Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine vétérinaire : Toulouse 3 : 2008. / Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. p. 48-52.

La chlamydiose aviaire, causée par la bactérie Chlamydia psittaci, représente un risque zoonotique important. L’infection chez l’animal est principalement asymptomatique, mais chez l’Homme elle peut entrainer des pneumopathies atypiques sévères et causer la mort dans les cas les plus graves. Les personnes infectées sont principalement celles exposées régulièrement à des oiseaux, particulièrement dans le cadre professionnel. En France, de nombreux cas humains sont liés à une exposition à des canards Mulard, espèce utilisée pour la production du foie gras. Afin d’évaluer la prévalence des Chlamydiaceae chez les volailles et de caractériser les souches circulantes, des suivis ont été réalisés à différents stades de l’élevage (couvoir, pré-gavage et gavage pour la filière canard, et abattoirs impliqués dans l’abattage de différentes espèces aviaires). Des prélèvements d’air et de poussières ainsi que des suivis sérologiques et biologiques de personnels volontaires ont été effectués en parallèle afin d’évaluer l’exposition des professionnels travaillant au contact des volailles. Des prélèvements environnementaux ainsi que des essais in vitro visant à étudier la survie de C. psittaci ont été réalisés afin de tenter de mieux caractériser les voies de contamination des oiseaux, ce qui pourrait, à terme, permettre de maitriser le risque de contamination par C. psittaci chez l’animal et donc de réduire l’exposition des professionnels. Les résultats ont démontré une prévalence importance de C. psittaci chez le canard Mulard, au contraire des autres volailles qui hébergent très majoritairement C. gallinacea. L’exposition des professionnels aux Chlamydia est réelle, tout au long du processus d’élevage des volailles, mais plus particulièrement en élevages de canards Mulard et à l’abattoir, aussi il convient pour les professionnels de se protéger à chaque contact avec les animaux. L’hypothèse d’une contamination environnementale des animaux se fait de plus en plus claire, avec notamment la mise en évidence d’un lien existant entre les procédures de nettoyage et désinfection et l’excrétion des canards, la description de la survie de C. psittaci en dehors de tout hôte vivant, ou encore la mise en évidence d’une possible survie de C. psittaci au sein d’A. castellanii. La mise au point de moyens de lutte efficaces permettant de réduire voire de supprimer l’excrétion chez les volailles est également nécessaire, dans le but de diminuer l’exposition des professionnels / Avian chlamydiosis is a factor of economic loss to the poultry industry as well as a risk for zoonotic transmission to human. Chlamydia psittaci is the primary avian chlamydial pathogen with zoonotic potential. Although being mainly asymptomatic in birds, it can cause a disease called “psittacosis” in humans, with severe atypical pneumonia that leads to death in the most severe cases. Persons affected are mainly those whose occupations put them at risk of exposure, and a number of recent reports in France have confirmed that most of the human cases seemed to be linked to poultry, especially mule ducks. Currently there is evidence suggesting that avian chlamydiosis in poultry involves a new chlamydial agent, namely C. gallinacea. In order to evaluate the presence of Chlamydiaceae in poultry and the exposure of workers, we conducted four studies in the poultry industries, in duck hatchery, breeding farms and slauhgterhouse, as well as a studie in two poultry slaughterhouses including samples from voluntary workers. Results showed an important asymptomatic carriage of C. psittaci by mule ducks and a real, invisible and unpredictable exposure of workers. The species C. gallinacea was really prevalent in poultry othe than ducks and we still ignore its impact on human. Contamination of animals on farm seems to be mainly made via the environment. In vitro studies have been done to examine the survival of C. psittaci as a function of temperature in a non-nutritiv middle and showed that viable bacteria were still detectable after two months. Finally, the possible interactions between C. psittaci and an amoeba, Acanthamoeba castellanii, were studied and seem to show that the bacteria was able to enter the amoeba but we still ignore if it can survive or not

Le microbiote intestinal constitue un élément important pour l’hôte, il est impliqué notamment au niveau immunologique ou physiologique. La connaissance de la composition de ce microbiote est la première étape dans la compréhension des phénomènes qui lui sont associés. Les travaux de cette thèse se sont articulés selon plusieurs objectifs. La première étape a été de faire un état des lieux de la composition du microbiote de deux types génétiques parentaux : le canard Pékin (Anas Platyrhynchos), le canard de Barbarie (Cairina Moschata) ainsi que de leur hybride ; le canard mulard. Nous avons ainsi pu observer des compositions différentes selon le type génétique avec tout de même la prédominance dans chacune des trois espèces de deux phyla : les Firmicutes et les Bacteroidetes. Différentes conditions rencontrées dans l’environnement sont à même de créer un déséquilibre dans la composition du microbiote. Une des conditions possibles est un changement dans l’alimentation ainsi la seconde étape a été de voir l’impact du gavage sur les communautés bactériennes composant le microbiote. Celui-ci induit bien des modifications au sein du microbiote en privilégiant certaines classes bactériennes notamment les Bacilli et les Clostridia selon le type génétique. Un effet du gavage a été montré au niveau du microbiote iléal tandis que l’on retrouve un effet du type génétique ainsi que du gavage mais plus faible que dans l’iléon au niveau des caeca. Deux autres travaux ont été réalisés, le premier concernait l’ajout d’un probiotique (Lactobacillus sakei) sur le microbiote des canards mulards durant la phase de gavage. Nous avons montré que lors de cet ajout, nous observions une forte augmentation des lactobacilli au niveau de l’iléon. Enfin suite aux fortes contaminations retrouvées dans le sud-ouest ainsi que ses effets toxiques montrés dans différentes études, le dernier travail effectué a été de voir l’effet du cadmium sur le microbiote des canards Pékin et Barbarie. Nous avons pu ainsi observer les modifications de la communauté microbienne lors de l’ajout de cadmium ainsi l’accumulation de celui-ci dans les reins au cours du gavage. Des effets combinés entre le cadmium et la période de gavage ainsi qu’avec le type génétique ont été mis en lumière. Une tendance à une accumulation différentielle du cadmium a été observé selon le type génétique. / The intestinal microbiota is an important element for the host; it is particularly involved in immunological or physiological level. Knowledge of the composition of the microbiota is the first step in understanding the phenomena associated with it. The work of this PhD was organized according to several objectives. The first step was to realize a molecular inventory of the microbiota composition of the two parental genetic types: the Pekin duck (Anas Platyrhynchos), the Muscovy duck (Cairina moschata) and their hybrid, the mule duck. We have observed different compositions depending on the genetic type although with a predominance of two phyla: the Firmicutes and Bacteroidetes for all ducks species. Different conditions encountered in the environment are likely to create an imbalance in the composition of the microbiota. One is a change in diet; therefore the second step was to see the impact of overfeeding on bacterial communities. Overfeeding causes many changes in the bacterial microbiota and increase two classes: Bacilli and Clostridia according to the genetic type. The effect of overfeeding has been shown principally on the ileal microbiota while genetics and overfeeding both affected weekly cecal microbiota. We then studied the impact of adding a probiotic strain (Lactobacillus sakei) on the microbiota of mule ducks during the overfeeding period. We could see here a significant effect of this addition only in the ileum with a sharp increase in lactobacilli. Finally, due to high levels of contamination found in the southwest of France and its toxic effects on metabolism shown in various studies, the last work was to see the effect of cadmium on the microbiota of Pekin and Muscovy ducks. We observed changes in the microbial community when adding cadmium and see the accumulation of it in the kidneys during overfeeding. Combined effects between cadmium and the feeding period as well as the genetic type were highlighted. Finally

L’objectif de ce projet était de comprendre comment l’expression du génome influence les caractères de qualité du foie gras, tels que le poids de foie, le taux de fonte et les teneurs, en lipides et protéines, et d’identifier les mécanismes moléculaires sous-jacents. Afin de répondre à ces objectifs, nous avons dans un premier temps étudié l’expression différentielle de protéines selon les phénotypes des foies des canards mulards puis dans un second temps, nous avons entrepris d’identifier des QTL phénotypiques et protéiques (pQTL) à l’aide d’une nouvelle carte génétique composée de marqueurs SNP et microsatellites. Tout d’abord, une optimisation du dispositif expérimental a été entreprise : 3 famille F1, composées de 98 canes backcross et de leurs 294 fils mulards ont été sélectionnés pour leur contribution à des QTL existants liés à la qualité du foie gras. La première approche nous a permis de montrer que les foies ont des profils protéiques et métaboliques différents selon leur phénotype. Ainsi, les foies légers qui fondent peu, avec une faible teneur en lipides mais une forte teneur en protéines présentent un processus anabolique par la surexpression de protéines impliquées dans les métabolismes lipidiques, glucidiques, de synthèse. Au contraire, les foies lourds, fondant beaucoup, avec une forte teneur en lipides mais une faible teneur en protéines présentent des mécanismes de cytoprotection et de réponse au stress. La seconde approche nous a permis de mettre en évidence 30 QTL relatifs à des phénotypes de qualité du foie gras et 50 pQTL relatifs à différentes protéines. Sept chromosomes se démarquent par la ségrégation de plusieurs QTL et pQTL permettant d’émettre des hypothèses quant aux fonctions des gènes sous-jacents à ces QTL. Entre autres, le locus d’APL15 semble lié à la glycolyse et celui d’APL18 à des processus de survie cellulaire. L’ensemble de ces résultats permet ainsi non seulement d’identifier les voies métaboliques impliquées dans la qualité du foie, mais également d’établir un lien entre les caractères, les protéines et les loci des QTL suggérant un déterminisme génétique de ces voies métaboliques impliquées. Ces relations nécessitent d’être approfondies afin de préciser les processus et les gènes impliqués dans la qualité du foie gras. / The aim of this project was to understand how the genome expression influences liver quality traits such as liver weight, melting rate, lipid and protein rates, and to identify the molecular mechanisms underlying it. First, we studied the differential expression of proteins according to liver quality traits of mule ducks. Then we carried out detections of uni-trait and multi-traits phenotypic QTL and protein QTL using a new genetic map containing SNP and microsatellite markers. In preamble to the study, the optimization of the experimental disposal was necessary: 98 backcross dams and their 294 mule sons, composing 3 F1 families were selected because of their contribution to the likelihood of existing QTL related to foie gras quality. The first study showed that livers presented different protein and metabolic profiles according to their phenotypes. Indeed, light livers, with low melting rate, low lipid rate and high protein rate show an over-expression of proteins involved in lipid, glucid or in synthesis metabolism, suggesting an anabolism process. On the contrary, heavy livers, with high melting rate, high lipid rate and low protein rate show cytoprotection and response to stress mechanisms. The second study highlighted 30 QTL related to liver quality traits and 50 pQTL related to different proteins. In particular, 7 chromosomes segregated several QTL and pQTL, permitting to assess hypothesis on the functions of the genes underlying these QTL regions. As an example, the APL15 locus seems linked to glycolysis and the APL18 one seems linked to cell survival ones. All these results helped in identifying metabolic pathways implicated in liver quality as well as establishing a link between traits, proteins and the QTL loci, suggesting a genetic determinism of these pathways. These relationships need to be further studied in order to bring precision to the process and to determine more precisely the genes implicated in the foie gras quality traits.

Les objectifs de ce travail sont d'identifier les mécanismes biologiques impliqués dans le déterminisme de la variabilité de la fonte lipidique à la cuisson du foie gras de canard, et de définir des marqueurs de la fonte. Pour répondre à ces objectifs, nous avons choisi de conduire une caractérisation du tissu hépatique, selon son comportement ultérieur à la cuisson, basée sur une approche intégrée combinant de la biochimie, de la protéomique et de l'histologie. D'une part, l'expression différentielle des protéines hépatiques à l'abattage des animaux et au cours de la réfrigération, semble indiquer que le niveau de fonte pourrait être relié à des stades de développement de stéatose différents. Les animaux du groupe ‘Fonte faible' se distinguent de ceux du groupe ‘Fonte élevée' par un ‘profil d'accrétion' avec la surexpression de protéines du métabolisme énergétique par exemple, indiquant des mécanismes de synthèse et d'accumulation de lipides. A l'inverse, les animaux du groupe ‘Fonte élevée' présentent la surexpression de protéines de réponse au stress, ce qui pourrait indiquer un stade de stéatose plus avancé. Au cours de la réfrigération, la diminution globale de l'expression des protéines semble plus marquée dans le groupe ‘Fonte faible'. Dans le groupe ‘Fonte élevée', la surexpression de protéines du cytosquelette après réfrigération suggère un niveau de protéolyse plus important. D'autre part, les observations histologiques montrent des modifications de la morphologie des gouttelettes lipidiques dans le foie gras cru et au cours de la cuisson. Il semble que la fonte soit d'autant plus importante quand des fusions de gouttelettes lipidiques surviennent dans le produit cru. De plus, lors de la cuisson, les observations sur foies gras du groupe ‘Fonte élevée' révèlent une densification de la matrice non lipidique plus importante. Ces changements morphologiques et structuraux pourraient correspondre à un tissu plus fragile et donc plus sensible à la fonte lipidique. L'ensemble des résultats acquis dans ce projet permet de formuler une hypothèse sur le déterminisme biologique de la fonte lipidique même si certains mécanismes identifiés restent à confirmer. De plus, la relation entre l'aptitude à la stéatose et la qualité technologique du foie gras est une piste à explorer afin de mieux comprendre la variabilité de la fonte lipidique à la cuisson observée lors de la cuisson du foie gras de canard. / This work aims to identify the biological mechanisms involved in the determinism of variability of fat loss during cooking of duck ‘foie gras'. To achieve this objective, we carried out a characterization of liver tissue, according to its later behaviour during cooking, and based on an integrated approach combining biochemistry, proteomic and histology. On the one hand, the differential expressions of proteins early post mortem and during chilling indicate a different state of steatosis between the low and high fat loss groups. Livers with low fat loss during cooking were still in anabolic processes with regards to energy metabolism and protein synthesis, whereas livers with high fat loss during cooking developed cell protection mechanisms. The overall expression of proteins in the low ionic strength fraction was lower after chilling which revealed a down regulating effect of chilling on biological processes. In the high ionic strength fraction, the results showed an over expression after chilling of proteins from cytoskeleton and their associated proteins. This suggests that the variability of technological yield observed in processing plants could be explained by different state of ageing of fatty livers during chilling, most likely associated to different proteolytic pattern. On the other hand, the histological observations showed that, in raw livers, the lipid droplets were nearly spherical while after cooking, they were larger and lost their spherical shape. We also observed a decrease in the number of droplets after cooking, probably due to droplet fusion caused by the heat treatment. Fat loss during cooking was higher when there was more fusion of lipid droplets before cooking. Furthermore, it seemed that the effect of cooking on liver tissue was different between the two fat loss groups. These morphological modifications could mark a fragility of the tissue associated with a higher fat loss during cooking. All the results acquired in this work allowed us to draw a hypothesis on the biological determinism of cooking losses eventhough some of the identified mechanisms still need to be confirmed. The relationship between the potential to develop steatosis and the technological quality of ‘foie gras' deserves further studies in order to better understand the variability in fat loss during cooking observed in processing plants.

Le microbiote intestinal joue un rôle fondamental chez son hôte. Son étude contribue à la compréhension de différents mécanismes physiologiques chez l’hôte. Suite à l’interdiction d’utiliser des antibiotiques comme facteurs de croissance dans l’alimentation animale, l’utilisation de probiotiques s’est largement répandue pour améliorer les performances zootechniques des animaux. De plus, depuis 1999, des études ont été demandée aux pays producteurs de foie gras de rechercher des méthodes alternatives au gavage. Les travaux de cette thèse se sont donc articulés autour de ces deux objectifs. L’effet de la supplémentation en probiotiques (genre Lactobacillus ou mix de souches) chez des canards mulard durant la phase d’élevage et de gavage a donc été étudié. Si aucun effet des probiotiques sur le métabolisme n’a été démontré, l’expression des marqueurs de l’inflammation a diminué lors du gavage. De plus, nous avons confirmé l’importance du genre Lactobacillus, pendant le gavage, groupe bactérien à fort pouvoir amylolytique. Dans un second temps, la composition du microbiote intestinal de l’oie grise landaise gavée ou suite à une stéatose hépatique spontanée a été étudiée et comparée dans le cadre d’un projet d’alternative au gavage. Pour finir, une étude sur le déclenchement d’une stéatose hépatique chez des oies issues du système de reproduction à l’aide d’un aliment complet de croissance a été réalisée. Ces deux études sur les oies nous ont permis d’observer des similitudes dans les phyla majoritaires du microbiote intestinal qui sont les Firmicutes et les Proteobacteria bien que des différences ont été observées à des niveaux taxonomiques plus bas. L’ensemble de ces travaux ont confirmé la corrélation entre diversité du microbiote intestinal et aptitude à déclencher une stéatose hépatique qu’elle soit issue d’un gavage ou spontanée. / The intestinal microbiota plays a fundamental role in its host. Microbiota studies contribute to understand the different physiological mechanisms in the host. Then, following the ban on antibiotics as growth factors in animal feed, the use of probiotics has increased to improve zootechnical performances. Moreover, since 1999, studies have been requested to the European countries producing “foie gras” to develop alternative methods to overfeeding. The work of this phD was organized according to these two objectives. The effect of probiotic supplementation in ducks during breeding and overfeeding periods was studied. If no impact of probiotics on metabolism has been demonstrated, the expression of markers of inflammation decreased during overfeeding. Moreover, we confirmed the importance of the Lactobacillus genus during overfeeding period, bacterial group with strong amylolytic activities. In a second step, the composition of the intestinal microbiota of the graylag goose after overfeeding period or following a spontaneous hepatic steatosis was studied and compared. Finally, a study on the initiation of hepatic steatosis in graylag geese fed with complete pellets was performed. These two geese studies allowed us to observe the similarities in the major phyla of the intestinal microbiota. Major phylum are still Firmicutes and Proteobacteria although differences were observed at lower taxonomic levels. All of these studies confirmed the correlation between intestinal microbiota diversity and the ability to trigger hepatic steatosis, whether with overfeeding or spontaneous.