Le tétrachloroéthène (PCE) et les éthènes chlorés qui lui sont apparentés ont été abondamment utilisés pour plusieurs applications en industrie dès le début du 20e siècle. Ils sont cependant comptés parmi les polluants les plus communs des sols et de l’eau et beaucoup d’efforts sont déployés afin de les éliminer. Nous croyons que la conversion des éthènes chlorés en éthènes par des microorganismes est une solution prometteuse. Le premier aspect du projet visait donc à établir les conditions pour lesquelles un consortium enrichi en Dehalococcoides ethenogenes permettrait la conversion complète de PCE en éthène. Les expériences réalisées nous ont permis de souligner le rôle de l’acide lactique ajouté aux cultures comme source de carbone et source indirecte d’électrons pour la déhalorespiration. Nous avons également pu établir l’effet de la concentration initiale de biomasse dans les cultures sur le profil de déhalogénation du PCE. Le deuxième aspect du projet visait à développer un protocole d’encapsulation du consortium dans une matrice polymérique afin de profiter des nombreux avantages potentiels de l’encapsulation. Nous avons testé trois montages d’encapsulation différents : atomisation avec jet d’air, atomisation avec vibrations ultrasoniques et « drop-wise ». Le dernier montage prévoyait l’encapsulation des cultures dans des billes d’alginate enrobées de chitosane gélifié par du lignosulfonate. C’est le seul montage qui nous a permis d’encapsuler le consortium de façon efficace sans effet significatifs négatifs sur son activité de déchlorination. Aussi, la comparaison des profils de déhalogénation du PCE de cellules encapsulées et cellules libres a montré une plus faible accumulation de TCE, 1,2-DCE et VC dans les échantillons de cellules encapsulée et, par conséquent, une conversion plus rapide et plus complète du PCE en éthène. Finalement, nous avons observé une tendance favorable à l’idée que les microorganismes encapsulés bénéficient d’un effet de protection contre de faibles concentrations d’oxygène. / Tetrachloroethylene (PCE) and other chlorinated ethenes have been used for industrial purposes since the beginnning of 20th century. However, they are now considered common pollutants of soil and water. A lot of efforts are directed toward elimination of these compounds and we believe degradation of these chlorinated ethenes by microorganisms is the best solution. The first step of this project was to establish a complete conversion of PCE to its non-toxic product ethylene using an enriched consortium of Dehalococcoides ethenogenes. Our results show the importance of lactic acid as a carbon source and indirect source of electrons in a reaction known as dehalorespiration. We have been able to establish the effect of initial biomass on the biodegradation profile of PCE. The second step of the project was to obtain a working protocol for encapsulation of the consortium in a polymeric matrix. Such immobilization procedure would then allows numerous possible advantages as shown in the literature. We tested three encapsulation setups: air atomization, ultrasonic atomization and drop-wise technique. In the last setup, we successfully encapsulated the bacterial consortium into particles made of an alginate core surrounded by a chitosan layer. Thus the drop-wise technique allowed encapsulation of the consortium without negative effects on its dechlorination activity. In addition, the dechlorination profiles of encapsulated cells showed a lower accumulation of chlorinated intermediates TCE, 1,2-DCE and VC which yield a more rapid and complete conversion of PCE to ethylene. Finally, our results support the idea that encapsulated microorganisms may benefit from a protective effect when oxygen is present in the medium.

C. albicans est une levure pathogène opportuniste. Elle est un agent causal fréquent des infections muco-cutanées. C. albicans peut alterner entre la forme blastospore et mycélium. Cette dernière forme est impliquée dans la formation des biofilms. Le dimorphisme de C. albicans est contrôlé en partie par le phénomène de perception du quorum (quorum sensing) qui en autre, est associé à la molécule farnésol, produit par cette levure. La présence de cette molécule, inhibe la formation d’hyphe par C. albicans et par conséquent limite la formation de biofilms. Certaines souches ne répondent pas au farnésol et nous avons vérifié les hypothèses que : 1) la proportion des Non-Répondeurs (NR) au farnésol est similaire entre les souches de provenance orale et vaginale; 2) la capacité de formation de biofilm varie d’une souche à une autre mais les Non-Répondeurs en produisent en plus grande quantité; 3) la technique RAPD-PCR permettra de regrouper les souches de cette levure suivant leur provenance, leur capacité de formation de biofilm et leur aptitude à répondre au farnésol. La découverte d’une souche vaginale Non-Répondeur nous permet de croire que la proportion de ces souches est similaire entre les deux types de provenance. Les souches caractérisées Non-Répondeurs produisent 30 % plus de biofilm que les Répondeurs en absence de farnésol exogène dans le milieu. En présence de farnésol exogène, les Non-Répondeurs produisent 70 % plus de biomasse que les Répondeurs. De plus, la technique RAPD ne nous a pas permis de classer nos souches d’après les caractéristiques proposées. En conclusion, les souches orales de C. albicans semblent produire en moyenne plus de biomasse que les souches vaginales. Aussi, les NR semblent moins affectés par la présence du farnésol, ce qui pourrait causer la présence de biofilms tenaces. Les amorces utilisées pour la technique RAPD n’ont pas été efficace à la classification des souches dépendamment de leur provenance, de leur capacité à former un biofilm et à répondre au farnésol. Mots clés : Candida albicans, biofilm, perception du quorum (quorum sensing), farnésol, Non-Répondeur / The opportunistic dimorphic yeast Candida albicans is frequently associated with mucosal infections in humans. It can colonize both oral and vaginal mucous membranes. One of its virulence factors is the capacity to form or participate in biofilms formation. Biofilms are a community of bacteria embedded in a matrix of exopolysaccharide and provide protection against environmental stress and antibiotics. The dimorphic characteristic of this yeast is involved in biofilm formation and is controlled in part by the quorum sensing system. Recently, it has been shown that farnesol, a quorum sensing molecule, can control the formation of biofilms through the inhibition formation of hyphae. However, we have shown that some oral and vaginal strains can still form biofilms under the influence of exogenous farnesol and these strains were named Non-Responders (NR). We hypothesized that: 1) The proportion of Non-Responders is similar between oral and vaginal strains; 2) biofilm formation differs between strains but Non-Responders produce more of it; 3) The technique of RAPD-PCR will allow us to group strains according to their origin, biofilm formation and response to farnesol. The discovery of a NR vaginal strain leads us to believe that the proportion of NR is similar between oral and vaginal strains. The NR strains seem to produce 30 % more biofilm than Responders in media without exogenous farnesol. This percentage increased to 70 % when exogenous farnesol was added to the media. The RAPD technique did not allow us to group strains according to their proposed characteristic. In conclusion, oral strains seem to produce more biofilm than vaginal strains. The NR’s are less affected by farnesol and may cause persistent biofilms. The primers used for RAPD technique were not effective to discriminate C. albicans strains according to origin, capacity to form biofilms and farnesol responding. Key words: Candida albicans, biofilm, quorum sensing, farnesol, Non-Responders

Actinobacillus pleuropneumoniae (App) est l’agent étiologique de la pleuropneumonie porcine, une infection pulmonaire contagieuse chez les porcs. Parmi les nombreux mécanismes de virulence retrouvés chez les bactéries, la formation de biofilms joue souvent un rôle important dans la pathogenèse. Il a été récemment démontré qu’App avait la capacité de former des biofilms in vitro. Dans notre laboratoire, la formation de biofilms par App a été évaluée en microplaques dans différents milieux de culture. Nous avons démontré que la souche de référence de sérotype 1 est capable de former des biofilms. Le but de ce travail est d’identifier des gènes impliqués dans la biosynthèse et dans la régulation de l’expression des biofilms chez App. L’objectif de cette étude était de générer une banque de mutants d’App 4074NalR à l’aide du transposon mini-Tn10. Cette banque de 1200 mutants a été criblée à l’aide du modèle in vitro de formation de biofilms en microplaques et en tubes : 24 mutants démontrant une formation de biofilms modifiée par rapport à la souche mère App 4074NalR ont été sélectionnés et identifiés, nous permettant ainsi de localiser le site d’insertion du transposon. Une analyse a permis d’identifier de nouveaux gènes impliqués dans la biosynthèse et dans la régulation de l’expression des biofilms chez App. Notre criblage a permis d’identifier 16 gènes connus impliqués dans la formation de biofilms chez App (hns) ou chez d’autres pathogènes (potD2, ptsI, tig and rpmF) mais également de nouveaux gènes impliqués dans la formation de biofilm (APL_0049, APL_0637 and APL_1572). Une caractérisation plus poussée de ces gènes nous permettra d’améliorer la compréhension des mécanismes impliqués dans la formation de biofilm chez App. / A. pleuropneumoniae (App) is the causative agent of porcine pleuropneumonia, a contagious pulmonary infection in swine. Among the numerous virulence mechanisms found in bacteria, the formation of biofilms often plays an important role in pathogenesis. It has been recently demonstrated that App has the ability to form biofilms in vitro. In our laboratory, the formation of biofilms by App has been evaluated in microplates under different growth conditions. We showed that the reference strain of serotype 1 is capable of forming biofilms when cultured in a specific growth medium. The objective of this work is to identifiy genes implicated in the biosynthesis and regulation of biofilm formation in App. The objective of this study was to generate a mutant library of App using the mini-Tn10 transposon. A total of 1200 mutants has been screened with the help of in vitro models for biofilm formation which use microtiter plates or test tubes; 24 mutants exhibited modified biofilm formation when compared to the parental strain 4074NalR. The selection and identification of these mutants allowed the identification of the insertion site of the transposon. Analysis revealed novel genes implicated in biosynthesis and regulation of the biofilm formation in App. Our screen allowed the identification of genes already associated in biofilm formation of App (hns) or other pathogens (potD2, ptsI, tig and rpmF). Genes (APL_0049, APL_0637 and APL_1573) that have not yet been associated with biofilm formation were also identified. Further characterization of the genes mentioned above would permit a greater understanding of the mechanisms implicated in biofilm formation of App.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Dans l'environnement marin, les surfaces artificielles sont rapidement colonisées par des bactéries qui s'organisent en communautés appelées biofilms, s'entourant d'une matrice de substances polymériques extracellulaires (EPS). La formation d'un biofilm est une étape critique du processus nommé biofouling, c'est-à-dire l'accumulation de micro- et de macro-organismes sur une surface immergée, pouvant conduire à des conséquences néfastes dans le secteur marin. Dans cette étude, il s'agit d'identifier des souches bactériennes isolées de supports immergés en Mer Méditerranée et de les caractériser phénotypiquement par diverses approches. Leur capacité à former un biofilm in vitro a été évaluée dans différentes conditions avec une attention particulière portée sur leurs capacités à produire une matrice polymérique abondante riche en polysaccharides; l'objectif étant d'isoler des exopolysaccharides originaux à activité antifouling. Treize souches ont ainsi fait l'objet d'analyses phylogénétiques et d'une caractérisation phénotypique. Sept genres et douze espèces différentes ont été identifiés au sein desquelles deux isolats peuvent être affiliés à une nouvelle espèce, nommée Persicivirga mediterranea. Ce genre n'a jamais été décrit en Mer Méditerranée jusqu'à présent. L'extraction des EPS de chaque souche cultivée en biofilm a permis de déterminer leur composition générale en glucides, protéines, acides nucléiques et lipides. Une souche, Pseudoalteromonas ulvae TC14, se distingue par sa capacité à produire des exopolysaccharides en quantité importante. Il s'agit essentiellement de polymères du glucose dont les analyses chromatographiques et spectroscopiques ont révélé la diversité de taille (Mw ~ 1-4000 kDa), de charge (neutre ou anionique) et de fonction associée (lactate ou acétate). Les fractions d'EPS enrichies en polysaccharides inhibent la formation de biofilm par d'autres souches marines. Ces derniers sont également synthétisés par les bactéries en culture planctonique mais en proportions très différentes.

Les biofilms sont des communautés structurées de micro-organismes enrobées dans une matrice extracellulaire. Les biofilms sont impliqués dans la persistance de plusieurs maladies infectieuses et la matrice extracellulaire du biofilm protège les bactéries contre les cellules du système immunitaire de l'hôte, les antibiotiques et les désinfectants. Récemment notre laboratoire a démontré que le zinc inhibe la formation de biofilm chez Actinobacillus pleuropneumoniae, une bactérie pathogène du porc. Le but de cette étude est d'évaluer l'effet du zinc sur la croissance et la formation du biofilm chez différentes bactéries pathogènes du porc, telles que Bordetella bronchiseptica, Escherichia coli, Haemophilus parasuis, Salmonella, Staphylococcus aureus et Streptococcus suis. Les bactéries ont été cultivées dans des plaques de 96 puits sous condition optimale de formation de biofilm et les biofilms ont été colorés au cristal violet. La présence du biofilm a été confirmée par microscopie confocale à balayage laser à l’aide du marqueur fluorescent FilmTracerTM FM ® 1-43. À des concentrations micromolaires, le zinc inhibe faiblement la croissance bactérienne et bloque d'une manière dose-dépendante la formation de biofilm d’A. pleuropneumoniae, Salmonella Typhimurium et H. parasuis. De plus, la formation de biofilm de E. coli, S. aureus et S. suis a été faiblement inhibée par le zinc. Nos résultats indiquent que le zinc a un effet inhibiteur sur la formation de biofilm de la plupart des pathogènes bactériens d'origine porcine. Cependant, le mécanisme sous-jacent de l'activité anti-biofilm du zinc reste à être caractérisé. / Biofilms are structured communities of microorganisms enclosed in a self-produced extracellular matrix. Biofilms are responsible for the persistence of most infectious diseases, because the biofilm matrix acts as a form of protection for the bacteria against the host immune system, antibiotic and disinfectants. Recent work in our laboratory demonstrated that zinc could inhibit biofilm formation of Actinobacillus pleuropneumoniae, a swine pathogen. The aim of this study was to evaluate the effect of zinc on growth and biofilm formation of other bacterial swine pathogens, such as Bordetella bronchiseptica, Escherichia coli, Haemophilus parasuis, Salmonella, Staphylococcus aureus, and Streptococcus suis. Bacteria were grown on 96-well plates under optimal biofilm forming conditions and the biofilms were stained with crystal violet. The presence of biofilms was confirmed by confocal laser scanning microscopy with FilmTracerTM FM® 1-43. At micromolar concentrations, zinc weakly inhibited bacterial growth and effectively blocked biofilm-formation by A. pleuropneumoniae, Salmonella Typhimurium, and H. parasuis in a dose-dependent manner. Additionally, biofilm formation of E. coli, S. aureus and S. suis was slightly inhibited by zinc. Our results indicate that zinc has an inhibitory effect on biofilm formation of most bacteria of porcine origin. However, the mechanism behind the antibiofilm activity of zinc has yet to be characterized.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2005. / Titre de l'écran-titre (visionné le 14 mai 2007). Bibliogr.

Texte remanié de: Thèse--Pharm.--Strasbourg I, 1981. / Bibliogr. p. 189-205.

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