Le microbiote digestif humain joue un rôle essentiel et bénéfique pour son hôte mais il est également impliqué dans un nombre croissant de pathologies. Les connaissances sur la composition de cet écosystème ont récemment été révolutionnées grâce à l’utilisation de techniques moléculaires. Cependant, ces techniques comportent des limites importantes. C’est ainsi que le concept de « culturomique » a été introduit ; il consiste en la multiplication de milieux et conditions de culture et l’identification rapide de colonies bactériennes par spectrométrie de masse (MALDITOF) ou par amplification et séquençage du gène de l’ARN ribosomal 16S. Dans la première partie de ce travail, nous avons mis en évidence une association entre la présence de Clostridium butyricum dans les selles et la survenue d’entérocolite ulcéro-nécrosante que ce soit par méthodes de pyroséquençage et culture ou par PCR quantitative en temps réel spécifique de C. butyricum; identifié après séquençage du génome complet de toutes nos souches de C. butyricum, la présence du gène de la β-hémolysine (toxine). Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons montré par cuturomique que les bactéries à Gram-négatif (BGN) étaient fréquemment disséminées au sein du microbiote cutané transitoire des patients hospitalisés en réanimation ; le réservoir serait essentiellement digestif. En conclusion, le microbiote digestif constitue un réservoir sousestimé de bactéries pathogènes. La microbiologie moderne incluant les nouvelles méthodes de culture permet d’étendre de manière considérable les connaissances sur la composition de cet écosystème et son implication en pathologie humaine. / He human gut microbiota plays an important and beneficial role in its host but it is also involved in a growing number of diseases. Knowledge of the composition of this ecosystem have recently been revolutionized by the use of molecular techniques. However, these techniques have significant limitations. Thus, the concept of "culturomics" has been introduced; it consists of the multiplication of culture conditions and the rapid identification of bacterial colonies by mass spectrometry (MALDI-TOF) or by PCR 16S RNA gene sequencing. In the first part of this work, we have demonstrated an association between the presence of Clostridium butyricum in the stool and the occurrence of necrotizing enterocolitis whether by pyrosequencing methods and Culture or by quantitative PCR specific real time C. butyricum; identified after sequencing the complete genome of all our strains of C. butyricum, the presence of the gene of β-hemolysin (toxin). In the second part of this work, we showed by cuturomics that Gram-negative bacteria (BGN) were frequently spread out over the transitional skin microbiota of patients hospitalized in intensive care; the reservoir would essentially digestive. In conclusion, the gut microbiota is an underestimated reservoir of pathogenic bacteria. Modern microbiology including new culture-based methods is currently extending exponentially our knowledge on gut microbiota giving rise to new insights into the pathogenesis or the transmission of infectious diseases.

Treatment failure in community-acquired pneumonia (CAP) is the failure to normalize the clinical features (eg, fever, cough, sputum production), or nonresolving image in chest radiograph, despite antimicrobial therapy. The incidence of treatment failure in CAP has not been clearly established; according to several studies it ranges between 6% and 15%. The rate of mortality increases significantly, especially in those patients with severe CAP. It is important to be able to identify what patients are at risk for progressive or treatment failure pneumonia that may make them candidates for a more careful monitoring. This doctoral thesis has been structured following the guidelines of the rules for submission of doctoral theses as a compendium of publications, adopted by the Council, Department of Medicine, University of Barcelona. The studies are part of this thesis belong to the same line of research, validated the current guidelines of pneumonia-community acquired and hospital acquired. The results of the studies have provided relevant and innovative in this field and were collected in 2 original articles published in international journals with a widespread global impact factor of 16,37 points.

Thèse d'exercice : Médecine. Médecine générale : Paris 12 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. 49 f. ill. Bibliogr. f. 41-46. Glossaire.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine : Nancy 1 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre.

Phénomène à haute prévalence dans le monde entier, les infections acquises au cours de la prestation de soins de santé constituent une menace importante pour la santé publique. Il s’agit d’une réalité inéluctable du système de santé qui touche de nombreuses victimes en les affectant de dommages variés. Fruit d’une interaction complexe entre divers facteurs, ces infections représentent un lourd fardeau pour les victimes comme pour la société, tant au plan physique, mental et financier. Bien que les infections nosocomiales semblent être au cœur des préoccupations des autorités sanitaires québécoises, l’indemnisation des victimes demeure problématique. Actuellement, l’indemnisation se fait via le régime traditionnel de responsabilité civile mais nombreux sont les obstacles auxquels font face les patients désirant obtenir compensation. Les règles classiques s’avèrent difficiles d’application dans un contexte où la source de l’infection est souvent inconnue et les facteurs ayant pu contribuer à son développement sont multiples. Face à cette problématique et à l’insatisfaction ressentie, certaines juridictions étrangères ont reconnu le caractère inadapté du régime traditionnel et ont implanté un régime d’indemnisation sans égard à la faute dans l’espoir d’améliorer le sort des victimes. Le Québec a opté pour la même solution dans divers domaines, tels que les accidents automobiles et la vaccination. Ce mémoire propose une étude approfondie de l’opportunité d’adopter, en droit québécois, un régime d’indemnisation sans égard à la faute bénéficiant aux victimes d’infections nosocomiales. L’objectif de ce projet est de faire une esquisse des caractéristiques assurant l’efficacité et la viabilité d’un tel régime. / Highly prevailing phenomenon worldwide, healthcare associated infections pose a significant threat to public health. They are considered to be an inevitable reality of the healthcare system that affects a large number of persons with diverse injuries. They result from a complex interplay of factors and represent a major burden for both victims and society, physically, mentally and financially. Although healthcare associated infections seem to be an important concern for health authorities in Quebec, compensation of victims remains problematic. At the moment, victims have to go through the traditional system of civil liability and face numerous obstacles. Classic rules are proved to be difficult to apply in a context where the source of the infection is often unknown and the factors that contributed to its development multiple. Confronted to this problem and to the dissatisfaction felt, some foreign jurisdictions have recognized the unsuitability of traditional rules and have introduced a no-fault compensation system in the hope of improving victims’ fate. Quebec chose to opt for the same solution in various fields, such as automobile accidents and immunization. This thesis proposes a comprehensive study of the need to adopt a no-fault compensation scheme benefiting victims of healthcare associated infections. The objective of this project is to outline the characteristics that would ensure the efficiency and viability of the no-fault scheme.

P. aeruginosa est l'un des principaux pathogènes responsables d'infections nosocomiales. Les infections aiguës à cette bactérie sont associées à une morbidité et une mortalité élevées, notamment lorsque ces bactéries envahissent le système sanguin. Dans la majorité des cas, ces infections du sang sont la conséquence du franchissement par P. aeruginosa de deux barrières tissulaires: l'épithélium pour les muqueuses et l'endothélium pour les vaisseaux. Bien que ces évènements soient des étapes cruciales de la dissémination systémique des bactéries, les mécanismes permettant la pénétration du pathogène dans l'organisme sont à ce jour mal compris. Pour l'endothélium, nous démontrons que P. aeruginosa induit le clivage de la VE-cadhérine, une protéine des jonctions intercellulaires, par l'action de la protéase LasB sécrétée par les bactéries. Le clivage de la VE-cadhérine entraîne une perte d'intégrité de l'endothélium, permettant aux bactéries d'accéder au domaine basolatéral des cellules. Les toxines du Système de Sécrétion de Type 3 peuvent être alors injectées dans la cellule, provoquant une intoxication cellulaire majeure. Le franchissement de la barrière épithéliale s'opère par un mécanisme très différent. Par microscopie confocale en temps réel, nous montrons que P. aeruginosa transmigre par une voie paracellulaire, en exploitant des faiblesses jonctionnelles aux sites de divisions et de morts cellulaires. Ce processus de transmigration requiert l'action coordonnée des pili de Type IV, du flagelle et de toxines du Système de Sécrétion de Type 3. / P. aeruginosa is one of the main pathogens responsible for nosocomial infections. Acute infections by this bacterium are associated with high rates of morbidity and mortality, especially when bacteria disseminate in the bloodstream. In most situations, blood infection is the consequence of the crossing of two essential tissue barriers by P. aeruginosa: the epithelium for the mucosa and the endothelium for the blood vessel. Although these events are critical steps for systemic spread of bacteria, the mechanisms involved in the penetration of the pathogen in the organism are poorly understood. For the endothelium, we demonstrate that P. aeruginosa induces the cleavage of VE-cadherin, a protein of endothelial junctions, by the action of LasB, a protease secreted by the bacteria. VE-cadherin cleavage induces a loss of integrity of the endothelium, allowing bacterial access to the cellular basolateral domain. Once in this location, the Type 3 secretion system may inject toxins into the cell, triggering a major intoxication process. Crossing of the epithelial barrier involves a very different mechanism. Using real-time confocal microscopy, we show that P. aeruginosa uses a paracellular route to transmigrate, exploiting junctional weaknesses at sites of cell division and cell death. This transmigration process requires the coordinate actions of Type IV pili, the flagellum and toxins of the Type 3 secretion system.

Les chambres implantables sont des dispositifs médicaux utilisés pour l’'administration de produits de chimiothérapie et/ou de nutrition parentérale. Comme la plupart des implants médicaux, ces dispositifs peuvent être à l’'origine d’infections nosocomiales. L’'objectif de la thèse a été d’'étudier la contribution des modifications physico-chimiques de surface de matériaux à base de titane sur l’'adhérence de microorganismes. Des surfaces présentant différentes caractéristiques ont été élaborées et l’'adhérence de la bactérie Staphylococcus aureus et de la levure Candida albicans a été testée in vitro en conditions statiques. Des surfaces modèles de TiO2 présentant des rugosités à l’'échelle du nanomètre et du micromètre ont été élaborées avec des wafers de silicium revêtues d’'un film mince d’'oxyde de titane déposé par pulvérisation cathodique. Des surfaces d’'alliages de titane grade 2 et grade 5 ont été modifiées par polissage, sablage ou électroérosion, créant différentes morphologies. Il est apparu que le nombre de microorganismes adhérents changeait certes avec la rugosité, mais était fonction de la morphologie de surface des matériaux et de la taille du microorganisme. Des surfaces lisses de TiO2 ont ensuite été fonctionnalisées par greffage moléculaire pour modifier le caractère hydrophile/hydrophobe de surface. L’'étude de l’'adsorption de protéines du plasma sanguin, par QCM, a permis de mieux expliquer l’'adhérence de bactéries et de levures sur ces surfaces. L’'influence de la nutrition parentérale et des produits de chimiothérapie sur les surfaces a aussi été étudiée afin de se rapprocher des conditions d’'utilisation des chambres implantables. / Totally implantable venous-access ports are medical devices used for the administration of chemotherapy drugs and/or parenteral nutrition. Infections can occur and it is indispensable in modern-day medical practice to prevent and reduce the rare infectious complications. In this context, the goal of this work was to study the contribution of the modification of physico-chemical properties of titanium based surfaces on the adherence of microorganisms. Surfaces with different characteristics were produced and the adherence of the bacterium Staphylococcus aureus and the yeast Candida albicans was studied in vitro in static conditions. Model surfaces made of titanium dioxide with roughness from nanometer to micrometer were elaborated using silicon wafers recovered with a thin film of titanium dioxide deposited by plasma vapor deposition. Titanium alloy surfaces (Ti grade 2 and Ti grade 5) were modified by polishing, grit-blasting or wire erosion, to create different surface morphologies. In vitro studies were performed and it was found that the number of adhering microorganisms changed with roughness, but more importantly with the surface morphology of the biomaterials and microorganisms size. Flat titanium dioxide thin films were then functionalized by molecular grafting to modify the hydrophobicity of the surface. Study of plasma protein adsorption, by QCM, allowed to better explain the adherence of bacteria and yeast onto these surfaces. The influence of parenteral nutrition and chemotherapy drugs was also studied in order to better approach the real conditions of totally implantable venous-access ports.

La septicémie associée à un cathéter de voie centrale (central line-associated bloodstream infection, CLABSI) est la cause la plus fréquente d’infection nosocomiale aux soins intensifs et entraine une morbidité significative, un allongement des durées d’hospitalisation et un accroissement des coûts. La maîtrise des CLABSI est une préoccupation permanente dans les institutions hospitalières. <p>Les staphylocoques à coagulase négative (SCN), et en particulier Staphylococcus epidermidis, colonisants de la peau, sont parmi les agents pathogènes opportunistes les plus fréquemment impliqués dans les infections de matériel étranger comme les cathéters, grâce à leur capacité à produire un biofilm. <p>Dans un travail préliminaire sur la prise en charge des septicémies sur cathéters à chambres implantables, nous avons observé qu’un tiers des septicémies dues à des SCN se solde par le retrait du cathéter et que la sévérité des présentations cliniques est très variable. Nous avons suspecté que des facteurs liés à S. epidermidis lui même pouvaient jouer un rôle dans la sévérité de la présentation clinique et le succès ou l’échec thérapeutique. <p><p>Objectifs :<p>Ce travail de thèse a pour but d’approfondir les connaissances nécessaires à la maîtrise de la septicémie sur cathéter à S. epidermidis. Il a été développé sur deux axes principaux :(1) une recherche sur les facteurs liés au pathogène, basée sur l’étude phénotypique et génotypique des différences entre les S. epidermidis provenant de trois sous-populations (volontaires sains - personnel soignant - patients avec CLABSI) et sur la compréhension de la source à l’origine de la contamination (peau du patient versus personnel soignant); (2) une approche clinique opérationnelle sur les aspects de prévention et de surveillance des CLABSI.<p><p>Méthodes :<p>Nos travaux de recherche ont porté sur l’épidémiologie moléculaire des S. epidermidis (pulsotypie, PFGE et multi-locus sequence typing, MLST), sur leur antibio-résistance (phénotypique et génotypique), sur la détermination du type de cassette mec (SCCmec typing), sur l’identification de facteurs de virulence [ACME (arginine catabolic mobile element) et ica (intercellular adhesin)] et sur la recherche de la production de biofilm in vitro dans les sous-populations étudiées. <p>Nous avons également discuté les limites des définitions des CLABSI dans une étude comparative et avons investigué, dans une étude multicentrique, la prévention des CLABSI par un programme de monitoring externe des processus de soins de cathéters et de feedback régulier au personnel soignant concernant leurs indicateurs de performance. <p><p>Résultats :<p>Facteurs liés au pathogène :<p>Les souches de S. epidermidis colonisant le personnel soignant sont résistantes à plus <p>d’antibiotiques que celles colonisant les volontaires sains (multisensibles), mais à un moins grand nombre que celles causant des CLABSI (souvent multirésistantes), à l’exception de la résistance à la méticilline. <p>La production de biofilm est sous la dépendance de l’opéron ica mais l’expression de ces gènes est variable, soumise à une régulation complexe. La majorité des S. epidermidis ayant une production importante de biofilm in vitro sont porteurs de l’opéron ica tandis que la majorité des S. epidermidis n’en produisant pas sont ica négatif. Par contre, nous avons observé que les souches de S. epidermidis formant un biofilm in vitro avec une biomasse importante étaient présentes dans les trois sous-populations étudiées. <p>Tant les S. epidermidis commensaux que ceux responsables d’infection présentent une grande diversité génétique par PFGE mais ils se révèlent, après analyse MLST, comme appartenant pour la plupart au même complexe clonal (CC).<p>Nous avons également montré que dans un tiers des cas, les souches de S. epidermidis récoltées sur les mains des soignants dans le même hôpital et au cours de la même période de temps, sont identiques à celles responsables de CLABSI, ce qui soutient l’hypothèse que les soignants peuvent servir de réservoir.<p>Cependant, les présentations cliniques les plus sévères de CLABSI sont dues à des souches de S. epidermidis appartenant à certains MLST séquences types (STs) particuliers :ST2 et SLV (single locus variant) ST54, toutes ica positives, mecA positives et multi-résistantes. Aucune souche présentant ces MLST types n’a été retrouvée sur les mains des soignants, ni chez les volontaires sains. <p><p>Surveillance et prévention :<p>Nous avons démontré que l’intensité de la documentation microbiologique et l’usage de définitions incluant des critères cliniques font varier les densités d’incidence de CLABSI mesurés et donc limitent l’intérêt des comparaisons inter-hospitalières. <p>Nous avons également démontré l’efficacité d’un programme original de prévention de type audit externe des compliances aux processus de soins des cathéters associé à un feedback régulier. En effet, nous avons observé une diminution statistiquement significative de l’incidence des CLABSI dans les unités de soins intensifs mais nous avons également identifié les limites de cette approche.<p><p>Conclusion :<p>La septicémie sur cathéter due à S. epidermidis peut être contrôlée par un programme de prévention en diminuant les risques de contamination tant endo- qu’extra-luminale. Cependant, certains clones de S. epidermidis (ST2 et ST54) particulièrement adaptés à l’environnement hospitalier, combinant virulence et multi-résistance, sont responsables de présentations cliniques sévères de CLABSI. De nouvelles approches basées sur les caractéristiques des souches pathogènes de S. epidermidis et sur la sévérité de la présentation clinique de la CLABSI pourraient permettre le développement de stratégies de prévention et de traitement plus ciblées.<p> / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Nous avons évalué les différents aspects de la synergie entre des antibiotiques classiques et les huiles essentielles de certaines plantes, endémiques du Maroc, sur des bactéries résistantes impliquées dans les infections nosocomiales. Il s’agit de Thymus maroccanus, T. broussonetii, T. pallidus, T. riataraum et Rosmarinus officinalis. La combinaison de ces huiles essentielles avec des antibiotiques a révélé que parmi 80 combinaisons testées, 71% des combinaisons ont montré une synergie totale, 20% un effet synergique partiel et 9% des combinaisons n’ont pas d’effet synergique. De plus, les huiles essentielles de T. maroccanus et T. broussonetii ont pu augmenter considérablement la sensibilité de plusieurs isolats résistant au chloramphénicol. Elles peuvent restaurer la sensibilité au chloramphénicol en produisant une compétition vis-à-vis de son extrusion en bloquant les pompes impliquées dans son efflux. Par ailleurs, l’huile essentielle de T. maroccanus augmentait la perméabilité de la membrane des bactéries étudiées, et favorisait la libération des protéines intracellulaires dans le milieu extérieur. Elle perméabilise à la fois la membrane interne et la membrane externe des bactéries, mais sans causer une dégradation détectable des constituants cellulaires. Des altérations protéiques ont été associées à l'exposition prolongée aux composés naturels testés. Ces altérations se sont traduites par un efflux accru dont l'effet synergique est renforcé par la baisse du niveau de porines qui peuvent être impliquées dans la diffusion passive de ces antimicrobiens naturels, ce qui confère aux bactéries testées une tolérance accrue à ces composés. / We evaluated different aspects of the synergy between conventional antibiotics and essential oils of some Moroccan endemic plants, on resistant bacteria involved in nosocomial infections. These plants were: Thymus maroccanus, T. broussonetii, T. pallidus, T. riataraum and Rosmarinus officinalis. Out of 80 combinations tested between these two essential oils and antibiotics, 71% showed total synergism, 20% had partial synergistic interaction and 9% showed no effect. Combination with carvacrol, the major constituent of T. maroccanus and T. broussonetii, showed also an interesting synergistic effect in combination with ciprofloxacin. Moreover, T. maroccanus and T. broussonetii essential oils increased chloramphenicol susceptibility of several resistant isolates. they could restore sensitivity to chloramphenicol producing a competition to its extrusion by blocking the efflux pumps expressed in the isolates and involved in its efflux. Furthermore, T. maroccanus essential oil increased permeability of studied bacteria membrane, and favoured intracellular proteins release into the external medium. Thymus maroccanus essential oil permeabilized both outer and inner membranes of tested bacteria, but without causing detectable degradation of cellular constituents. Protein alterations have been associated with prolonged exposure to natural compounds tested, an increased efflux associated with a lower level of porins that may be involved in the passive diffusion of these natural antimicrobials, conferring a native protection to bacteria towards these natural compounds.

Les infections associées aux soins représentent un enjeu majeur de santé publique dans le monde. Les bactéries multirésistantes (BMR) sont responsables d’une grande partie de ces infections. Mieux comprendre leur dissémination dans les établissements de soins est indispensable pour élaborer des mesures de contrôle et de prévention.L’objectif de cette thèse est d’utiliser des données détaillées sur les réseaux de contacts interindividuels, couplées à des méthodes de modélisation mathématique, pour étudier la dissémination des BMR à l’hôpital afin d’améliorer leur contrôle. Pour répondre à cette problématique, les données de l’étude i-Bird ont été analysées. Cette étude prospective longitudinale a eu lieu dans l’hôpital maritime de Berck-sur-Mer durant 4 mois en 2009. Pendant cette période, les interactions de proximités entre tous les individus de l’hôpital ont été enregistrées chaque jour grâce à des capteurs RFID (Radio Frequency Identification Devices) et des prélèvements microbiologiques ont été récoltés chaque semaineDans un premier temps, la structure des contacts interindividuels au sein de et entre les différentes catégories d’individus (patient, aide-soignant, infirmier, …) a été analysée. Cette première étude a souligné l’importance des contacts patient-patient en établissement de longue durée. De plus, certaines catégories de personnel hospitalier ont été identifiées comme de potentiels super-propagateurs, tel que les brancardiers et les médecins.Dans un deuxième temps, le rôle du réseau de contacts dans la dissémination de deux espèces (E. coli et K. pneumoniae) d’entérobactéries résistantes aux béta-lactamines à spectre étendue (BLSE) a été étudié. Cette étude a montré que le réseau d’interactions de proximités était suffisant pour expliquer la propagation des KP-BLSE. En revanche, il n’était pas suffisant pour retracer la dissémination des EC-BLSE.La dernière partie de la thèse a été consacrée au développement d’un modèle individu-centré de transmission de BMR à l’hôpital modélisant explicitement les contacts interindividuels. Ce modèle permet d’évaluer l’effet de mesures de contrôle ciblant la structure du réseau de contacts. A titre d’application, les données de l’étude i-Bird ont été utilisées pour simuler la transmission de Staphylococcus aureus résistant à la méticilline (SARM) durant les 4 mois de l’étude. La simulation de procédures de cohorting du personnel dans l’hôpital de Berck-sur-Mer suggère que la mise en place de telles mesures permet de réduire l’acquisition de SARM chez les patients.Cette thèse combine analyse de réseaux, épidémiologie des maladies infectieuses et modélisation dynamique. Elle apporte une meilleure compréhension de la diffusion et du contrôle des BMR dans les hôpitaux de longue durée. De plus, elle apporte un outil innovant, visant à être développé, pour la compréhension et le contrôle de la dissémination des BMR à travers les contacts en milieu hospitalier. / Healthcare-associated infections represent a huge public health issue worldwide. Multidrug resistant bacteria (MDR) are a major cause of these infections. Hence, better understanding their transmission routes in hospital settings is crucial to design efficient control measures.The purpose of this thesis is to use detailed data on interindividual contact networks, associated with mathematical modelling methods, to study MDR spread in hospitals and improve their control. To this end, data collected during the i-Bird study was used. This longitudinal prospective study took place at the Berck-sur-Mer hospital during 4 months in 2009. Close proximity interactions were recorded by the use of RFID (Radio Frequency Identification Devices) sensors everyday. Meanwhile, microbiological swabs were collected weekly.In a first part, interindividual contact patterns within and between each individual categories (patients, nurses, hospital porters, etc.) were analyzed. This first study notably underlined the importance of patient-to-patient contacts in long-term care facilities (LTCF). Moreover, some hospital staff categories, such as hospital porters and physicians, were identified as potential superspreaders based on their contact patterns.In a second part, we investigated the impact of the contact network on the spread of two species of Extended-spectrum beta-lactamases (ESBL) Enterobacteriaceae (E. coli and K. pneumoniae). This work showed that the contact network was an important driver of ESBL-K. pneumoniae dynamics, but not of ESBL-E. coli dynamics over the i-Bird study.The last part of the thesis was dedicated to the development of an agent-based model of MDR spread in hospital settings that explicitly formalizes detailed interindividual contacts. This model allows to assess control measures focused on contact patterns. The model was applied to the i-Bird data; we simulated methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) transmission during the 4-month study over the reported contact network. Using our simations, we evaluated measures associated with hospital staff cohorting and showed it can lead to reduce the MRSA acquisition=.This thesis combines network analysis, epidemiology of infectious diseases and dynamic modeling. It allows a better understanding of MDR spread and control in LTCF. Moreover, it brings an innovative tool, intended to be developed, to understand and control BMR spread through contact networks in hospital settings.