Depuis 1997, la modélisation du comportement microbien est au coeur de mes travaux de recherches. Ainsi, mon stage de dernière année à l'INA PG m'avait conduite à modéliser des cultures à haute densité cellulaire d'Escherichia coli en utilisant des réseaux de neurones. Mon stage de DEA et ma thèse m'ont ensuite permis d'approfondir la modélisation des dynamiques bactériennes, en me consacrant particulièrement au cas des cultures mixtes (mélange de deux populations bactériennes). Depuis 2000, date de ma soutenance de thèse et de mon intégration à l'Afssa (Agence française de sécurité sanitaire des aliments), j'ai poursuivi ces travaux en les appliquant aux missions de l'agence de recherche, expertise et appui scientifique et technique, dans le domaine de l'évaluation des risques microbiens alimentaires. Les cinq premières parties de ce document sont consacrées à un mémoire intitulé "modélisation d'incertitudes et de variabilités en microbiologie quantitative alimentaire", qui présente mes activités de recherche au cours de ces six dernières années au travers de ces deux concepts d'incertitude et de variabilité. La bibliographie, en sixième partie, est constituée d'une liste de mes travaux (numérotés de 1 à 74, et référencés par leur numéro dans le mémoire), puis d'une liste de références bibliographiques autres (citées dans le mémoire comme (auteur, année)). Le bilan ainsi établi est complété par une présentation de l'ensemble de mes activités sous la forme d'un curriculum détaillé dans la septième partie. Enfin, la huitième partie rassemble une sélection de 12 publications se rapportant à mes activités de recherche.

Les Xanthomonas campestris induisent des maladies sur les plantes de la famille des Brassicacées. l'une de ces maladies la nervation noire est considérée comme l'une des plus dommageables des brassicacées. Cette espèce comprend six pathovars, définis en fonction du type de symptômes provoqués et de la plante hôte d'isolement. Cependant, des doutes ont été emis sur la synonymie de certain de ces pathovars, or il est indispensable de pouvoir identifier sans ambig¨uité ces pathovars afin de mettre en place des stratégies de luttes contre ces bactérioses. Bien que les sources de contamination soient multiples, la semence reste la cause principale de l'infection des plantes. S'assurer de leur qualité sanitaire est le moyen de lutte le plus efficace contre les bactérioses. L'objectif de ce travail était de clarifier la pathogénie et la structure génétique de cette espèce, puis de proposer un nouvel outil de détection fiable et rapide des X. campestris vivantes dans les semences. L'étude de la pathologie de l'espèce X. campestris indique qu'il existe trois pathovars capables de provoquer une maladie, X. c. pv. campestris provoque la nervation noire, X. c. pv. raphani induit la maladie des taches foliaires, X. c. pv. incanae engendre la maladie du dépérissement des giroflées. Nous discutons la taxonomie des espèces du genre Xanthomonas par une approche MLSA. Notre analyse génétique MLSA/MLST révèle que l'espèce X. campestris est particulierement complexe et polymorphe. Cette diversité aurait deux origines d'importance similaire, la recombinaison et les mutations. L'espèce semblerait néanmoins conserver une structure clonale en raison d'une étroite communauté d'hôte. Les pathovars ne forment pas des lignées génétiques identifiées, toutefois ils ne sont pas mélangés entre eux et partagent des séquences proches. Nous avons mis au point une méthode de détection de X. campestris vivant dans les semences par BIO-PCR. Elle permet de détecter jusqu'à 10 ufc/ml de macérat de semence.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences vétérinaires : Toulouse, INPT : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 216 réf.

Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé : Tours : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Médecine : Reims : 2003. / Résumé p. 160. Bibliogr. p.146-156. Index.

La forêt boréale est l’une des plus importantes ressources naturelles présentes au Canada. L’exploitation de la biomasse forestière permet la production d’une vaste gamme de produits s’étendant au-delà du bois d’oeuvre et des pâtes et papiers, notamment les PFNL (produits forestiers non ligneux), parmi lesquels on compte les champignons forestiers. Principalement utilisés à des fins culinaires, plusieurs espèces de champignons restent méconnues en ce qui concerne leurs propriétés pharmacologiques et cosmétologiques. Le but de ce projet visait à évaluer le potentiel biologique de plusieurs champignons de la forêt boréale pour des applications pharmaceutiques et cosméceutiques. Pour réaliser ce projet, quinze espèces ont été récoltées, séchées et extraites à l’aide de divers solvants. Les extraits obtenus ont été soumis à une batterie d’essais biologiques pour en évaluer le potentiel. Un extrait hexane/éthanol de Pycnoporus cinnabarinus a présenté la meilleure activité anticancéreuse observée avec des IC50 de 4,1 ± 0,2 et 4,1 ± 0,3 μg/ml contre les lignées cancéreuses du poumon A549 et du colon DLD-1, respectivement. D’après les résultats, plusieurs espèces possèdent des activités anti-inflammatoire et antioxydante. Cet extrait a également inhibé la production de NO avec une IC50 de 1,9 ± 0,4 μg/ml. Les extraits de Boletus edulis, Craterellus fallax et Morchella conica ont stimulé significativement la croissance des fibroblastes. Une activité antibactérienne contre S. aureus a été détectée dans un extrait éthanolique d’Hypomyces lactifluorum avec des CMI de 12,5 et 50 μg/ml. En conclusion, plusieurs champignons possédant des propriétés biologiques intéressantes ont été identifiés. Ce projet a permis d’améliorer nos connaissances sur les propriétés biologiques de plusieurs espèces de champignons présentes au Québec jusqu’alors méconnus, contribuant ainsi à leur valorisation.

Au Canada, les abeilles sont un élément essentiel au secteur de l'agriculture en participant, en plus de leur production annuelle de miel à la pollinisation de nombreux fruits, noix et légumes. Malheureusement, le nombre des abeilles est dangereusement en baisse depuis la dernière décennie. L'intérêt du sujet et la multiplication d'initiatives de recherche dans le domaine ont fait de l'abeille un organisme modèle, notamment dans la recherche sur la dynamique hôte-microbiote. Apis mellifera possède un microbiote très spécialisé qui confère à l'abeille un large éventail de fonctions bénéfiques, allant de l'immunité à la transformation du pollen et la digestion des carbohydrates. Ce projet avait donc pour objectif de trouver des biomarqueurs prédictifs de différents traits de performance zootechniques (e.g. prévalence d'agents pathogènes et parasites, productivité) des colonies d'abeilles à partir de la composition taxonomique du microbiote intestinal. Une approche par apprentissage machine a été privilégiée afin de contourner les limitations des méthodes classiques de traiter un grand nombre de variables. Les modèles de prédiction obtenus ont permis de prédire la majorité des variables à l'étude avec succès, soulignant le potentiel de cette méthodologie dans le domaine du suivi et de la prédiction de l'état de santé des colonies d'abeilles au Canada. / The European honey bee, Apis mellifera, is an essential contributor to agriculture in Canada through the economic value of the production of honey to the extensive pollination services of numerous fruits, nuts and vegetables. Unfortunately, yearly colony losses of honey bees have seen a sharp increase during the last decade. The increasing interest and research initiatives in understanding the source of this problem have turned Apis mellifera into a model organism for research, notably in the field of host-microbiome dynamics. A. mellifera possesses a highly specialized microbiota that provides a wide array of beneficial functions to its host, from immunity to pollen processing and transformation to the metabolism of carbohydrates. This work's goal is to use the intestinal microbiome in honey bee colonies in order to discover relevant bio-markers with the capability to predict key host health and productivity metrics by using a machine learning approach in order to bypass the traditional bottleneck that is posed by classical analysis methods when dealing with high multi-dimensional problems. The models obtained in this study have successfully allowed the prediction of most variables studied (notably honey production, weight loss and gain, varroa loads, etc..), thus demonstrating the potential of this methodology as a tool to track and predict the health and performance of honey bee colonies in Canada.

Geotrichum candidum est une levure dimorphique utilisée en fromagerie pour l’affinage des fromages de spécialité. Elle s’implante à la surface des fromages et utilise les constituants de la matrice fromagère (protéines, lipides, acides organiques, etc.), ce qui confère aux fromages leurs propriétés sensorielles typiques. Ces capacités technologiques dépendent toutefois de la souche. Les études récentes basées sur l’analyse phylogénétique et transcriptomique de souches de G. candidum ont révélé une diversité génétique importante au sein de cette espèce, ce qui pourrait expliquer la variabilité des capacités technologiques. Cependant, peu d’informations sont disponibles quant aux caractéristiques génétiques des souches responsables de leurs propriétés aromatisantes et fonctionnelles lors de l’affinage des fromages. La compréhension fine des activités de G. candidum est prioritaire tant pour les artisans-fromagers que pour les grandes fromageries industrielles afin de sélectionner les souches les plus performantes pour leur produit. L’objectif principal de cette étude était de déterminer la diversité génétique entre les souches de la levure Geotrichum candidum par utilisation de la génomique comparative et de proposer une méthode moléculaire pour l’identification et la caractérisation rapide des souches. Les génomes de huit souches de G. candidum d’origine laitière ont été séquencés. Les génomes obtenus avaient une taille moyenne de 24,5 Mb et 5 230 gènes prédits. L’homologie des séquences de chaque souche a permis de les regrouper en trois groupes phylogénétiques distincts pour lesquels des gènes uniques ont pu être identifiés. Sur la base de l’analyse des séquences génomique, une méthode optimisée de génotypage par MLST a été développée et validée sur 41 souches de G. candidum. Cette méthode a permis de reproduire les résultats obtenus avec l’analyse génomique et permet une identification rapide des souches et de leurs groupements phylogénétiques. Les résultats générés dans ce projet permettront de développer des outils pour la sélection optimale des ferments d’affinages basés sur leurs capacités technologiques spécifiques. Ils serviront également à améliorer notre compréhension de la physiologie de cette levure et de décrire et optimiser l’utilisation des souches de G. candidum lors de l’affinage afin d’ultimement contrôler davantage la qualité des fromages. / The yeast Geotrichum candidum is used in several specialty cheeses varieties, such as mold and smear-ripened cheeses, and plays several roles during cheese ripening. Its ability to metabolize proteins, lipids and organic acids enables its growth on the cheese surface and participate to the development of organoleptic properties. By alkalinizing the surface duringi ts growth, it also establishes suitable conditions for the growth of other ripening microorganisms. Yet, several technological abilities of G. candidum are strains dependent. However, little information is available related to the genetic characteristics that define the flavoring and functional properties of this yeast during the ripening of cheeses. A detailed understanding of G. candidum metabolic activities is a priority for both artisanal cheese makers and large industrial cheese factories in order to detect the most efficient strains for their product. The main objective of this study was to determine the genetic diversity within the G. candidum species by comparative genomic and to propose a rapid molecular method for the identification and characterization of the strains. Eight strains of G. candidum of dairy origin was sequenced. The genomes obtained had an average of 24.5 Mb and 5,230 putative genes. The sequence homologies show that the strains divide into three distinct groups for which each contains unique genes. On the basis of the genomic sequences, a MLST method was optimized and validated for 41 G. candidum strains. This method reproduces the results obtained for the genomic analysis and allows a rapid identification of the strains and their grouping.The results generated in this project will improve our understanding of the physiology and the utility of the G. candidum strains during the ripening of cheese to ultimately be able to better control it.

Titre de l'écran-titre (visionné le 4 décembre 2024) / Le microbiome intestinal a évolué avec son hôte humain et joue un rôle crucial dans la santé physique et mentale. Cependant, les données sur le métagénome de l'intestin sont biaisées en faveur des populations au mode de vie industrialisé. Jusqu'à présent, la majorité des communautés non industrielles étudiées dépendent d'un régime alimentaire principalement composé d'aliments riches en fibres issus de la cueillette locale. Tandis que, les populations industrialisées consomment principalement des aliments de supermarché caractérisés par une faible teneur en fibres et une forte teneur en matières grasses. Les caractéristiques taxonomique et fonctionnelle du microbiome de ces populations ont été décrites par de nombreuses études métagénomique. En revanche, il existe peu de données métagénomiques sur des populations telles que les Inuits du Nunavik, dont l'alimentation repose sur des produits animaux chassé localement. Nous avons donc émis l'hypothèse que nous identifierions une composition d'espèces et des capacités fonctionnelles distinctes dans les microbiomes intestinaux du Nunavik par rapport aux métagénomes non industrialisés et industrialisés. En outre, nous avons postulé que nous pourrions reconstruire les génomes de bactéries précédemment inconnues dans les métagénomes intestinaux des Inuits du Nunavik. Tout d'abord, nous avons généré des données de séquençage shotgun en profondeur à partir de 279 échantillons donnés par des résidents du Nunavik. Ensuite, nous avons choisi des échantillons provenant de populations non industrialisées et industrialisées dans une base de données publique pour qu’ils servent de groupes de comparaison. Nous avons utilisé une méthode basée sur les lectures de séquençage non assemblées pour réaliser un profilage taxonomique et fonctionnel des échantillons du Nunavik et de comparaison. Enfin, nous avons utilisé une approche basée sur l'assemblage des lectures de séquençage pour reconstruire des génomes assemblés du métagénome (MAG), identifier et décrire des espèces microbiennes non caractérisées présentes dans le microbiome intestinal du Nunavik. Mes travaux ont démontré que le microbiome intestinal des jeunes Inuits du Nunavik présente une plus grande diversité intraindividuelle, une plus faible diversité inter-individuelle et qu'il est distinct de celui de leurs homologues non industrialisés et industrialisés. De plus, nous avons identifié des signatures taxonomiques et fonctionnelles uniques qui distinguent les microbiomes du Nunavik des groupes de comparaison. En outre, nous avons reconstruit un total de 30365 MAG, représentant 840 génomes non redondants qui appartiennent chacun à une seule espèce bactérienne. Parmi les 840 MAG non redondants, 734 sont des représentants d'espèces décrites et ont été classés comme MAG connus (kMAG). En revanche, 101 n'ont pas été assignés au niveau taxonomique de l'espèce, et 5 représentent des genres non caractérisés ; nous les avons donc classés comme MAGs inconnus (uMAGs). De plus, nous avons démontré que les uMAGs sont fortement associés au microbiome intestinal du Nunavik par rapport aux populations non industrialisées et industrialisées. Enfin, une analyse fonctionnelle complète a démontré que près de 30 % des gènes prédits dans les uMAGs ont des fonctions inconnues. Dans son ensemble, mon projet de doctorat fournit une description complète des profils taxonomiques et fonctionnels du microbiome intestinal des Inuits du Nunavik. Les études réalisées dans le cadre de cette thèse démontrent que le microbiome intestinal du Nunavik est différent de celui de populations ayant des modes de vie et des environnements différents des Inuits. Ensemble, les résultats de mes travaux contribuent à réduire les biais des bases de données, à améliorer la représentativité et à maximiser le profilage taxonomique. Ce projet de doctorat permet donc de mieux comprendre la composition bactérienne de l'intestin humain. Par conséquent, ces résultats ont le potentiel d'améliorer les modèles prédictifs de l'état de santé, non seulement pour les jeunes Inuits du Nunavik, mais aussi pour l'ensemble de la population. / The gut microbiome has co-evolved with its human host and plays a crucial role in physical and mental health. However, Human gut metagenome data are biased toward populations following an industrialized lifestyle. Until now, most non-industrial communities studied depend on a diet primarily composed of locally foraged fiber-rich foods. Whereas industrialized populations predominantly consume market food characterized by low fiber high fat contents. The taxonomic and functional characteristics of the gut microbiome of these populations have been described by numerous metagenomic studies. In contrast, there is limited metagenomic data from populations such as the Nunavik Inuit, who rely on naturally sourced animal products in their diet. Hence, we hypothesized that we would identify distinct species composition and functional capabilities in Nunavik gut microbiomes compared to non-industrialized and industrialized metagenomes. Additionally, we postulated that we could reconstruct genomes of previously unknown bacteria from Nunavik Inuit gut metagenomes. We first generated deep shotgun sequencing data from 279 samples donated by Nunavik resident. Next, we chose samples from non-industrialized and industrialized populations available in a public database to serve as comparison groups. We performed read-based taxonomic and functional profiling of metagenomic data for Nunavik and comparison samples. Lastly, we used an assembly-based approach to reconstruct metagenome assembled genomes (MAGs) and identify previously uncharacterized microbial species within the Nunavik gut microbiome. My work demonstrated that the Nunavik Inuit youth gut microbiome exhibits higher intra-individual diversity, lower interindividual diversity, and is distinct from their non-industrialized and industrialized counterparts. Furthermore, we identified unique taxonomic and functional signatures discriminating Nunavik microbiomes from comparison groups. In addition, we reconstructed a total of 30,365 MAGs, representing 840 distinct non-redundant genomes that each belong to a single bacterial species. Among the 840 non-redundant MAGs, 734 are representatives ofdescribed species and were categorized as known MAGs (kMAGs). In contrast, 101 were unassigned at the species level, and 5 represent uncharacterized genera, thus, we classified them as unknown MAGs (uMAGs). Furthermore, we demonstrate that uMAGs strongly associate with Nunavik gut microbiome compared to nonindustrialized and industrialized population. Finally, comprehensive functional analysis demonstrated that close to 30% of genes predicted in uMAGs have unidentified functions. Overall, my doctoral project provides a comprehensive description of the Nunavik Inuit gut microbiome taxonomic and functional profiles. Studies performed for this thesis demonstrate that the Nunavik gut microbiome is different from populations with different lifestyles and environment. Together my work findings contribute to reducing database bias, enhancesrepresentativeness and maximizes taxonomic profiling. Hence, it allows for a more comprehensive understanding of the bacterial composition of the Human gut. As a result, it has the potential to improve predictive models of health status not only for young Nunavik Inuit but also for the broader population

Depuis le développement rapide des méthodes de séquençage à haut débit (SHD) en écologie moléculaire, les moisissures ont eu moins d’attention que les bactéries et les virus, en particulier dans les études de bioaérosols. Les études d'exposition aux moisissures dans différents environnements sont limitées par les méthodes de culture traditionnelles qui sousestiment le large spectre de moisissures pouvant être présentes dans l'air. Bien que certains problèmes de santé soient déjà associés à une exposition fongique, le risque peut être sousestimé en raison des méthodes utilisées. L’application du séquençage à haut débit dans des échantillons de sol par exemple a permis de mieux comprendre le rôle des moisissures dans les écosystèmes. Cependant, la littérature n'est pas clair quant à la région génomique à utiliser comme cible pour l'enrichissement et le séquençage des moisissures. Cette thèse vise à déterminer laquelle des deux régions universellement utilisées, ITS1 et ITS2, convient le mieux pour étudier les moisissures dans l’air. Durant le développement de la méthode moléculaire, un autre défi, touchant la perte de cellules fongiques lors de la centrifugation d'échantillons d'air liquide à des fins de concentration, s’est rajouté. Ainsi, cette thèse décrit une nouvelle méthode de filtration pour remédier à la perte due à la centrifugation. Ces deux objectifs représentent la première partie de la thèse qui se concentre sur le développement de méthodes: le traitement des échantillons d’air avant extraction de l’ADN et la meilleure région à cibler avec la méthode SHD. La deuxième partie consiste à appliquer la méthodologie développée pour caractériser l'exposition aux moisissures dans trois environnements de travail différents: le compost, la biométhanisation et les fermes laitières. Les résultats montrent que la région d’ITS1 a surpasser ITS2 en couvrant davantage de diversité dans les bioaérosols. En raison de profils taxonomiques complémentaires, l'auteur de la thèse suggère d'utiliser les deux régions pour couvrir la plupart des taxons lorsque la taxonomie constitue le principal intérêt de l'étude. Cependant, ITS1 devrait être le premier choix dans les autres études, principalement en raison de la grande diversité et de la similarité des profils taxonomiques obtenus par l’approche métagénomique et l’approche ciblant ITS1. De plus, la nouvelle approche de filtration proposée constitue une meilleure alternative pour compenser la perte fongique due à la centrifugation. Ensemble, ces méthodes ont permis une meilleure description de l’exposition aux moisissures en milieu professionnel / Since the rapid development of high-throughput sequencing methods in molecular ecology, fungi have been the underdogs of the microbial world, especially in bioaerosol studies. Particularly, studies describing fungal exposure in different occupational environments have been limited by traditional culture methods that underestimate the broad spectrum of fungi present in the air. There are potential risks in the human inhalation of fungal spores in an occupational scenario where the quantity and diversity of fungi is high. Although some health problems are already known to be associated with fungal exposure in certain work environments, the risk may be underestimated due to the methods used. Applying high-throughput sequencing in soil samples has helped the explanation of the fungal role in ecosystems. However, the literature is not decisive in terms of the genomic region to use as target for the enrichment and sequencing of fungi. The present thesis deals with the challenge of determining which region from the two universally used regions, ITS1 and ITS2, is best suited for study of fungal aerosols. In tandem with this challenge came another of addressing the loss of fungal cells during the centrifugation of liquid impaction air samples for purposes of concentration. This thesis describes a new filtration-based method to circumvent such losses during centrifugation. These two challenges represent the first part of the thesis, which focuses on methodology development. In synopsis, the treatment of air samples prior to DNA extraction is considered, along with the identification of the best region to target in amplicon-based high throughput sequencing. In the second part of the thesis, the focus turns to the application of the developed methodology to characterize fungal exposure in three different work environments: compost, biomethanization, and dairy farms. All three are of special interest due to potentially high fungal exposure. Results show that ITS1 outperformed ITS2 in disclosing higher levels of fungal diversity in aerosol samples. Due to complementarity in the taxonomic profiles disclosed by the two regions, the author suggests the use of both regions to cover the greatest possible number of taxa when taxonomy is the main interest of the study. However, ITS1 should be the first choice in other studies, mainly because of the high diversity it reveals and its concordance with results obtained via shotgun metagenomic profiling. In addition, the new filtration-based approach proposed in this work might be the best alternative available for compensating the loss of propagules in centrifugation done prior to DNA extraction. Taken together, these methods allowed a profound characterization of fungal exposure in occupational environments.