Search

African trypanosomiasis is a vector parasitic disease which affects many mammals in Africa. Among them, we found Men and livestock. One of the symptoms of this affection in animals is anemia. Unfortunately, we do not know the underlying mechanisms of this anemia. Some proteins, such as phospholipases, could play a key role in the physiopathology. Only three of them have been described. The research team I belonged during my pHD describe the different parasitic phospholipases and determine their function. Since phospholipase activity is greater in more virulent parasites, the notion of redundancy in phospholipase activity remains essential. Using in silico analyzes, I was able to start describing some proteins. Then, I expressed some of them in order to study their activity. Functional and molecular analyzes allowed me to study their function in the parasite and to broaden the field of phospholipase activity in Trypanosoma brucei brucei., La trypanosomiase africaine est une parasitose vectorielle qui touche bon nombre de mammifères en Afrique. Parmi eux, nous pouvons compter les Hommes et les bêtes d’élevage. L’un des symptômes de cette pathologie chez l’animal est l’anémie. On ne connaît hélas pas les mécanismes sous-jacents de cette anémie. Certaines protéines, telles les phospholipases, pourraient jouer un rôle clef dans la physiopathologie. Seulement trois d’entre elles ont été décrites. L’équipe de recherche dans laquelle j’ai fait ma thèse de sciences cherche à décrire les différentes phospholipases parasitaires et déterminer leur fonction. L’activité phospholipase étant plus importante dans les parasites plus virulents, la notion de redondance d’activité reste essentielle. A l’aide d’analyses in silico, j’ai pu commencer la description de certaines protéines. J’en ai ensuite exprimé certaines afin d’étudier leur activité. Des analyses fonctionnelles et moléculaires m’ont permis d’étudier leur fonction dans le parasite et d’élargir le champ de l’activité phospholipase de Trypanosoma brucei brucei.

Positive strand RNA ((+) RNA) viruses share the common capacity to rearrange cellular membranes into vesicular organelles. These membranous compartments referred to as replication organelles (ROs), are seen as providing an appropriate environment recruiting all viral components and cofactors required for replication. Because of their strict necessity for viral replication, these compartments and the molecular mechanisms required for their assembly have generated an intense interest in recent years. Contrasting with the consequential advances made in this field for other (+)RNA viruses, virtually no mechanistic data has been produced on the formation of ROs by Alphaviruses which in the last decade have proven to be medically paramount viruses, especially with the recent spread of Chikungunya virus (CHIKV). CHIKV is a re-emerging virus transmitted by mosquitoes that has caused outbreaks with devastating socio-economic impact in countries where it propagates. Symptoms include high fever and rash, with a significant percentage of patients suffering of long-term, often incapacitating, joint pain. Currently there is no vaccine or anti-viral treatment for this virus.CHIKV ROs appear as 50-60 nm electron translucent bulb-shaped spherules resulting from negative curvature at the plasma membrane. Inside these compartments, the replication machinery is anchored to the membrane through the direct interaction of the non-structural protein 1 (nsP1) with the lipid bilayer. When expressed as an isolated protein nsP1 dramatically remodels cellular membranes into filopodia-like protrusions. Therefore, this designated nsP1 as a critical factor in cellular membrane reshaping observed during infection. In this context, the aim of this thesis, with nsP1 at its centerpiece, is to characterize nsP1 interactions with cellular membranes and to define their functional consequences on viral replication. In this investigation, we have demonstrated the role of host cell lipid metabolism in nsP1 membrane anchoring and viral infection. Our results indicate that fatty acid synthesis is required for viral life cycle and favors nsP1 interaction with membranes. We also provide the very first information on the role of unsaturated fatty acids in Alphavirus replication. In-depth studies on the role of cholesterol revealed that palmitoylated nsP1 anchored CHIKV non-structural proteins to cholesterol-rich microdomains with functional consequences on replication. Finally, we have identified nsP1 interactome in order to identify host-cofactors required for the membrane deformation induced by this viral protein. Taken together, this thesis provides new information on nsP1/membrane lipids and host cofactors interplay. This work will allow the further comprehension of the mechanisms behind membrane deformation observed during Alphavirus replication., Les virus à ARN de polarité positive (ARN(+)) partagent la capacité de réorganiser les membranes cellulaires en organelles vésiculaires. Ces compartiments, appelés organelles de réplication (OR), fournissent un environnement approprié permettant d’héberger la machinerie de réplication virale, ses cofacteurs cellulaires et les ARN viraux néo-synthétisés. En raison de leur rôle indispensable à la réplication virale, ces compartiments et les mécanismes moléculaires nécessaires à leur assemblage ont suscité un réel intérêt ces dernières années. Alors que des progrès significatifs ont été réalisés dans ce domaine pour d’autres virus à ARN(+), peu de données relatives au mécanisme de formation des ORs des Alphavirus ont été produites. Ces virus ont pourtant été associés à des enjeux majeurs de santé publique au cours de la dernière décennie, en particulier avec la propagation récente du virus Chikungunya (CHIKV). CHIKV est en effet un virus réémergent transmis par les moustiques et à l’origine d’épidémies ayant des conséquences socio-économiques dévastatrices dans les pays où il se propage. Les symptômes se caractérisent par une forte fièvre et une éruption cutanée, avec un pourcentage significatif de patients qui souffrent de douleurs articulaires à long terme, souvent invalidantes. À l’heure actuelle, il n’existe aucun vaccin ou traitement antiviral pour ce virus.Les OR de CHIKV se présentent comme des sphérules de 50 à 60 nm résultant d’une courbure négative de la membrane plasmique. À l’intérieur de ces compartiments, la machinerie de réplication est ancrée à la membrane par l’interaction directe de la protéine non structurale 1 (nsP1) avec la bicouche lipidique. Cette protéine virale, exprimée de façon isolée, conduit à des déformations membranaires de type filopodes. Ainsi, nsP1 apparait comme un acteur majeur du remodelage membranaire au cours de l’infection par les Alphavirus. Dans ce contexte, le but de cette thèse, centrée sur nsP1, est de caractériser les interactions de nsP1 avec les membranes cellulaires et de définir les conséquences fonctionnelles de ces interactions dans la réplication virale. Nous avons mis en évidence le rôle du métabolisme lipidique dans l’ancrage membranaire de nsP1 et dans l’infection virale. Nos résultats indiquent que la production d’acides gras est nécessaire au cycle infectieux et favorise l’interaction de nsP1 avec les membranes. Ils mettent en évidence le rôle complètement nouveau des acides gras insaturés dans l’étape de réplication des Alphavirus. Nous avons également démontré l’affinité de la forme palmitoylée de nsP1 pour les microdomaines lipidiques riches en cholestérol de la membrane plasmique. Nous avons établi les conséquences fonctionnelles de cette affinité sur la localisation des autres protéines non structurales et sur la réplication virale. Enfin, nous avons défini l’interactome fonctionnel de nsP1, de façon à identifier les cofacteurs cellulaires pouvant contribuer aux déformations membranaires induites par cette protéine virale. Ce travail permet de mieux comprendre les mécanismes de déformation membranaires observés au cours de l’infection par les Alphavirus.

Chlamydia trachomatis (CT) is a sexually transmitted bacteria responsible for cervicitis, urethritis, and pelvic inflammatory diseases leading to subsequent tubal infertility and ectopic pregnancies. It is the most frequent sexually transmitted infection worldwide, including in France. Epidemiological data indicate that the incidence rate is increasing despite the implementation of control measures, which motivates the revision of current screening strategies. The vaginal microbiota could play a major role in preventing sexually transmitted infections through ecological competition and metabolites, such as lactic acid production. The vaginal microbiota corresponds to a fine-tuned equilibrium likely to be modified by exposures such as sexual practices, hygiene practices, antibiotics but also presence of pathogens. The overall objective of this thesis is to study the association in this triangle composed of external exposures, vaginal microbiota and CT infection, through the study of the vaginal microbiota composition and dynamics. We aimed at answering these questions: are there biomarkers of CT infection in the vaginal microbiota? Are the vaginal microbiota composition and structure modified by CT infection and antibiotic consumption? What are the exposures associated with perturbations of the vaginal microbiota? To answer these questions, the first step consisted of a state of the art to estimate the association between vaginal microbiota and CT infection in the literature, as well as three other clinically relevant sexually transmitted infections, and to evaluate the role of several factors in the observed heterogeneity between studies. In a second step, we estimated this association using molecular characterization of the vaginal microbiota in two studies in France and in the United States. We showed that Lactobacillus iners-dominated communities (CST III) and Lactobacillus-deprived communities (CST IV) were over-represented among CT-positive women. By studying the vaginal microbiota after azithromycin treatment and CT clearance in the American study, we showed that the vaginal microbiota did not evolve towards an optimal state, suggesting that women may stay at risk of CT reinfections. Finally, in two longitudinal studies using frequent sampling in the United States, we studied exposures associated with incidence and clearance of a CST IV. We showed that when the vaginal microbiota was not dominated by L. iners, menses was the main factor associated with incidence and clearance of a CST IV, while for women whose vaginal microbiota is dominated by L. iners, menses but also lubricant use, douching, ethnic origins, age and condomless vaginal sex were associated with CST IV incidence and/or clearance. Therefore, this thesis allowed on the one hand to confirm the association between Lactobacillus-deprived vaginal microbiota and CT infection using genome sequencing, and on the other hand to single out L. iners from other Lactobacillus spp. and to evaluated the risk associated with CST III. By enabling a better understanding of the natural history of CT and of the vaginal microbiota dynamics, we hope to contribute to improving strategies for the control of CT infection and other STIs. The innovative potential of the project lies in the use of molecular methods, which allows refining of our approach of health management by integrating individual predisposition to sexually transmitted infections, thus paving the way for personalized medicine., Chlamydia trachomatis (CT) est une bactérie sexuellement transmissible responsable d’infections génitales hautes pouvant conduire à une infertilité tubaire ou à des grossesses extra-utérines. C’est l’infection sexuellement transmissible la plus fréquente dans le monde, y compris en France. Les données épidémiologiques indiquent que l’incidence de cette infection est en augmentation malgré les mesures de contrôle mises en place, ce qui motive la révision des recommandations actuelles de dépistage de l’infection à CT. Le microbiote vaginal pourrait jouer un rôle majeur dans la prévention des IST via la compétition écologique et la production de métabolites, dont l’acide lactique. Le microbiote vaginal correspond à un équilibre dynamique fragile et susceptible d’être modifié par un ensemble d’expositions, parmi lesquelles les pratiques sexuelles et d’hygiène intime, l’exposition aux antibiotiques mais aussi la présence de pathogènes. L’objectif général de cette thèse est d’étudier ce triangle d’associations entre expositions, microbiote vaginal et infection par CT, à travers l’étude de la composition et de la dynamique du microbiote vaginal. Nous avons cherché à répondre aux questions suivantes : existe-t-il des marqueurs de l’infection par CT au niveau du microbiote vaginal ? La composition et la structure du microbiote vaginal sont-elles modifiées par l’infection par CT et la prise d’antibiotiques ? Quels sont les expositions associées à des perturbations du microbiote vaginal ? Une première étape a consisté à réaliser un état de l’art et d'estimer l’association entre microbiote vaginal et infection par CT dans la littérature, ainsi que pour trois autres IST d’importance clinique, et à évaluer le rôle de plusieurs facteurs dans l’hétérogénéité des mesures d’association observées. Dans un second temps, nous avons estimé cette association en s'appuyant sur la caractérisation moléculaire du microbiote vaginal, dans deux études en France et aux Etats-Unis. Nous avons montré qu’il y avait une surreprésentation des communautés bactériennes dominées par Lactobacillus iners (CST III) et de celles dépourvues de Lactobacillus spp. (CST IV) chez les femmes infectées par CT. En étudiant l’évolution du microbiote vaginal dans l’étude américaine, après traitement par azithromycine et clairance de CT, nous avons montré que le microbiote vaginal ne parvenait pas à évoluer vers un état optimal. Ce résultat laisse supposer qu’il persiste après traitement un risque vis-à-vis des réinfections. Enfin, dans deux études longitudinales à échantillonnage fréquent aux Etats-Unis, nous avons étudié les expositions associées à l’incidence et à la clairance d’un CST IV. Nous avons montré que lorsque le microbiote vaginal n’était pas dominé par L. iners, les facteurs associés à l’incidence d’un CST IV et à sa clairance étaient essentiellement les menstruations, tandis que chez les femmes dont le microbiote vaginal est dominé par L. iners, les menstruations mais aussi l’usage de lubrifiant, les douches vaginales, l’origine ethnique, l’âge et les rapports sexuels non protégés étaient associés à l’incidence d’un CST IV ou à sa clairance. Ainsi, ce travail de thèse a permis d'une part de confirmer l’association entre microbiote vaginal dépourvu de Lactobacillus et infection par CT en population en s'appuyant sur le séquençage génomique, et d'autre part de distinguer l’espèce L. iners des autres espèces de Lactobacillus et d’évaluer le risque associé au CST III. En permettant une meilleure compréhension de l’histoire naturelle de CT et des dynamiques du microbiote vaginal, nous espérons proposer des pistes pour améliorer les stratégies de contrôle de l’infection par CT et d’autres IST. Le potentiel innovant du projet réside dans l’usage de méthodes moléculaires nous permettant d’affiner notre approche de la santé en intégrant la prédisposition individuelle aux infections sexuellement transmissibles, ainsi ouvrant la voie vers la médecine personnalisée.

The main objective of this thesis is to study the mechanisms related to the pathogenicity of V. tapetis. For this purpose, we developed 2 research axes. The first one aimed at studying the virulence of V. tapetis by answering the following 2 issues: What are the genes involved in the virulence of V. tapetis? and Are there host-specific markers of the virulence of V. tapetis? The second research axis concerned pathogen-host interactions and addressed the following 2 issues: What are the genes expressed during infection in the host? and What are the modulations in the animal associated with pH and temperature during infection? The main findings of this thesis are: (i) V. tapetis, in the context of BRD, induces a down expression of genes involved in the immune response anda deregulation of genes involved in the stabilization and synthesis of actin filaments (ii) This pathogen also induces a decrease in lysosomal activity on exposed hemocytes (iii) The effect of V. tapetis on the actin cytoskeleton and on the decrease in lysosomal activity is independent of the type IV secretion system (T4SS) (iv) The type IV secretion system (T4SS) is involved in the development of BRD but is not essential to induce this disease (v) In the context of BRD and of the loss of hemocyte adhesions properties in vitro, V. tapetis is able to modulate the pH of extrapallial fluids, respectively in the first days and hours of infection (vi) Finally, the "strains typing" approach based on MALDITOF makes it possible to discriminate between V. tapetis strains according to their pathogenicity with regard to Manila clam., L’objectif principal de cette thèse est d’étudier les mécanismes liés au pouvoir pathogène de V. tapetis.Pour cela, nous avons développé 2 axes de recherche. Le premier axe vise à étudier la virulence de V. tapetis en répondant aux 2 problématiques suivantes : Quels sont les gènes impliqués dans la virulence de V. tapetis ? et Existe-t-il des marqueurs hôtes-spécifiques de la virulence de V. tapetis ? Le second axe de recherche concerne l’interaction hôte pathogène et répond aux 2 problématiques suivantes : Quels sont les gènes exprimés lors de l’infection chez l’hôte ? et Quelles sont les modulations au sein de l’animal associées au pH et à la température lors de l’infection ?Les principales découvertes de cette thèse sont : (i) La bactérie V. tapetis, dans le cadre de la MAB, induit une sous expression des gènes impliqués dans la réponseimmunitaire et une dérégulation des gènes impliqués dans la stabilisation et la synthèse des filaments d’actine (ii) Ce pathogène induit également une diminution de l’activité lysosomale sur les hémocytes exposés (iii) L’effet de V. tapetis sur le cytosquelette d’actine et sur la diminution de l’activité lysosomale est indépendante du système de sécrétion de type IV (T4SS) (iv) Le système de sécrétion de type IV (T4SS) est impliqué dans le développement de la MAB mais n’est pas essentiel pour induire cette affection(v) Dans le cadre de la MAB et de la perte des adhérences des hémocytes in vitro, V. tapetis est capable de moduler le pH des fluides extra-palléaux, respectivement dans les premiers jours et premières heures de l’infection (vi) Enfin, l’approche de « strains typing » basée sur la technique MALDI-TOF permet de discriminer les souches de V. tapetis en fonction de leur pouvoir pathogène vis à vis de la palourde japonaise.

Leptospirosis is a bacterial zoonosis caused by Leptospira and affecting 1 million people each year worldwide and mainly in tropical areas such as Reunion Island. Usual presentations encompass flu-like syndrome to multiorgan failure with mortality rate between 5 to 10%. To date, pathophysiology in humans is poorly understood, notably the capacity of innateimmunity to mount a robust response to clear pathogen or to induce tissue damages and contributing to disease severity. Our study aimed at assessing the role of innate immune cells and molecules within the first days of leptospiral infection.Using blood samples, we performed quantitative and qualitative assessment of circulating innate immune cells from leptospirosis cases and healthy controls. The first study explored the levels of gamma-delta T-cells (γδT-cells), a subset of unconventional T cells with innate immune functions. Gamma-delta T cells were found deeply decreased and levels wereinversely correlated to bacterial burden and liver damage. The second study focused on membrane bound receptors indicative of activation and tissue migration ability of neutrophil polymorphonuclear cells: CD15, CD11b, and CD182. Although neutrophil rates were high in leptospirosis cases, the levels of studied receptors were either lower (CD15) or identical to healthy controls (CD11b, CD182). In addition, only low levels of interleukin-8, a key chemokine for neutrophils, was detected in patients. Lastly, we ascertained the plasmatic levels of several shed cell adhesion molecules notably expressed by endothelial cells. The levels of soluble E-selectin and ICAM-1 were significantly increased compared to controls, while P-selectin level was lower. We did not find any correlation with disease severity or organ failure. This finding indicates that endothelial cell may be activated but further experiments are warranted to explain the functional impact of our findings. Altogether, our results add to the field of knowledge of leptospirosis pathophysiology, and in particular the implication of key innate immune cells at the stage of plasmatic bacterial dissemination. Our findings will support the view that there is an inappropriate immune response to Leptospira., La leptospirose est une zoonose causée par les bactéries du genre Leptospira. Elle touche près de 1 million d'individus par an dans le monde entier et sévit à l'état endémique dans les pays au climat tropical tel que La Réunion. Les manifestations habituelles sont variables d'un individu à l'autre et englobent une simple fièvre jusqu'aux défaillances poly-viscérales avec mortalité dans 5 à 10% des cas. Sa physiopathologie est encore mal comprise, en particulier la part que joue une réponse immunitaire inappropriée dans la genèse des manifestations graves qui surviennent en quelques heures, et avant la mise en place d'une réponse immunitaire adaptative propre à éliminer le microorganisme. Si l'échappement de la bactérie au système du complément est bien documenté, le rôle des acteurs cellulaires du système immunitaire inné reste à étayer. Notre étude avait donc pour objectif d'explorer l'immunopathologie de la leptospirose humaine dans la phase initiale de l’infection. Notre méthodologie s'est appuyée principalement sur des analyses quantitatives et qualitatives des acteurs cellulaires du système immunitaire inné à partir de prélèvements sanguins en phase précoce de la maladie, et comparaison avec la phase de convalescence et des sujets contrôles. Dans un premier temps nous avons montré qu'une population particulière de lymphocytes T impliquée dans la réponse immune innée, les lymphocytes Tγδ, avaient un taux abaissé et que cette baisse était corrélée à la charge bactérienne ainsi qu'à l’intensité de l'atteinte hépatique classiquement retrouvée lors de la leptospirose. Dans un deuxième temps, nous avons analysé les polynucléaires neutrophiles circulants dont le taux augmente d’autant plus que la maladie est sévère, mais sans pour autant présenter de modification de certains marqueurs d’activation ou de recrutement tissulaire (CD15, CD11b, CD182). Une des principales chimiokines des neutrophiles, l'interleukine 8, était à taux peu élevés. Les derniers travaux concernent les principales formes solubles issues des molécules membranaires impliquées dans le processus de recrutement/diapédèse leucocytaire. Nous retrouvons de manière isolée une forte élévation des formes solubles d'E-sélectine et ICAM-1 qui sont notamment exprimées par les cellules endothéliales. Ces augmentations n'étaient pas corrélées aux marqueurs de gravité de la maladie. La signification biologique de cette élévation n’est pas encore connue lors de la leptospirose. L'ensemble de nos données permet d’apporter des informations nouvelles sur des acteurs du système immunitaire inné présents dans le compartiment vasculaire lors de la leptospirose humaine. Cette réponse immunitaire semble inadaptée pour permettre une clairance du pathogène au stade de dissémination hématogène.

Leptospirosis is a bacterial zoonosis caused by Leptospira and affecting 1 million people each year worldwide and mainly in tropical areas such as Reunion Island. Usual presentations encompass flu-like syndrome to multiorgan failure with mortality rate between 5 to 10%. To date, pathophysiology in humans is poorly understood, notably the capacity of innateimmunity to mount a robust response to clear pathogen or to induce tissue damages and contributing to disease severity. Our study aimed at assessing the role of innate immune cells and molecules within the first days of leptospiral infection.Using blood samples, we performed quantitative and qualitative assessment of circulating innate immune cells from leptospirosis cases and healthy controls. The first study explored the levels of gamma-delta T-cells (γδT-cells), a subset of unconventional T cells with innate immune functions. Gamma-delta T cells were found deeply decreased and levels wereinversely correlated to bacterial burden and liver damage. The second study focused on membrane bound receptors indicative of activation and tissue migration ability of neutrophil polymorphonuclear cells: CD15, CD11b, and CD182. Although neutrophil rates were high in leptospirosis cases, the levels of studied receptors were either lower (CD15) or identical to healthy controls (CD11b, CD182). In addition, only low levels of interleukin-8, a key chemokine for neutrophils, was detected in patients. Lastly, we ascertained the plasmatic levels of several shed cell adhesion molecules notably expressed by endothelial cells. The levels of soluble E-selectin and ICAM-1 were significantly increased compared to controls, while P-selectin level was lower. We did not find any correlation with disease severity or organ failure. This finding indicates that endothelial cell may be activated but further experiments are warranted to explain the functional impact of our findings. Altogether, our results add to the field of knowledge of leptospirosis pathophysiology, and in particular the implication of key innate immune cells at the stage of plasmatic bacterial dissemination. Our findings will support the view that there is an inappropriate immune response to Leptospira., La leptospirose est une zoonose causée par les bactéries du genre Leptospira. Elle touche près de 1 million d'individus par an dans le monde entier et sévit à l'état endémique dans les pays au climat tropical tel que La Réunion. Les manifestations habituelles sont variables d'un individu à l'autre et englobent une simple fièvre jusqu'aux défaillances poly-viscérales avec mortalité dans 5 à 10% des cas. Sa physiopathologie est encore mal comprise, en particulier la part que joue une réponse immunitaire inappropriée dans la genèse des manifestations graves qui surviennent en quelques heures, et avant la mise en place d'une réponse immunitaire adaptative propre à éliminer le microorganisme. Si l'échappement de la bactérie au système du complément est bien documenté, le rôle des acteurs cellulaires du système immunitaire inné reste à étayer. Notre étude avait donc pour objectif d'explorer l'immunopathologie de la leptospirose humaine dans la phase initiale de l’infection. Notre méthodologie s'est appuyée principalement sur des analyses quantitatives et qualitatives des acteurs cellulaires du système immunitaire inné à partir de prélèvements sanguins en phase précoce de la maladie, et comparaison avec la phase de convalescence et des sujets contrôles. Dans un premier temps nous avons montré qu'une population particulière de lymphocytes T impliquée dans la réponse immune innée, les lymphocytes Tγδ, avaient un taux abaissé et que cette baisse était corrélée à la charge bactérienne ainsi qu'à l’intensité de l'atteinte hépatique classiquement retrouvée lors de la leptospirose. Dans un deuxième temps, nous avons analysé les polynucléaires neutrophiles circulants dont le taux augmente d’autant plus que la maladie est sévère, mais sans pour autant présenter de modification de certains marqueurs d’activation ou de recrutement tissulaire (CD15, CD11b, CD182). Une des principales chimiokines des neutrophiles, l'interleukine 8, était à taux peu élevés. Les derniers travaux concernent les principales formes solubles issues des molécules membranaires impliquées dans le processus de recrutement/diapédèse leucocytaire. Nous retrouvons de manière isolée une forte élévation des formes solubles d'E-sélectine et ICAM-1 qui sont notamment exprimées par les cellules endothéliales. Ces augmentations n'étaient pas corrélées aux marqueurs de gravité de la maladie. La signification biologique de cette élévation n’est pas encore connue lors de la leptospirose. L'ensemble de nos données permet d’apporter des informations nouvelles sur des acteurs du système immunitaire inné présents dans le compartiment vasculaire lors de la leptospirose humaine. Cette réponse immunitaire semble inadaptée pour permettre une clairance du pathogène au stade de dissémination hématogène.

A mini-transposon affording unmarked, stable mutagenesis in mycoplasmas was modified to allow gene expression. This tool was first used for the development of fluorescence expression for stable and innocuous whole mycoplasma cell labelling. For this purpose, the fluorescent proteins GFP2, mCherry, mKO2 and mNeonGreen were introduced as chromosomal tags in the phylogenetically distant species Mycoplasma mycoides subsp. mycoides (Mmm) and Mycoplasma bovis (M. bovis), resulting in the unprecedented observation of red and green fluorescent mycoplasma colonies in the two species, with no apparent cytotoxicity. Equivalent fluorescence expression levels were quantified by flow cytometry in both species, suggesting that these tools can be broadly applied in mycoplasmas. These fluorescent mycoplasmas were then used to compare the adhesion, invasion and persistence of the two species in different bovine cells. They notably confirmed that M. bovis shows a higher adhesion and proliferation capacity to the inert culture surface and higher adhesion to embryonic lung epithelial cells, which it invades. It also shows an increased resistance to elimination by macrophages. However, fluorescent Mmm were also detected inside the phagocytes 72h post-infection, even at a low MOI. Finally, the expression vector was used to assess the possible use of mycoplasmas as vaccine vectors. For this purpose, we introduced the H gene of the “peste des petits ruminants” virus, already used in effective recombinant vaccines, in a caprine mycoplasma as proof-of-concept of a mycoplasma-based multivalent vaccine. However, despite the detection of specific mRNA, the expression of the viral protein could not be evidenced using a highly a sensitive peptide detection technique by mass spectrometry, so this prove of concept could not be delivered. Still, the fluorescence expression tools developed in this study are suitable for host-pathogen interaction studies and offer innumerable perspectives for the functional analysis of mycoplasmas both in vitro and in vivo., Un mini-transposon qui permet une mutagénèse stable et non marquée a été modifié pour permettre l’expression de gènes chez les mycoplasmes. Cet outil a tout d’abord été utilisé pour le développement de mycoplasmes fluorescents. Pour ce faire, les protéines mCherry, mKO2 et mNeonGreen ont été insérées dans le chromosome de deux espèces de mycoplasmes phylogénétiquement distants : Mycoplasma mycoides subsp. mycoides (Mmm) et Mycoplasma bovis (M. bovis). Cette insertion a permis l’observation sans précédent de colonies fluorescentes vertes et rouges chez les deux espèces et ce, sans toxicité apparente. De plus, des niveaux de fluorescence équivalents ont été quantifiés par cytométrie en flux chez les deux espèces, ce qui suggère que l’outil développé peut être largement utilisé chez les mycoplasmes. Ces mycoplasmes fluorescents ont ensuite été utilisés pour effectuer des études d’adhésion, d’invasion et de persistance de ces deux espèces de mycoplasmes avec différents types cellulaires bovins. Ces analyses ont confirmé que M. bovis présente de meilleures capacités d’adhésion et prolifération au support de culture, ainsi qu’aux cellules embryonnaires épithéliales qu’il envahi. Il présente aussi une meilleure résistance à la l’élimination par les macrophages. Néanmoins, Mmm a aussi été détecté à l’intérieur des macrophages après 72 heures d’infection, et ce, même à des MOI faibles et en présence de concentrations bactériostatiques d’antibiotique. Ensuite, le système d’expression a été utilisé pour tester la possibilité d’utiliser les mycoplasmes en tant que vecteurs vaccinaux. Le gène de la protéine H du virus de la peste des petits ruminants, utilisé avec succès dans des vaccins recombinants, a été inséré dans un mycoplasme caprin comme preuve de concept d’un vaccin multivalent. Cependant, malgré la détection d’ARNm spécifique, l’expression de la protéine virale n’a pas été mise en évidence, et ce, malgré le recours à une technique très sensible de détection par spectrométrie de masse. La preuve de concept n’a donc pas pu être réalisée. Pour conclure, les systèmes d’expression de gènes de fluorescences développés dans ces travaux sont bien adaptés aux études d’interaction hôte-pathogène et offrent une multitude de perspectives pour l’analyses fonctionnelle chez les mycoplasmes in vitro et in vivo..

F. graminearum is one of the main causal agents of the fusarium head-blight (FHB), a cereal disease leading to head necrosis, in addition to grain and food/feed contamination by stable and toxic metabolites. Recent observations refer to an increase of pathogenicity, questioning efficiency and durability of current management practices. In order to anticipate this evolution, we must bring a deeper characterization of the currently existing diversity. Six new genomes of F. graminearum were sequenced, and 243,000 genetic variations have been identified and characterized. Seventy seven percent of the total number of the variants was located within 32% of the genome, delineating highly polymorphic islands. These islands are enriched with probable effectors linked to Fusarium’s pathogenicity. The construction and the genotyping on 1,300 molecular markers of a recombinant population have enabled the development of the first high-density genetic map of the species. The remarkable correlation between polymorphism and recombination rate highlighted the 'two-speed' genome organization of this pathogen. Finally, the integration of these data through a quantitative genetic approach allowed the discovery of one quantitative trait locus, likely to affect the gene FgVeA, and responsible for 90% of the observed variation of aggressiveness and mycotoxin production. These results are discussed in the light of F. graminearum’s adaptive potential and evolution.; Le champignon Fusarium graminearum est l'un des principaux agents responsables de la fusariose des épis, une maladie nécrosante des céréales associée à une contamination des grains et des aliments par des mycotoxines. De récentes observations suggèrent une évolution de l’agressivité des populations de ce pathogène, questionnant l’efficacité et la durabilité des moyens de luttes actuels. Mieux anticiper cette évolution nécessite une meilleure caractérisation de la diversité phénotypique et génotypique existante entre souches. Six nouveaux génomes de F. graminearum ont été séquencés et ont permis l’identification et la caractérisation de 243 000 variations génétiques. La majorité de ces variants (77%) est concentrée dans des îlots de polymorphisme, représentant 32% du génome et enrichis en probables effecteurs liés à la pathogénicité de F. graminearum. La construction d’une population recombinante, et son génotypage avec 1 300 marqueurs moléculaires, ont permis le développement de la première carte génétique à haute-densité de l’espèce. La corrélation entre le taux de recombinaison et le polymorphisme a mis en évidence une organisation « à deux-vitesses » du génome de cette espèce. Finalement, l’intégration de ces données dans une approche de génétique quantitative a permis l’identification d’un locus polymorphe, affectant le gène FgVeA, et responsable de 90% de la variation d’agressivité et de la production de mycotoxine observée. Les différents résultats obtenus durant ces travaux font l’objet d’une discussion générale sur le potentiel adaptatif et d’évolution de ce pathogène.

C. trachomatis is an obligate intracellular Gram-negative bacteria and a human pathogen. It is the most prevalent cause of sexually transmitted diseases of bacterial origin and a leading cause of preventable blindness in the developing world. During their biphasic developmental cycle the bacteria remains in a membrane-bounded cellular compartment called an inclusion. Using a type 3 secretion system (T3SS) they translocate effector proteins inside the cytosol of the cell to promote its survival and multiplication.The aim of the PhD was to study the function of CT622, a hypothetic protein from C. trachomatis. We showed that CT622 is an effector protein from the T3SS and that it is secreted early during the infection. We identified a bacterial protein that binds to CT622, and we showed that it acts as a chaperone, stabilizing CT622 and enhancing its secretion. We obtained bacteria lacking CT622 expression, thus demonstrating that CT622 is not essential for bacterial growth in vitro. However, preliminary studies indicate that in the absence of CT622 bacterial development is delayed and T3SS is defective.We identified several molecules interacting with CT622: geranylgeranyl diphosphate, Rab39 and Atg16L1 proteins. Future work will aim at understanding how these identified interactions, or other bacterial or cellular partners still to be discovered, contribute to the establishment of a niche favorable to bacterial development.; C. trachomatis est une bactérie Gram-négative intracellulaire obligatoire et un pathogène humain. Première cause de maladie sexuellement transmissible d'origine bactérienne, elle est également responsable, dans les pays en développement, d'infections oculaires pouvant conduire à la cécité (trachome). Son cycle de développement bi-phasique a lieu au sein d'un compartiment appelé inclusion. Grâce à un système de sécrétion de type 3 (SST3), Chlamydia sécrète des protéines dans le cytosol de la cellule afin de promouvoir sa survie et sa multiplication. Ces protéines sont désignées sous le terme d'effecteurs.

Mycoplasma hominis is involved in urogenital tract infections, neonatal infections or disseminated infections particularly in immunocompromised patients. Mycoplasmas have no cell wall and their membrane is the main interface mediating the interaction between the mycoplasma and its environment. Lipoproteins that are anchored to the extracellular side of the plasma membrane are known to induce the maturation of human dendritic cells (hDCs), to stimulate the pro-inflammatory cytokine production by hDCs and to polarize the adaptive immune system. We studied the interaction of M. hominis PG21 with hDCs in order to assess the lipoproteins that can induce the stimulation of hDCs, to determine the lipoproteins that are regulated upon interaction of the mycoplasma with the host cell and to evaluate the innate host cell response. Using a double extraction strategy with two non-denaturing detergents, Sarkosyl then Triton X-114, and separation by SDS-PAGE, we found that 20 lipoproteins may induce the secretion of IL-23 by the hDCs, especially the MHO_4720 lipoprotein. We showed that a synthetic lipopeptide corresponding to the N-terminus part of the MHO_4720 lipoprotein can stimulate the hDCs in a dose-dependent manner. Using qRT-PCR for the evaluation of the transcriptional regulation of the 48 lipoprotein-coding genes of M. hominis PG21, we also determined that 21 lipoproteins were upregulated upon 4h and 24h of contact of M. hominis with hDCs. Finally, the hDC innate immune response was evaluated by PCR array and ELISA. We observed a caspase 5-dependent production of IL- 1β corresponding to the activation of an inflammasome., Mycoplasma hominis est une bactérie opportuniste qui peut être responsable d’infections du tractus urogénital, d’infections néonatales ou d’infections disséminées notamment chez les patients immunodéprimés. La membrane des mycoplasmes constitue l’interface d’interaction directe avec le milieu extérieur en raison de l’absence de paroi. Cette membrane contient de nombreuses lipoprotéines qui ont le pouvoir d’activer des cellules dendritiques humaines (hDCs), d’induire la production de cytokines et de polariser le système immunitaire adaptatif. Nous avons étudié l’interaction de M. hominis PG21 avec les hDCs en nous penchant d’une part sur la fraction du mycoplasme qui active les hDCs et d’autre part sur la réponse immunitaire innée des hDCs. Apres avoir déterminé les lipoprotéines contenues dans un extrait TX-114 de M. hominis PG21, nous avons enrichi en lipoprotéines bioactives une fraction de vésicules membranaires du mycoplasme par une double extraction utilisant deux détergents non dénaturants, le Sarkosyl puis le Triton X-114. Apres séparation par SDS-PAGE, nous avons identifié vingt lipoprotéines qui pourraient entrainer la sécrétion d’IL-23 par les hDCs, notamment la lipoprotéine MHO_4720. Un lipopeptide synthétique correspondant à la fraction N-terminale de MHO_4720 est capable de stimuler les hDCs. En analysant les variations transcriptionnelles des gènes codant pour les 48 lipoprotéines de M. hominis PG21 par qRT-PCR, nous avons également déterminé que 21 lipoprotéines sont surexprimées après 4h ou 24h de contact entre le mycoplasme et les hDCs. Enfin, la réponse cellulaire a été évaluée par PCR array et ELISA. Nous avons observé l’activation d’inflammasome(s) par la mise en évidence de la production d’IL-1β dépendant de la caspase 5.

Mycoplasma hominis is involved in urogenital tract infections, neonatal infections or disseminated infections particularly in immunocompromised patients. Mycoplasmas have no cell wall and their membrane is the main interface mediating the interaction between the mycoplasma and its environment. Lipoproteins that are anchored to the extracellular side of the plasma membrane are known to induce the maturation of human dendritic cells (hDCs), to stimulate the pro-inflammatory cytokine production by hDCs and to polarize the adaptive immune system. We studied the interaction of M. hominis PG21 with hDCs in order to assess the lipoproteins that can induce the stimulation of hDCs, to determine the lipoproteins that are regulated upon interaction of the mycoplasma with the host cell and to evaluate the innate host cell response. Using a double extraction strategy with two non-denaturing detergents, Sarkosyl then Triton X-114, and separation by SDS-PAGE, we found that 20 lipoproteins may induce the secretion of IL-23 by the hDCs, especially the MHO_4720 lipoprotein. We showed that a synthetic lipopeptide corresponding to the N-terminus part of the MHO_4720 lipoprotein can stimulate the hDCs in a dose-dependent manner. Using qRT-PCR for the evaluation of the transcriptional regulation of the 48 lipoprotein-coding genes of M. hominis PG21, we also determined that 21 lipoproteins were upregulated upon 4h and 24h of contact of M. hominis with hDCs. Finally, the hDC innate immune response was evaluated by PCR array and ELISA. We observed a caspase 5-dependent production of IL- 1β corresponding to the activation of an inflammasome., Mycoplasma hominis est une bactérie opportuniste qui peut être responsable d’infections du tractus urogénital, d’infections néonatales ou d’infections disséminées notamment chez les patients immunodéprimés. La membrane des mycoplasmes constitue l’interface d’interaction directe avec le milieu extérieur en raison de l’absence de paroi. Cette membrane contient de nombreuses lipoprotéines qui ont le pouvoir d’activer des cellules dendritiques humaines (hDCs), d’induire la production de cytokines et de polariser le système immunitaire adaptatif. Nous avons étudié l’interaction de M. hominis PG21 avec les hDCs en nous penchant d’une part sur la fraction du mycoplasme qui active les hDCs et d’autre part sur la réponse immunitaire innée des hDCs. Apres avoir déterminé les lipoprotéines contenues dans un extrait TX-114 de M. hominis PG21, nous avons enrichi en lipoprotéines bioactives une fraction de vésicules membranaires du mycoplasme par une double extraction utilisant deux détergents non dénaturants, le Sarkosyl puis le Triton X-114. Apres séparation par SDS-PAGE, nous avons identifié vingt lipoprotéines qui pourraient entrainer la sécrétion d’IL-23 par les hDCs, notamment la lipoprotéine MHO_4720. Un lipopeptide synthétique correspondant à la fraction N-terminale de MHO_4720 est capable de stimuler les hDCs. En analysant les variations transcriptionnelles des gènes codant pour les 48 lipoprotéines de M. hominis PG21 par qRT-PCR, nous avons également déterminé que 21 lipoprotéines sont surexprimées après 4h ou 24h de contact entre le mycoplasme et les hDCs. Enfin, la réponse cellulaire a été évaluée par PCR array et ELISA. Nous avons observé l’activation d’inflammasome(s) par la mise en évidence de la production d’IL-1β dépendant de la caspase 5.

Legionella pneumophila is an opportunistic bacterium that emerges from the environment after multiplication in protozoans and can accidentally infect human alveolar macrophages leading to a severe pneumonia, the legionellosis. The L. pneumophila ability to survive within host-cells is strictly dependent on the Dot/Icm Type 4 Secretion System that translocates a large repertoire of effectors into the host cell cytosol. Deciphering the individual contribution of each bacterial protein translocated by the Dot/Icm system in the L. pneumophila infectious cycle remains a major challenge to understand the molecular basis of Legionella virulence. My works contribute to this objective by characterizing the cellular pathway targeted by the protein kinase LegK2. Interaction and phosphorylation assays identified the actin nucleator ARP2/3 complex as the target of LegK2. Following the LegK2 addressing to the vacuole surface after its translocation into host cytosol, LegK2- ARP2/3 interplay inhibits the actin polymerization on the phagosome. This inhibition allows Legionella to decrease the late endosome/lysosome trafficking towards the phagosome and promotes the phagosome evasion from endocytic degradation pathway. LegK2-ARP2/3 interplay highlights an original mechanism of virulence wherein the local actin cytoskeleton remodeling of host cell allows bacteria to hijack the vesicles trafficking in order to escape host-cell defenses; Legionella pneumophila est une bactérie opportuniste qui émerge de l'environnement après multiplication dans des amibes et peut infecter accidentellement les macrophages alvéolaires humains, provoquant une pneumonie sévère, la légionellose. La capacité de L. pneumophila à survivre dans ses cellules hôtes est strictement dépendante du système de sécrétion de type 4 Dot/Icm, qui sécrète un large répertoire d'effecteurs dans le cytosol de l'hôte. Identifier la contribution individuelle de chaque protéine bactérienne sécrétée par le système Dot/Icm, dans le cycle infectieux de L. pneumophila reste un enjeu majeur pour comprendre les bases moléculaires de la virulence des légionelles. Mes travaux de thèse participent à cet objectif en caractérisant la voie cellulaire ciblée par la protéine kinase LegK2. Des tests d'interaction et de phosphorylation ont identifié le complexe nucléateur d'actine ARP2/3 comme cible de LegK2. Suite à l'adressage de LegK2 à la surface de la vacuole après sa translocation dans le cytosol de l'hôte, l'interaction LegK2-ARP2/3 inhibe la polymérisation d'actine sur le phagosome. Cette inhibition permet à Legionella de diminuer le trafic des endosomes tardifs et/ou des lysosomes vers le phagosome et favorise ainsi l'évasion du phagosome à la voie de dégradation endocytique. L'interaction LegK2-ARP2/3 met en évidence un mécanisme original de virulence dans lequel le remodelage local du cytosquelette d'actine de la cellule hôte permet à la bactérie de manipuler le trafic vésiculaire pour échapper aux défenses de l'hôte

Le virus du syndrome reproducteur et respiratoire porcin (VSRRP) est un pathogène d’importance dans l’industrie porcine et est responsable d’importantes pertes économiques. Il n’existe pas d’antiviral efficace contre celui-ci. Il a récemment été mis en évidence que le surnageant de culture d’Actinobacillus pleuropneumoniae, l’agent étiologique de la pleuropneumonie porcine, possédait une activité antivirale in vitro contre le VSRRP dans la lignée cellulaire SJPL. Les objectifs de mon projet sont (i) d’étudier les mécanismes cellulaires menant à l’activité antivirale causée par le surnageant de culture d’A. pleuropneumoniae, et (ii) de caractériser les molécules actives présentes dans le surnageant de culture d’A. pleuropneumoniae. Dans un premier temps, des analyses de protéome ont été effectuées et ont permis d’observer que le surnageant de culture modulait la régulation du cycle cellulaire. Dans le but d’analyser le cycle cellulaire des cellules SJPL, la cytométrie en flux a été utilisée et a permis de démontrer que le surnageant de culture induisait un arrêt du cycle cellulaire en phase G2/M. Deux inhibiteurs de la phase G2/M ont alors été utilisé. Il s'est avéré que ces inhibiteurs avaient la capacité d’inhiber le VSRRP dans les cellules SJPL. Enfin, la spectrométrie de masse a été utilisée dans le but de caractériser les molécules actives présentes dans le surnageant de culture d’A. pleuropneumoniae et d’identifier deux molécules. Ce projet a permis de démontrer pour la première fois qu’A. pleuropneumoniae est capable de perturber le cycle cellulaire et que ce dernier était un élément important dans l’effet antiviral contre le VSRRP., Porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) is the most important pathogen in the swine industry and causes important economic losses. No effective antiviral drugs against it exist. It was recently reported that the culture supernatant of Actinobacillus pleuropneumoniae, the causative agent of porcine pleuropneumonia, possesses an antiviral activity in vitro against PRRSV in SJPL cells. The objectives of this project were (i) to identify the mechanism behind the antiviral activity displayed by A. pleuropneumoniae, and (ii) to characterize the active molecules present in the culture supernatant. Proteomic analyses were first conducted and demonstrated the culture supernatant ability to induce modulations of the cell cycle regulation. In order to determine the SJPL cell cycle, flow cytometry analyses were performed and demonstrated that the culture supernatant induced a G2/M-phase cell cycle arrest. Two G2/M-phase cell cycle inhibitors were then used and their ability to inhibit PRRSV infection in SJPL cells was demonstrated. Finally, in order to characterize the active molecules present in the A. pleuropneumoniae culture supernatant, mass spectrometry was used and two molecules were identified. This is the first study demonstrating the A. pleuropneumoniae ability to disrupt cell cycle and the cell cycle importance to the inhibitory activity against PRRSV.

Oyster production is the main aquaculture activity in France and is dominated by the rearing of Crassostrea gigas. In the aquatic ecosystems where the species is grown, bacteria of the genus Vibrio are found to be dominant. Two Vibrio species, V. splendidus and V. aestuarianus, are frequently associated with Crassostrea gigas summer mortality episodes. The aims of this work were to study Vibrio-oyster interactions and their modulations according to virulence mechanisms and to genetic and physiological parameters of the host. Using specific, sensitive and quantifying diagnostic tools developed in this study, as well as standardized experimental infection trials, some components of the virulence of Vibrio strains and host susceptibility were delineated and the dynamics of Vibrio infection characterized through pathogenesis studies.The study of the specific diversity of bacterial strains isolated during summer mortality events, on broad temporal and spatial scales, revealed an epidemiological association of the group V. splendidus and the species V. aestuarianus. Because a correlation has been observed between pathogenicity and metalloprotease activity, a predictive phenotypic test of virulence was developed. Exploration of the synergy phenomenon between the pathogenicity of the two strains observed in experimental co-injection led to the characterisation of a system of quorum sensing controlling the production and transcriptional expression of the gene encoding metalloprotease Vsm and Vam at the intraspecific (V. splendidus) and interspecific level (V. splendidus/V. aestuarianus).The statistical analysis of mortality kinetics in half-sib diploid and triploid families subjected to experimental vibriosis by co-infection revealed an increased susceptibility of oysters during the period of active gametogenesis. The triploid oysters subjected to this same experimental infection did not show any significant advantage. The existence of a genetic basis for oyster susceptibility to experimental vibriosis was illustrated by the evaluation of the susceptibilities of fourteen families of the fifth generation (G5) from a program of divergent selection carried out within the MOREST oyster summer mortality research project. This study also allowed the description of co-infections involving the herpes OsHV-1 virus and V. aestuarianus, suggesting multi-etiologic summer mortalities. A pathogenesis study on V. splendidus and V. aestuarianus, performed by cohabitation, was used to explore interactions between C. gigas and pathogenic Vibrio (V. splendidus and V. aestuarianus), or non pathogenic Vibrio found naturally in the endogenous flora of the oyster hemolymph or in the water of the aquaria. This new approach demonstrated a fast transmission of pathogenic Vibrio between infected oysters and sentinels, in less than two hours. Moreover, a significant early and transient disturbance of the defence response of the host was revealed at the transcriptional level during the first six hours of cohabitation. The differential loads of pathogenic and commensal Vibrio in oysters suggest the existence of discriminatory mechanisms, leading to a specificity of the response aiming to eliminate pathogenic Vibrio and maintain a potentially beneficial endogenous bacterial flora in C. gigas.; L’ostréiculture, dominée par l’élevage de l’huître creuse Crassostrea gigas, représente plus de 70% du chiffre d’affaire réalisé par l’aquaculture française. Au sein des écosystèmes aquatiques, les bactéries appartenant au genre Vibrio forment l’un des groupes bactériens les plus abondamment représentés. Deux espèces, Vibrio splendidus et Vibrio aestuarianus, sont fréquemment associées et de façon récurrente, à des mortalités sévissant dans les élevages d’huître creuse Crassostrea gigas, le plus souvent en période estivale. Ce travail de thèse avait pour objectifs d’étudier des interactions Vibrio-huître et leurs modulations en fonction de la virulence des pathogènes et des paramètres génétiques et physiologiques de l’hôte. Le développement d’outils de détection et de quantification sensibles et spécifiques et la maîtrise de protocoles d’infection expérimentale à Vibrio ont permis d’explorer des mécanismes de virulence, d’étudier la variabilité de la sensibilité des huîtres à ces Vibrio et de caractériser la pathogenèse. L’étude de la diversité spécifique des souches bactériennes isolées dans un contexte de mortalité estivale sur une large échelle de temps et d’espace a permis de montrer la prédominance épidémiologique du groupe V. splendidus et de l’espèce V. aestuarianus associée aux épisodes de mortalité estivale de C. gigas en France. Une corrélation ayant été observée entre pouvoir pathogène et activité métalloprotéasique, un test phénotypique prédictif de la virulence des souches a été proposé. L’exploration du phénomène de synergie dans la pathogénicité des deux souches observé en co-injection expérimentale a conduit à la mise en évidence de l’existence d’un système de quorum sensing régulant aux niveaux intraspécifique (V. splendidus) et interspécifique (V. splendidus/V. aestuarianus) la production et l’expression au niveau transcriptionnel des gènes codant les métalloprotéases Vsm et Vam des deux souches étudiées. L’analyse statistique des cinétiques de mortalité obtenues chez des familles de demi-frères diploïdes et triploïdes soumises à un protocole de co-infection standardisée révèle une sensibilité accrue des huîtres à cette vibriose expérimentale, en période de gamétogenèse active. Les huîtres triploïdes soumises à cette même infection expérimentale n’ont présenté aucun avantage significatif. L’existence d’une base génétique de la sensibilité des huîtres aux vibrioses expérimentales a été illustrée par l’évaluation des sensibilités de quatorze familles de la cinquième génération (G5) issue du programme de sélection divergente réalisée dans le cadre de MOREST. Cette étude a également permis la description de co-infections à herpès virus OsHV-1 et V. aestuarianus suggérant une multi-étiologie des phénomènes de mortalité estivale. Une étude de pathogenèse à V. splendidus et V. aestuarianus réalisée par cohabitation a visé l’exploration des interactions liant l’huître creuse C. gigas et les Vibrio virulents, V. splendidus et V. aestuarianus, ou non virulents présents naturellement dans la flore endogène de l’hémolymphe ou dans l’eau des aquariums. Cette nouvelle approche a permis de mettre en évidence la rapidité de transmission des Vibrio virulents des huîtres infectées aux huîtres sentinelles en moins de deux heures, accompagnée d’une perturbation significative, précoce et transitoire de la réponse immunitaire de l’hôte au niveau transcriptionnel au cours des six premières heures de cohabitation. La prise en charge différentielle des Vibrio pathogènes et des Vibrio commensaux par l’huître suggère l’existence de mécanismes conduisant à une spécificité des réponses de l’huître visant l’élimination des Vibrio pathogènes et le maintien d’une flore vibrionacée endogène probablement bénéfique pour C. gigas.

Oyster production is the main aquaculture activity in France and is dominated by the rearing of Crassostrea gigas. In the aquatic ecosystems where the species is grown, bacteria of the genus Vibrio are found to be dominant. Two Vibrio species, V. splendidus and V. aestuarianus, are frequently associated with Crassostrea gigas summer mortality episodes. The aims of this work were to study Vibrio-oyster interactions and their modulations according to virulence mechanisms and to genetic and physiological parameters of the host. Using specific, sensitive and quantifying diagnostic tools developed in this study, as well as standardized experimental infection trials, some components of the virulence of Vibrio strains and host susceptibility were delineated and the dynamics of Vibrio infection characterized through pathogenesis studies.The study of the specific diversity of bacterial strains isolated during summer mortality events, on broad temporal and spatial scales, revealed an epidemiological association of the group V. splendidus and the species V. aestuarianus. Because a correlation has been observed between pathogenicity and metalloprotease activity, a predictive phenotypic test of virulence was developed. Exploration of the synergy phenomenon between the pathogenicity of the two strains observed in experimental co-injection led to the characterisation of a system of quorum sensing controlling the production and transcriptional expression of the gene encoding metalloprotease Vsm and Vam at the intraspecific (V. splendidus) and interspecific level (V. splendidus/V. aestuarianus).The statistical analysis of mortality kinetics in half-sib diploid and triploid families subjected to experimental vibriosis by co-infection revealed an increased susceptibility of oysters during the period of active gametogenesis. The triploid oysters subjected to this same experimental infection did not show any significant advantage. The existence of a genetic basis for oyster susceptibility to experimental vibriosis was illustrated by the evaluation of the susceptibilities of fourteen families of the fifth generation (G5) from a program of divergent selection carried out within the MOREST oyster summer mortality research project. This study also allowed the description of co-infections involving the herpes OsHV-1 virus and V. aestuarianus, suggesting multi-etiologic summer mortalities. A pathogenesis study on V. splendidus and V. aestuarianus, performed by cohabitation, was used to explore interactions between C. gigas and pathogenic Vibrio (V. splendidus and V. aestuarianus), or non pathogenic Vibrio found naturally in the endogenous flora of the oyster hemolymph or in the water of the aquaria. This new approach demonstrated a fast transmission of pathogenic Vibrio between infected oysters and sentinels, in less than two hours. Moreover, a significant early and transient disturbance of the defence response of the host was revealed at the transcriptional level during the first six hours of cohabitation. The differential loads of pathogenic and commensal Vibrio in oysters suggest the existence of discriminatory mechanisms, leading to a specificity of the response aiming to eliminate pathogenic Vibrio and maintain a potentially beneficial endogenous bacterial flora in C. gigas.; L’ostréiculture, dominée par l’élevage de l’huître creuse Crassostrea gigas, représente plus de 70% du chiffre d’affaire réalisé par l’aquaculture française. Au sein des écosystèmes aquatiques, les bactéries appartenant au genre Vibrio forment l’un des groupes bactériens les plus abondamment représentés. Deux espèces, Vibrio splendidus et Vibrio aestuarianus, sont fréquemment associées et de façon récurrente, à des mortalités sévissant dans les élevages d’huître creuse Crassostrea gigas, le plus souvent en période estivale. Ce travail de thèse avait pour objectifs d’étudier des interactions Vibrio-huître et leurs modulations en fonction de la virulence des pathogènes et des paramètres génétiques et physiologiques de l’hôte. Le développement d’outils de détection et de quantification sensibles et spécifiques et la maîtrise de protocoles d’infection expérimentale à Vibrio ont permis d’explorer des mécanismes de virulence, d’étudier la variabilité de la sensibilité des huîtres à ces Vibrio et de caractériser la pathogenèse. L’étude de la diversité spécifique des souches bactériennes isolées dans un contexte de mortalité estivale sur une large échelle de temps et d’espace a permis de montrer la prédominance épidémiologique du groupe V. splendidus et de l’espèce V. aestuarianus associée aux épisodes de mortalité estivale de C. gigas en France. Une corrélation ayant été observée entre pouvoir pathogène et activité métalloprotéasique, un test phénotypique prédictif de la virulence des souches a été proposé. L’exploration du phénomène de synergie dans la pathogénicité des deux souches observé en co-injection expérimentale a conduit à la mise en évidence de l’existence d’un système de quorum sensing régulant aux niveaux intraspécifique (V. splendidus) et interspécifique (V. splendidus/V. aestuarianus) la production et l’expression au niveau transcriptionnel des gènes codant les métalloprotéases Vsm et Vam des deux souches étudiées. L’analyse statistique des cinétiques de mortalité obtenues chez des familles de demi-frères diploïdes et triploïdes soumises à un protocole de co-infection standardisée révèle une sensibilité accrue des huîtres à cette vibriose expérimentale, en période de gamétogenèse active. Les huîtres triploïdes soumises à cette même infection expérimentale n’ont présenté aucun avantage significatif. L’existence d’une base génétique de la sensibilité des huîtres aux vibrioses expérimentales a été illustrée par l’évaluation des sensibilités de quatorze familles de la cinquième génération (G5) issue du programme de sélection divergente réalisée dans le cadre de MOREST. Cette étude a également permis la description de co-infections à herpès virus OsHV-1 et V. aestuarianus suggérant une multi-étiologie des phénomènes de mortalité estivale. Une étude de pathogenèse à V. splendidus et V. aestuarianus réalisée par cohabitation a visé l’exploration des interactions liant l’huître creuse C. gigas et les Vibrio virulents, V. splendidus et V. aestuarianus, ou non virulents présents naturellement dans la flore endogène de l’hémolymphe ou dans l’eau des aquariums. Cette nouvelle approche a permis de mettre en évidence la rapidité de transmission des Vibrio virulents des huîtres infectées aux huîtres sentinelles en moins de deux heures, accompagnée d’une perturbation significative, précoce et transitoire de la réponse immunitaire de l’hôte au niveau transcriptionnel au cours des six premières heures de cohabitation. La prise en charge différentielle des Vibrio pathogènes et des Vibrio commensaux par l’huître suggère l’existence de mécanismes conduisant à une spécificité des réponses de l’huître visant l’élimination des Vibrio pathogènes et le maintien d’une flore vibrionacée endogène probablement bénéfique pour C. gigas.

Bacterial multi-drug resistance is of major concern in the case of clinic. One of the resistance mecanisms used by bacteria is the efflux of noxious compounds out of the cell thanks to inner membran proteins called efflux pumps. This proteins belong to five families (MFS, RND, MATE, SMR and ABC) and can function in close association with two partners (periplasmic protein and outer membrane protein) to form a canal. In our new research axis based on the study of the drug resistance of the bacterium Legionella pneumophila, we conducted a bioinformatical approach to identify efflux pumps proteins coded by the sequenced genome of three strains (strains Lens, Paris and Philadelphia). Our goal was to study the role of this proteins in Legionella drug resistance and in its virulence. The bioinformatic approach data allowed us to choose one or several genes coding for potential efflux pump components for genetic invalidation by an homologousrecombination strategy. The bacterial mutants were exposed to different noxious compounds in order to know ifthe target genes invalidated were implicated in the efflux of drugs. One of this mutants, strain MF201, which isdeleted for the gene encoding a protein homologous to E. coli TolC protein, revealed to be 2 to 16 times moresensitive to the drug tested compared to the wild-type strain. Furthermore, this mutant showed an importantvirulence defect in Acanthamoeba castellanii, Dictyostelium discoideum and U937 macrophages. This first resultsmeans that the TolC-like protein of Legionella could be a key factor in host-pathogen interaction and stronglysuggests a link between multi-drug resistance and virulence. We also initiated a transcriptomic approach to studyefflux pump genes expression in order to understand their role during the infectious cycle of Legionella., La multi-résistance aux drogues des bactéries est un problème majeur en clinique. L’un des mécanismes de résistance consiste à effluer les composés toxiques hors de la cellule grâce à des protéines de la membrane interne nommées pompes d’efflux. Ces protéines appartiennent à cinq familles (MFS, RND, MATE, SMR et ABC) et peuvent fonctionner en association avec deux autres types de protéines (protéine du périplasme et protéine de la membrane externe) pour former un canal. Dans le cadre d’une thématique de recherche basée sur l’étude des mécanismes de résistance auxdrogues de la bactérie pathogène Legionella pneumophila, une approche bioinformatique menée sur lesgénomes de trois souches séquencés (souches Lens, Paris et Philadelphia) a permis d’identifier des protéinespouvant participer à l’efflux. Notre but a été de vérifier l’implication de ces protéines dans la résistance auxdrogues et dans la virulence de Legionella en ciblant un ou plusieurs gènes codant pour des composants desystèmes d’efflux. Pour inactiver les gènes, nous avons choisi une stratégie de recombinaison homologue. Lesrecombinants ont été testés pour leur sensibilité à des composés toxiques afin de voir si les gènes ciblés jouentun rôle dans l’efflux d’E. coli. Un de ces mutants, le mutant MF201, altéré pour le gène codant pour une protéinehomologue à TolC chez E. coli s’est avéré être 2 à 16 fois plus sensible aux drogues testées comparé à lasouche sauvage. De plus, ce mutant présente un défaut important de virulence dans Acanthamoeba castellanii,Dictyostelium discoideum et les macrophages U937. Ce premier résultat implique que la protéine TolC-like deLegionella aurait un rôle clef dans la relation hôte pathogène et sous-tend un lien entre multi-résistance auxdrogues et virulence. Par ailleurs une étude de l’expression des gènes codant pour des pompes à efflux a étéinitiée afin de comprendre leur rôle au cours du cycle infectieux de Legionella.

National audience; Listeria monocytogenes, l’espèce bactérienne responsable de la listériose, a la capacité de franchir trois barrières au cours de l’infection chez l’homme : la barrière intestinale, la barrière hémato-encéphalique et la barrière maternofœtale. C’est un micro-organisme intracellulaire facultatif1 capable de survivre et de se multiplier dans les cellules phagocytaires, et d’induire son internalisation dans les cellules non phagocytaires, notamment les cellules d’origine épithéliale humaines. Il a été proposé que cette capacité d’infecter les cellules non phagocytaires confère à Listeria monocytogenes son triple tropisme pour le tissu intestinal, le système nerveux central et l’unité fœtoplacentaire [1, 2]. Des études menées in vitro ont permis d’identifier les mécanismes moléculaires de l’internalisation de L. monocytogenes dans les cellules épithéliales. L’in-ternaline (InlA), lorsqu’elle est ancrée à la surface des bactéries, reconnaît un récepteur exprimé à la surface de la cellule hôte, qui est un marqueur de différenciation épithéliale, la E-cadhérine [3, 4]. Cette interaction est spécifique d’espèce, l’internaline reconnaissant la E-cadhérine humaine, mais ne reconnaissant pas la E-cadhérine murine [5]. Cette observation a conduit à la mise en évidence du rôle crucial du 16e acide aminé de la E-cadhérine mature, qui est une proline chez les espèces permissives (homme, cobaye, lapin, ovins, bovins) et un acide glutamique chez les espèces non permissives (souris, rat). L’étude par diffraction des rayons X de la structure tridimensionnelle du complexe internaline/E-cadhérine humaine a permis de démontrer que la proline 16 de la E-cadhérine humaine est absolument nécessaire à la formation de ce complexe moléculaire [6]. Dans un modèle murin transgénique exprimant la E-cadhérine humaine, spécifiquement dans les entérocytes, L. monocytogenes acquiert la capacité de traverser la barrière intestinale avec une grande efficacité, démontrant le rôle crucial du couple internaline/E-cadhérine au cours de l’étape initiale de l’infection [7]. Ces résultats expérimentaux ne permettent cependant pas d’affirmer que l’internaline joue un rôle dans l’espèce humaine. De plus, ils ne permettaient pas de savoir si l’internaline joue un rôle dans la traversée des barrières maternofœtale et hémato-encéphalique qui comportent, comme la barrière intestinale, des cellules exprimant la E-cadhérine.