce projet étaient : (i) de déterminer la prévalence de ces SARM dans la viande de poulet et le poulet à griller de la province de Québec et (ii) de caractériser les isolats retrouvés. La collecte d’échantillons s’est effectuée dans 43 épiceries (309 cuisses et pilons de poulet) et dans deux abattoirs (échantillons nasaux et fécaux de 200 poulets) de la Montérégie. La prévalence de SARM a été évaluée à 1.29% (IC 95%: 0.35-3.28) et 0% dans la viande et les oiseaux respectivement. Les isolats testés se sont révélés résistants aux bêta-lactamines (n=15), à la tétracycline (n=10), à l’oxytétracycline (n=10), à la spectinomycine (n=10) et à la tobramycine (n=1). Le typage a révélé deux clones différents (ST398-V, n=10; et ST8-IVa ’USA300’, n=5). La présence de gènes de résistance aux antibiotiques (blaZ, blaR, blaI, erm(A), lnu(A), aad(D), fosB, tet(K), tet(L) et spc) ainsi que plusieurs gènes codant pour l’évasion du système immunitaire (IEC), la production de toxines ou encore pour la production de biofilm ont aussi été détectés. Une forte production de biofilm a été observée pour la majorité des isolats (n=11) à l’exception de certains isolats ST398. Le taux d’expression du système Agr n’a révélé aucune différence particulière entre les SARM testés. Pour conclure, nos données indiquent une faible prévalence de SARM chez la volaille et la viande de poulet. Les isolats ont été catégorisés en deux génotypes, dont un portant plus de gènes de résistance aux antibiotiques (ST398) et l’autre possédant plus de gènes de virulence (ST8). / Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) is of critical concern for public health. It is responsible for a wide range of infections. Livestock-Associated MRSA (LA-MRSA) refers to MRSA of animal origin, like pork, cattle or poultry, and constitutes a risk for transmission to humans. LA-MRSA can also form biofilms enhancing their environmental survival. Biofilms are partly regulated by the Agr system. There is no data on LA-MRSA of poultry origin from Québec, Canada. The objectives of this project were: (i) to determine the prevalence of LA-MRSA from chicken meat and broiler chickens from the Province of Quebec, and (ii) to molecular characterize these MRSA. A total of 309 chicken drumsticks and thighs were randomly collected. In addition, nasal swabs and caeca samples from 200 chickens were randomly collected at slaughterhouses. LA-MRSA was recovered from 1.29% (95% CI: 0.35-3.28) of chicken meat samples but none were recovered from poultry. Antibiotic susceptibility testing revealed resistances to beta-lactam antibiotics (n=15), tetracycline (n=10), oxytetracycline (n=10), spectinomycin (n=10) and tobramycin (n=1). Molecular typing revealed two types of clones (ST398-V, n=10; and ST8-IVa ’USA300’, n=5). DNA microarrays determined the presence of the antibiotic resistant genes blaZ, blaR, blaI, erm(A), lnu(A), aad(D), fosB, tet(K), tet(L) and spc. In addition, genes encoding for toxins, biofilm formation and the human-associated Immune-Evasion-Cluster (IEC) were also detected. High biofilm production was observed in most isolates (n=11) with the exception of some ST398. Quantitative PCR of Agr expression revealed no specific difference among MRSA isolates. To conclude, our data show that the prevalence of the MRSA lineages ST398 and ST8 is low in broilers and chicken meat in the Province of Quebec. ST398 demonstrated more antibiotic resistant genes while ST8 harboured more virulence genes.

Le développement de la multirésistance chez Escherichia coli est un problème important en médecine animale et humaine. En outre, l’émergence et la diffusion des déterminants de résistance aux céphalosporines à larges spectres de troisième génération (ESCs) parmi les isolats, incluant des céphalosporines essentielles en médecine humaine (ex. ceftriaxone et ceftiofur), est un problème majeur de santé publique. Cette thèse visait trois objectifs. D’abord étudier la dynamique de la résistance aux antimicrobiens (AMR) ainsi que la virulence et les profils génétiques de la AMR des E. coli isolées de porcs recevant une nourriture post-sevrage supplémentée avec de la chlortétracycline et de la pénicilline G, et, accessoirement, évaluer les effets d'additifs alimentaires sur cette dynamique en prenant pour exemple d'étude un minéral argileux, la clinoptilolite, étant donné son possible lien avec le gène blaCMY-2 qui confère la résistance au ceftiofur. L'objectif suivant était d'investiguer les mécanismes menant à une augmentation de la prévalence du gène blaCMY-2 chez les porcs qui reçoivent de la nourriture médicamentée et qui n'ont pas été exposés au ceftiofur Ici encore,nous avons examiné les effets d’un supplément alimentaire avec un minéral argileux sur ce phénomène. Enfin, notre dernier objectif était d’étudier, dans le temps, les génotypes des isolats cliniques d'E. coli résistant au ceftiofur, isolés de porcs malades au Québec à partir du moment où la résistance au ceftiofur a été rapportée, soit de 1997 jusqu'à 2012. Dans l'étude initiale, la prévalence de la résistance à 10 agents antimicrobiens, incluant le ceftiofur, s’accroît avec le temps chez les E.coli isolées de porcelets sevrés. Une augmentation tardive de la fréquence du gène blaCMY-2, encodant pour la résistance au ceftiofur, et la présence des gènes de virulence iucD et tsh a été observée chez les isolats. La nourriture supplémentée avec de la clinoptilolite a été associée à une augmentation rapide mais, par la suite, à une diminution de la fréquence des gènes blaCMY-2 dans les isolats. En parallèle, une augmentation tardive dans la fréquence des gènes blaCMY-2 et des gènes de virulence iucD et tsh a été observée dans les isolats des porcs contrôles, étant significativement plus élevé que dans les porcs ayant reçu l'additif au jour 28. La diversité, au sein des E. coli positives pour blaCMY-2 , a été observée au regard des profils AMR. Certaines lignées clonales d'E.coli sont devenues prédominantes avec le temps. La lignée clonale du phylotype A prédominait dans le groupe supplémenté, alors que les lignées clonales du phylotype B1, qui possèdent souvent le gène de virulence iucD associé aux ExPEC, prédominaient dans le groupe contrôle. Les plasmides d'incompatibilité (Inc) des groupes, I1, A/C, et ColE, porteurs de blaCMY-2, ont été observés dans les transformants. Parmi les souches cliniques d'E.coli ESC-résistantes, isolées de porcs malades au Québec de 1997 à 2012, blaCMY-2 était le gène codant pour une β-lactamase le plus fréquemment détecté; suivi par blaTEM et blaCTX-M,. De plus, les analyses clonales montrent une grande diversité génétique. Par contre, des isolats d'E. coli avec des profils PFGE identiques ont été retrouvés dans de multiples fermes la même année mais aussi dans des années différentes. La résistance à la gentamicine, kanamycine, chloramphenicol, et la fréquence de blaTEM et de IncA/C diminuent significativement au cour de la période étudiée, alors que la fréquence de IncI1 et de la multirésistance à sept catégories d'agents antimicrobiens augmente significativement avec le temps. L'émergence d'isolats d'E. coli positifs pour blaCTX-M, une β-lactamase à large spectre et produisant des ESBL, a été observée en 2011 et 2012 à partir de lignées clonales distinctes et chez de nombreuses fermes. Ces résultats, mis ensemble, apportent des précisions sur la dissémination de la résistance au ceftiofur dans les E. coli isolées de porcs. Au sein des échantillons prélevés chez les porcs sevrés recevant l'alimentation médicamentée sur une ferme, et pour laquelle une augmentation de la résistance au ceftiofur a été observée, les données révèlent que les souches d'E. coli positives pour blaCMY-2 et résistantes aux ESCs appartenaient à plusieurs lignées clonales différentes arborant divers profils AMR. Le gène blaCMY-2 se répand à la fois horizontalement et clonalement chez ces E. coli. L'ajout de clinoptilotite à la nourriture et le temps après le sevrage influencent la clonalité et la prévalence du gène blaCMY-2 dans les E. coli. Durant les 16 années d'étude, plusieurs lignées clonales différentes ont été observées parmi les souches d'E. coli résistantes au ceftiofur isolées de porc malades de fermes québécoises, bien qu’aucune lignée n'était persistante ou prédominante pendant l'étude. Les résultats suggèrent aussi que le gène blaCMY-2 s'est répandu à la fois horizontalement et clonalement au sein des fermes. De plus, blaCMY-2 est le gène majeur des β-lactamases chez ces isolats. À partir de 2011, nous rapportons l'émergence du gène blaCTX-M dans des lignées génétiques distinctes. / Development of multidrug resistance in Escherichia coli is an important problem in animal and human medicine. Further, emergence and spread of determinants for resistance to third generation extended-spectrum cephalosporins (ESCs) such as the critically important cephalosporins in human medicine (e.g. ceftriaxone and ceftiofur) among isolates is a public health concern. Thus, the objectives of the present thesis were (1) to study the dynamic of antimicrobial resistance (AMR) phenotypes as well as virulence and AMR gene profiles in E. coli from pigs receiving a feed medicated with chlortetracycline and penicillin G following weaning and to study the effect of feed supplementation with a clay mineral, clinoptilolite, on this dynamic; (2) To investigate the mechanisms leading to an increase in the prevalence of blaCMY-2 conferring resistance to ceftiofur in pigs receiving medicated feed but which had not received ceftiofur, and to examine the effect of feed supplementation with a clay mineral on this phenomenon; and (3) to investigate the temporal characterization of clinical isolates of ceftiofur-resistant E.coli from diseased pigs in Quebec, Canada from 1997, when ceftiofur resistance was first reported, to 2012. In the initial study, prevalence of resistance to 10 antimicrobial agents, including ceftiofur, increased over time in E.coli isolates from weaned pigs. A late increase in the frequency of blaCMY-2, the gene encoding resistance to ceftiofur, and the presence of virulence genes iucD and tsh were observed in the isolates. Feed supplementation with clinoptilolite was associated with an early increase but later decrease in the frequency of the blaCMY-2 gene in isolates. Concurrently, a later increase in the frequency of the blaCMY-2 and the virulence genes iucD and tsh was observed in the control pig isolates, being significantly greater than in the supplemented pigs at day 28. Diversity among the blaCMY-2-positive E. coli isolates with respect to AMR patterns was observed. Certain clonal lineages of E. coli became predominant with time. The clonal lineage of phylotype A predominated in the supplemented group, whereas the clonal lineages of phylotype B1 which often possessed the ExPEC-associated virulence gene iucD, predominated in the control group. The blaCMY-2-carrying plasmids of incompatibility (Inc) groups, I1, A/C, and ColE were observed in transformants. In ESC-resistant E.coli clinical isolates from diseased pigs in Quebec, from 1997 to 2012, blaCMY-2 was the most frequently detected β-lactamase gene, followed by blaTEM and blaCTX-M and clonal analysis showed high diversity. E. coli isolates with identical PFGE patterns were found in multiple farms in the same year and also in different years. Resistance to gentamicin, kanamycin, chloramphenicol, and the frequency of blaTEM and IncA/C significantly decreased over the study time, whereas the frequency of IncI1 and multidrug-resistance to seven antimicrobial categories significantly increased over time. Emergence of blaCTX-M-positive, extended-spectrum β-lactamase (ESBL)-producing E. coli isolates was observed in 2011 and 2012 from distinct clonal lineages and multiple farms. Taken together, this work gives some insight into the spread of ceftiofur resistance in E.coli isolates from pigs. Results reveal that in weaned pigs receiving medicated feed on one farm in which an increase in ceftiofur resistance was observed, the blaCMY-2-positive E.coli resistant to ESCs belonged to several different clonal lineages with diverse AMR patterns. The blaCMY-2 gene spread both horizontally and clonally in E. coli. Feed supplementation with clinoptilolite and time period after weaning influenced the clonality and the prevalence of blaCMY-2 gene in E. coli. In ceftiofur-resistant E.coli strains isolated from diseased pigs in farms throughout Quebec over a 16 year period, several different pathogenic clonal lineages were observed, although none was persistent or predominant over the study time. The results suggest that blaCMY-2 gene spreads both horizontally and clonally on and between farms. Furthermore, blaCMY-2 was the major β-lactamase gene in these isolates. From 2011, we report the emergence of blaCTX-M in distinct clonal lineages.

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