UPThèses

La Borréliose de Lyme est la maladie vectorielle la plus importante dans l’hémisphère nord en termes de prévalence. Elle est causée par des bactéries du genre Borreliella qui sont transmises à l’Homme par l’intermédiaire de morsures de tiques. En Europe, B. afzelii et B. garinii sont deux espèces majeures qui sont fréquemment co-détectées au sein d’une tique, soulevant l’hypothèse de l’existence d’un système leur permettant d’établir des co-infections. Le Quorum Sensing est un système de communication bactérien qui joue un rôle crucial dans le cycle de vie et la virulence des bactéries. Le Quorum Sensing induit par l’autoinducteur-2 (AI-2) permet une communication à la fois intra et inter-espèces. L’un des objectifs de cette thèse a été d’investiguer la présence, la fonctionnalité et le rôle de ce type de communication chez B. afzelii et B. garinii. Les résultats ont montré que ces deux espèces possèdent un système de communication AI-2 dépendant fonctionnel. Le développement d’outils visant à bloquer cette communication a été initié et permettra d’étudier de manière plus précise le rôle du Quorum Sensing dans la virulence des Borreliella ainsi que dans l’établissement de co-infections. En parallèle, la présence de tiques infectées par des Borreliella en Poitou-Charentes a été étudiée pour la première fois. Pour cela, le microbiote bactérien interne de tiques Ixodes ricinus a été étudié par séquençage haut-débit d’amplicons du gène codant l’ARNr 16s. Cette méthode présente l’avantage de permettre la caractérisation du microbiote bactérien dans son ensemble, à la fois les pathogènes mais également les autres genres bactériens. Un microbiote conservé/partagé des tiques analysées a été défini et la présence de séquences assignées à Borreliella spp. a été mise en évidence. Au sein de plusieurs tiques, différentes espèces de Borreliella spp. ont été détectées, indiquant de possibles co-infections.

Les microbiotes intestinal et cutané humains sont deux écosystèmes stables et propres à chaque individu. Néanmoins, il existe dans chacun d’eux, un socle de souches communes, le core microbiote. De nombreux facteurs exogènes, comme les xénobiotiques, peuvent perturber et influencer la composition des microbiotes et provoquer une dysbiose, pouvant participer à plusieurs pathologies. En outre, ces microorganismes peuvent métaboliser, voire dégrader ces composés les rendant ainsi inactifs. Il est donc important de pouvoir mettre en évidence les effets potentiels des xénobiotiques sur les bactéries mais également d’identifier les souches responsables de la métabolisation des composés. Les buts de la thèse ont été la mise en place de modèle de microbiote intestinal et cutané, tout d’abord en individualisant les souches, puis en les regroupant en consortium afin de déterminer i- les effets de différents xénobiotiques sur les microbiotes et ii- l’impact de ces microbiotes sur les molécules testées. Un modèle représentatif du core microbiote intestinal composé de 30 souches ainsi qu’un modèle d’étude des souches individuelles a été en réalisé en microplaque dans un milieu unique. Les résultats ont montré que la croissance des 36 souches en culture unique ainsi que le consortium stabilisé de 30 souches est inhibée majoritairement en présence d’antibiotiques. L’analyse des surnageants de culture (souches uniques ou consortium) par UHPLC-MS/MS a, quant à elle, révélé que des xénobiotiques peuvent être modifiés chimiquement par les bactéries. Concernant le modèle cutané, nous avons mis en évidence que les parabènes n’ont pas d’action sur les staphylocoques du microbiote cutané mais que des modifications de structure de ces perturbateurs endocriniens sont retrouvés en présence de nombreuses souches bactériennes. Sur la base de nos résultats, ce modèle simplifié pourrait permettre à terme de faciliter l’étude de l’impact des xénobiotiques sur certains microbiotes, facilitant certaines étapes du développement de nouvelles thérapies.

Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre de la recherche de nouveaux moyens de lutte contre les bactéries multirésistantes. L’approche suivie est le criblage d’actinobactéries d’origine marine, prédatrices facultatives des bactéries multirésistantes. Les actinobactéries prédatrices ont été isolées à partir des eaux marines de la côte atlantique marocaine. Parmi les 142 prédateurs potentiels, 4 actinobactéries se sont avérées capables de croître en présence de Micrococcus luteus comme seule source de nutriments. En co-culture sur milieu solide, les quatre isolats ont montré une aptitude à croître sur différents types de bactéries (Gram +, Gram-) y compris les bactéries multirésistantes. En monoculture, l’activité antibactérienne sur un milieu riche (Bennett) a été testée via la méthode des disques d’agar. Les isolats d’actinobactéries sélectionnés montrent des spectres d’activité variables. L’étude taxonomique des 4 isolats sélectionnés par l’approche polyphasique a permis de les identifier comme étant des espèces appartenant au genre Streptomyces. La souche S. griseoflavus EMM111 a été retenue pour évaluer sa capacité à détruire par prédation le Staphylococcus aureus résistant à la méticilline. Les acides gras membranaires libérés sous forme d’esters méthyliques par thermochimiolyse couplée à la GC-MS ont permis de caractériser le prédateur et la proie. La co-culture du prédateur et de la proie, suivie pendant 15 jours, induit une augmentation de la quantité totale d’acides gras méthylés biomarqueurs de S. griseoflavus EMM111 mettant ainsi en évidence la prédation. La dernière partie de ce travail a été consacrée à l’extraction des molécules impliquées dans la prédation par la souche S. griseoflavus EMM111. Après fractionnement, plusieurs molécules ont été identifiées parmi lesquelles le di(2-ethylhexyl) phthalate, un composé présentant une activité bactéricide.

Les amibes libres sont des protistes qui colonisent des systèmes aqueux naturels ou artificiels. Certaines souches parmi le genre Acanthamoeba sont responsables de pathologie infectieuse chez l’Homme. Par ailleurs, en réponse à des stress environnementaux, les amibes se différencient en une forme de résistance appelée kyste, les protégeant ainsi contre les conditions de vie défavorable. Les amibes libres sont décrites comme des réservoirs environnementaux pour de nombreux pathogène de l’Homme, telle que la bactérie Legionella pneumophila, agent responsable d’une forme grave de pneumonie : la légionellose. Durant ma thèse, nous nous sommes intéressés aux gènes d’amibes libres pouvant être impliqués dans la biologie de l’amibe, notamment l’enkystement, et lors de l’interaction avec L. pneumophila. Pour cela, plusieurs protéines d’A. castellanii ont été sélectionnées à partir d’une analyse protéomique d’amibes infectées par cette bactérie. La surexpression de ces gènes dans l’amibe n’affecte pas la croissance intracellulaire de L. pneumophila. Cependant, la surexpression de deux de ces gènes inhibe partiellement le processus d’enkystement. L’une d’entre elles, la protéine Erat, a été analysée plus en détails. C’est une N-acétyltransferase-like de la famille des GNATs, d’origine possiblement procaryotique, et dont l’expression est fortement réprimée durant l’enkystement. L’ensemble de ces travaux a permis de développer des outils moléculaires sur le modèle A. castellanii, ainsi que d’améliorer la connaissance sur la physiologie de l’amibe et notamment sur le processus d’enkystement.

Tout au long du processus de transformation et de stockage, les matières premières alimentaires sont susceptibles d’être colonisées par des micro-organismes. On estime que 5 à 10 % de la production alimentaire mondiale est perdue du fait de la prolifération de levures et/ou moisissures au sein de ces matrices. L’industrie laitière est la deuxième filière agro-alimentaire au monde et celle-ci n’est pas épargnée par ces contaminations. Pour résoudre cette problématique et répondre à la demande grandissante des consommateurs visant à éliminer les conservateurs chimiques dans les produits alimentaires, la biopréservation par des ferments bactériens représente la meilleure alternative. Dans cette étude, la capacité antifongique de 18 souches de lactobacilles a été analysée vis-à-vis de la croissance de souches fongiques isolées de produits laitiers contaminés. Quatre souches de Lactobacillus présentant le spectre d’inhibition le plus large ont ainsi été sélectionnées. La caractérisation des molécules antifongiques produites a été réalisée à partir de cultures en milieu MRS, milieu lait et fromages frais, révélant la synergie de l’acide lactique avec d’autres molécules. Ces molécules se sont révélées faiblement produites et correspondent à des acides organiques issus de la dégradation d’acides aminés (acide phényllactique, acide benzoïque, …), des acides gras (C12, C14, C16 saturé ou non, C18 saturé ou non) et des molécules volatiles ou semi-volatiles (diacétyle, acide acétique, …). L’augmentation de l’activité antifongique par surproduction de ces molécules a par la suite été tentée par différentes approches : mutagénèse aléatoire, ajout de précurseurs dans le milieu, etc, malheureusement sans succès.