Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Antibiorésistants“

L'évolution a façonné une variété de mécanismes utilisés par les pathogènes humains pour coloniser l'hôte. Chez les bactéries, cette colonisation est assistée par des systèmes de sécrétion. La modulation de ces systèmes bactériens est essentielle pour le développement de thérapies antivirulences ciblant les pathogènes antibiorésistants. Les méthodes computationnelles fournissent des stratégies rationnelles pour élucider les mécanismes qui gouvernent ces systèmes et guider la conception d'inhibiteurs.Cette thèse explore plusieurs aspects de deux systèmes bactériens, les systèmes de sécrétion de type 6 et le système de sécrétion de type 2 (SST6 et SST2). La structure, l'inhibition et l'évolution de ces deux systèmes ont été étudiées en combinant des méthodes d'analyse de séquences et de modélisation moléculaire. Tout d'abord, j'ai conçu un inhibiteur de l'assemblage du SST6, qui a été validé expérimentalement. Deuxièmement, j'ai examiné un SST6 non canonique via la cooccurrence de gènes, et la modélisation de protéines. Troisièmement, j'ai modélisé un filament SST2 complet pour étudier son mécanisme de sécrétion. Quatrièmement, j'ai analysé le réseau d'interaction p-p obtenu à partir de cellules bactériennes entières. Enfin, pour étudier l'évolution des systèmes de sécrétion, j'ai introduit SOMseq, une nouvelle méthode qui permet de visualiser l'évolution des gènes dans un graphique en trois dimensions et estimer la coévolution des gènes. En conclusion, ces résultats montrent comment la synergie entre les efforts informatiques et expérimentaux est utile pour comprendre la complexité des systèmes bactériens et pour concevoir des thérapies de façon efficace
Evolution has shaped a variety of mechanisms employed by pathogens to colonize the host. In bacteria, this colonization is assisted by secretion systems, which are composite machines that translocate virulence factors to the extracellular space or directly into target cells. Regulating these bacterial systems is essential for developing antivirulence therapeutics to respond against antibiotic-resistant pathogens. Computational methods provide rational strategies to decipher the detailed mechanisms governing these systems and guide the design of inhibitors.This thesis explores several aspects of two bacterial systems, the type 6 and the type 2 secretion systems (T6SS and T2SS). The structure, inhibition, and evolution of these two systems were studied by combining sequence analysis and molecular modeling methods. First, based on the accumulated structural information on T6SS, I designed an inhibitor for the complex assembly, which was experimentally validated. Second, I examined a non-canonical T6SS via genes co-occurrence, sequence motif analysis, and protein modeling. Third, I modeled a complete T2SS filament to study its secretion mechanism. Fourth, I analyzed the protein-protein interaction network obtained from entire bacterial cells. Finally, to study the evolution of the secretion systems, I introduced SOMseq, a novel method used to visualize gene evolution in a compact three-dimensional (3D) graph and estimate gene coevolution. In conclusion, these results show how continuous feedback between computational and experimental efforts is essential for understanding the complexity of bacterial systems and efficiently designing therapeutics

Depuis quelques années, des Toxi-Infections Alimentaires Collectives causées par la contamination de produits frais, comme les laitues, par des bactéries pathogènes entériques (Salmonella, Escherichia coli productrice de shigatoxines -ou STEC-) apparaissent de plus en plus nombreuses. La présence de ces bactéries dans cet environnement inhabituel est un risque sanitaire émergent majeur, d'autant plus que les bactéries entériques, pathogènes ou non, présentent fréquemment des résistances aux antibiotiques. Afin d’étudier la persistance des bactéries antibiorésistantes ou pathogènes sur des laitues, la caractérisation de plasmides de résistance portés par des souches de E. coli issues d’environnements aquatiques contaminés a été réalisé pour, par la suite, étudier leur implication potentielle dans l’adhésion des souches-hôtes sur différentes variétés de laitues. L’étude de la survie et de l’adhésion de souches de E. coli environnementales et de laboratoire, transformées avec les plasmides d’intérêt, sur de jeunes plants de laitues a permis de mettre en évidence trois points : 1) plus le temps de contact entre bactéries et feuilles augmente et moins la survie bactérienne est importante ; 2) il existe une différence de survie et d’adhésion selon les variétés de laitues étudiées ; 3) il existe une différence de survie et d’adhésion entre les souches de laboratoire et les souches environnementales, ces dernières étant en meilleur état métabolique et montrant une adhésion plus importante durant les 11-12 jours d’expérimentation. Après ces constatations de persistance des E. coli antibiorésistantes en conditions contrôlées, des études en champs sur 4 exploitations maraîchères normandes, possédant des itinéraires techniques différents, ont été réalisées. La recherche de pathogènes entériques, Salmonella et STEC, a été effectuée sur les laitues et une recherche de E. coli, témoin de contamination fécale, a été réalisée sur les laitues ainsi que dans l’eau d’irrigation d’un des sites. Les résultats révèlent une qualité microbiologique satisfaisante des parcelles étudiées (selon l’arrêté européen N°2073/2005) bien que des E. coli aient été régulièrement retrouvées au niveau des laitues, dont certaines antibiorésistantes. L’analyse de l’eau d’irrigation a montré la présence continue de E. coli, dont des souches présentant des profils d’antibiorésistance communs à ceux retrouvés sur les laitues, montrant que l’eau d’irrigation est l’une des sources critiques de contamination des végétaux en champs
In recent years, foodborne diseases caused by fresh products contaminated, such as lettuce, with enteric pathogenic bacteria (Salmonella, Shigatoxin-producing Escherichia coli-or STEC-) increasingly. The presence of these bacteria in this unusual environment is a major emerging health risk, especially since enteric bacteria, whether pathogenic or not, are frequently resistant to antibiotics. To study the persistence of antibiotic-resistant or pathogenic bacteria on lettuce, the characterization of resistance plasmids carried by E. coli strains from contaminated aquatic environments was carried out in order to study their potential involvement in adhesion of host strains on different varieties of lettuce. The study of the survival and adhesion of environmental and laboratory E. coli strains, transformed with the plasmids of interest, on young lettuce plants allowed to highlight three points: 1) more time contact between bacteria and leaves increases and less bacterial survival is important; 2) there is a difference in survival and adhesion depending on the varieties of lettuce studied; 3) there is a difference in survival and adhesion between laboratory strains and environmental strains, the latter being in better metabolic state and showing greater adhesion during the 11-12 days of experimentation. After the persistence of antibiotic-resistant E. coli strains under controlled conditions, field studies on 4 Normandy vegetable farms, with different technical itineraries, were carried out. The search for enteric pathogens, Salmonella and STEC, was carried out on lettuce and a search for E. coli, a control of fecal contamination, was realized on the lettuce as well as in the irrigation water of one of the sites. The results reveal a satisfactory microbiological quality of the agricultural plots studied (according to the European decree N ° 2073/2005) although E. coli strains were regularly found at the lettuce level, including some antibiotic resistant. Analysis of the irrigation water showed the continued presence of E. coli strains, including strains with common antimicrobial resistance profiles to those found on lettuce, showing that irrigation water is one of the critical sources of plant contamination in the field

Les salmonelles d'origine alimentaire continuent de représenter une menace majeure pour la santé publique, en particulier celles d'origine avicole. Ces dernières années, une tendance à la hausse de la résistance aux antimicrobiens (AMR) chez les salmonelles a été remarqué en raison de la mauvaise utilisation des antimicrobiens. Pour trouver des alternatives à ce problème émergent, des probiotiques, en particulier Lactobacilli sp., ont été proposés. Les données sur les salmonelles dans l’industrie avicole libanaise étant rares, cette étude a été menée pour déterminer la prévalence des salmonelles à différents stades de la chaîne de production des poulets de chair et de poules pondeuses, l’antibiorésistance et leurs profils moléculaires. En outre, l'activité probiotique de souches aviaires de Lactobacillus indigènes a été testée contre les salmonelles. Le criblage de l'activité anti-salmonelle, de l'innocuité notamment de l'antibiorésistance, et des propriétés probiotiques de surface des souches de lactobacilles a également été effectué. Sur une période de 3 ans, les échantillons de matières fécales ont été collectés par la méthode de la pédichiffonnette dans des fermes libanaises locales (n = 237), tandis que la viande de volaille a été collectée dans des abattoirs (n = 134) et sur le marché (n = 1907). En parallèle, des échantillons de caeca (n = 115) et de peaux de cou (n = 115) ont été collectées dans deux grands abattoirs. Les résultats ont mis en évidence une forte prévalence de Salmonella chez les volailles. En tenant compte de tous les échantillons, une grande diversité de sérotypes a été identifiée, avec une prédominance de Salmonella Infantis (32,9%), Salmonella Enteritidis (28,4%) et Salmonella Kentucky (21,4%) avec une antibiorésistance élevée dans tous les isolats de Salmonella. La résistance la plus importante a été observée chez neuf souches de S. Kentucky résistantes à la ciprofloxacine (CIPR) et à la céphalosporine à spectre étendu (ESC). Ces souches ont été génétiquement caractérisées par séquençage du génome entier (WGS). Les résultats ont montré, pour la première fois au Liban, un cas de détection et de dissémination du S. Kentucky ST198 hautement résistant. La méthode PFGE a montré la présence d’un clone persistant de S. Enteritidis (80% des souches) commun entre les souches aviaires et humaines. Des profils génomiques ainsi que des phénotypes de résistance aux antimicrobiens similaires ont été détectés entre les fermes, les abattoirs et le marché, suggérant la circulation et la transmission de clones identiques tout au long de la chaîne alimentaire et des poules pondeuses Les résultats du criblage des probiotiques potentiels montrent que quatre espèces de Lactobacillus ont été identifiées : L. reuteri (n = 22, 44%), L. salivarius (n = 20, 40%), L. fermentum (n = 2, 4%) et L. crispatus (n = 1, 2%) et deux Enterococcus fecalis. Huit lactobacilles ont été choisies en fonction de leur capacité d'hydrophobicité et de leur capacité d'auto/coagrégation pour un test ultérieur d’adhérence. L'attachement des souches de lactobacilles variait de 0,53 à 10,78%. L. salivarius A30 / i26 et 16 / c6 et L. reuteri 1 / c24 présentant la capacité d'adhérence la plus élevée ont été évaluées pour leur capacité à rivaliser et à exclure l'agent pathogène du site d'adhésion sur la lignée cellulaire caco-2. Il a été démontré que L. salivarius 16 / c6 excluait fortement l’adhésion des trois sérotypes de Salmonella à des niveaux significatifs
Foodborne Salmonella continues to be a major threat for public health, especially from poultry origin. In recent years, an increasing trend of antimicrobial resistance (AMR) in Salmonella sp. was noticed due to the misuse of antimicrobials. To find alternatives to this emerging problem, probiotics, particularly Lactobacilli sp., has been proposed. Since data on Salmonella in the Lebanese poultry industry is scarce, this study was conducted to determine the prevalence of Salmonella at different stages of the broiler production chain and layer flocks in addition to their antibiotic resistance profile and molecular patterns. In addition, the probiotic activity of native poultry-derived Lactobacillus strains was tested against the most relevant and drug resistant Salmonella sp. Screening of Lactobacillus strains for anti-Salmonella activity, safety such as antibio-resistance and surface probiotic properties was also done. Over a period of 3 years, feces samples were collected by a sock method from local Lebanese farms (n=237), while poultry meat was collected from slaughterhouses (n=134) and retail (n=1907). In parallel, ceca (n=115) and neck skins (n=115) were collected from two major slaughter plants. The results highlighted a high prevalence of Salmonella in poultry. Considering all samples together, a large diversity of serotypes was identified with predominance among Salmonella Infantis (32.9%), Salmonella Enteritidis (28.4%) and Salmonella Kentucky (21.4%) with high AMR and multi-drug resistance (MDR) in all Salmonella isolates. The most prominent resistance was found in nine strains of S. Kentucky CIPR resistant to Extended Spectrum Cephalosporin (ESCs). These strains were genetically characterized by whole genome sequencing (WGS). The results showed, for the first time in Lebanon, a case of detection and dissemination of the emerging highly drug resistant S. Kentucky ST198. Comparing S. Enteritidis strains from poultry and humans using PFGE, the results indicated that one persistent clone of S. Enteritidis (80% of the strains) is common between poultry and humans in Lebanon. Similar genomic profiles and antimicrobial resistance phenotypes were detected between farms, slaughterhouses and retail suggesting the circulation and transmission of identical clones throughout the food chain and layer flocks. Results of screening for potential probiotics, four Lactobacillus species have been identified as: L. reuteri (n= 22, 44 %), L. salivarius (n=20, 40 %), L. fermentum (n= 2, 4 %) and L. crispatus (n=1, 2 %) and two Enterococcus fecalis. Eight Lactobacillus were chosen depending to their cell surface hydrophobicity capacity and auto/co-aggregation ability for further adhesion assay. Attachment of the Lactobacillus strains varied from 0.53 to 10.78 %. L. salivarius A30/i26 and 16/c6 and L. reuteri 1/c24 showing the highest adhesion capacity were assessed for their ability to compete and exclude the pathogen for the adhesion site on the caco-2 cell line. L. salivarius 16/c6 demonstrated to highly exclude the three Salmonella serotypes adhesion at significant levels

Les Neisseria forment un genre de bactéries à Gram négatif en diplocoques appartenant à la classe des bêta-proteobacteria. Certains espèces sont des commensaux des épithéliums muqueux humains, tandis que deux espèces Neisseria meningitidis et Neisseria gonorrhoeae sont des pathogènes. L'identification de routine est basée sur des tests biochimiques, cependant plus récemment, de nouveaux outils avancés y compris le MALDI-TOF et la caractérisation génétique ont été utilisés pour identifier ce genre bactérien. Malheureusement, peu de données sont disponibles sur l’identification des espèces commensales de Neisseria et son corrélation avec l’infertilité.Pour ces raisons, il nous est apparu intéressant de monter un travail de thèse qui s’entoure autour de quatre axes principaux l’épidémiologie et la recherche clinique- la taxonomie du genre Neisseria- l’analyse et la comparaison génomique- la caractérisation moléculaire de la résistance aux céphalosporines chez Neisseria flavescens. En conclusion, l’ensemble de ces données obtenues montre que les Neisseria commensales ont un impact important sur la santé humaine. En plus, le genre Neisseria contient beaucoup des erreurs au niveau du génome et nécessite une reclassification qui réorganise la taxonomie de nouveau
Neisseria spp. are Gram-negative diplococci bacteria belonging to the class of beta-proteobacteria. Some species are commensals of human mucosal epithelia, while two species are pathogens, Neisseria meningitidis and Neisseria gonorrhoeae, which can induce inflammation and break mucosal barriers. Although Neisseria spp. are very similar genetically, they differ in their adaptation to different niches and the presentation of the disease. Routine identification is mainly based on biochemical tests, however recently new advanced tools including (MALDI-TOF) and genetic characterization have been used to identify this bacterial genus. Simultaneously, the causes of infertility in men are less known than those responsible for female infertility. Recent studies have confirmed that human infertility problems are caused by N. gonorrhoeae infection. Unfortunately, few data are available concerning the identification of commensal Neisseria species and their correlation with infertility.For these reasons, it seemed interesting to carry out a thesis project articulated around four different axes:Epidemiology, clinical research and antibiotic resistance- Taxonomy of the genus Neisseria- Comparative genomic analysis and Molecular characterization of cephalosporin resistance in Neisseria flavescens. In conclusion, our findings showed that commensal Neisseria species have a significant impact on human health, and are probably associated with infertility in men. On the other hand, the available genomic data regarding Neisseria on NCBI database contains many errors and requires a reclassification of predicted species in order to correct the taxonomy of this genus

L’antibiorésistance est une préoccupation majeure et globale de santé publique. La problématique de recherche de cette thèse visait à fournir au gestionnaire une aide à la décision pour la mise en œuvre et l’évaluation des mesures de lutte contre l’antibiorésistance en santé animale. Pour espérer limiter le phénomène et le gérer, il faut en connaître la dynamique d’évolution : la surveillance des résistances se positionne donc comme un enjeu clé de la lutte. En premier lieu, ces travaux ont déterminé, au travers d’une enquête populationnelle et d’une approche sociologique, dans quelles mesures les données collectées par le réseau d’épidémiosurveillance de l’antibiorésistance des bactéries pathogènes animales (Résapath) pouvaient être utilisées pour répondre à la problématique. La représentativité et la couverture du Résapath estimées satisfaisantes, l’évolution des résistances a été investiguée avec des modèles additifs généralisés à partir des données de surveillance. La mise en parallèle des tendances des résistances avec les mesures de maîtrise a illustré l’impact positif des changements de pratique sur l’évolution des résistances. Enfin, dans la perspective du concept One Health, qui prône une approche intégrée et collaborative de la santé, le rapprochement entre les dynamiques des résistances chez les animaux et chez l’Homme a été exploré, en se basant sur les données du réseau MedQual en médecine de ville. Les tendances des résistances ont évolué de manière spécifique à chaque espèce, sans dynamique commune entre l’Homme et les animaux. Les efforts pour lutter contre l’antibiorésistance doivent donc être menés de concert, tant en médecine humaine que vétérinaire
Antimicrobial resistance is a major and global public health concern. In this context, the research problem was to provide decision support to the risk manager for the implementation and assessment of control measures in animal health. To limit and manage the phenomenon, we must know the dynamic of its evolution: the surveillance is therefore a key element in the fight against antimicrobial resistance. At first, using a population survey and a sociological approach, this research determined to what extent the data collected by the French surveillance network of antimicrobial resistance in diseased animals (RESAPATH) could be used to answer the research problem. Since the representativeness and the coverage of the RESAPATH were considered satisfactory, surveillance data were used to characterize the dynamics of the resistances and generalized additive models were developed. The comparison of resistance trends and control measures underscored the positive impact of changes in practices on the evolution of resistances. Finally, in the context of the ‘One Health’ concept that advocates an integrated and collaborative approach to health, the parallel was drawn between resistances in isolates from animals and humans. Data from the French surveillance network of antimicrobial resistance of bacteria isolated in community (MedQual) were analysed. Resistance dynamics were specific to each species. These results advocate that the efforts to fight antimicrobial resistance must be carried in all sectors and for all species, both in human and veterinary medicine

Au Maroc et principalement dans la Wilaya d’Agadir trois stations d’épuration des eaux usées fonctionnant selon la technique d’infiltration-percolation sur sable ont été mises en place. L’objectif de cette étude est de déterminer les caractéristiques physico-chimiques, bactériologiques, ainsi que l’étude des souches de Vibrio isolées de 3 stations d’épuration de la ville. Les résultats d’abattement des bactéries indicatrices de contamination fécale entre l’entrée et la sortie des 3 stations d’épuration dépassent les 99%. La qualité des eaux épurées issues des 3 STEPs échantillonnées Ben Sergao, Drarga et L’Mzar, est de type A selon les recommandations de l’OMS (1989), mais il faut que le nombre des oeufs d’helminthes soit moins de 1/L pour une réutilisation en irrigation de façon non restrictive. Au cours de cette étude et après identification par le système Vitek 2 et/ou par PCR, sérotypage, 58 souches de Vibrio ont été isolées et analysées. Cette population est représentée par quatre espèces : 31 souches de V. Cholerae non-O1, 17 souches de V. Alginolyticus, 9 souches de V. Fluvialis et une souche de V. Metschnikovii. 53,44% des souches de Vibrio isolées ont un phénotype sauvage, 46,56% des souches présentent le phénotype pénicillinase à bas niveau ou phénptype céphalosporinase à bas niveau. L’étude des profils de migration électrophorètique de l’ADN total après macro restriction enzymatique par NotI, a révélé un degré important d’hétérogénéité des souches de Vibrio. La spectrométrie de masse MALDI TOF a été utilisée pour identifier et classer des souches de Vibrio. La qualité d’identification par cette technique est fonction de la richesse de la banque de spectres enregistrés
In countries such as Morocco, characterized by scarce rainfall, lack of freshwater resources and high groundwater salinity where agriculture reuse of municipal wastewater is becoming a compulsory choice for water resources management. This study evaluated the efficiency of the three wastewater treatment plants (WTPs) for the removal of physico-chemical and microbiological contaminants. Resistance to antibiotics, pulsed field gel electrophoresis and MALDI-TOF mass spectrometry were used to characterize Vibrio isolates. Mean values were used to determine treatment performances of the 3 WTPs, electric conductivity didn’t showed any difference between raw and treated wastewater and the mean values varying from 2900 μS/cm to 3300, the pH varying from 6,66 to 8,6, and the temperature varying between 16°C and 26. 4°C. Removal efficiencies of fecal coliforms, enterococci and spores of sulphite reducing anaerobic bacteria were betwenn 3 and 4 log unit for the 3WTPs. 4 species of Vibrio were identified, among the 58 Vibrio sp. Isolated, 53,44% were identified as V. Cholerae, 29,31% as V. Alginolyticus, 17,78% as V. Fluvialis and 1,74% as V. Metschnikovii. Of the total 58 Vibrio isolates, 53,44% were susceptible to all antibiotics. Of the resistant (46,56%) Vibrio strains, 39,83% were resistant against one to three antibiotics. PFGE with NotI digestion produced patterns with higher level of heterogeneity, and about 31% of Vibrio isolates were untypeable. MALDI-TOF-MS-based fingerprinting of Vibrio isolates has potential as a rapid for identification and finest differences between strains can readily be evaluated by the dendrogram based on percentage identity of MALDI-TOF mass spectra of Vibrio isolates, but requires further development for database of BioTyper
Résumé anglais : idem

Les intégrons de multirésistance sont des plateformes génétiques permettant aux bactéries de s’adapter à des pressions antibiotiques . Ils leur permettent de capturer et d’exprimer de s gènes de résistance sous forme de cassettes. La capture et le réarrangement des cassettes sont réalisés par une intégrase dont l’expression est régulée par la réponse SOS chez E. coli . L’expression des cassettes est quant à elle assurée par le promoteur Pc. Les travaux présentés dans ce manuscrit visent à préciser deux aspects liés à la dynamique d’évolution des intégrons . L’étude du coût biologique des intégrons a montré que ceux - ci sont des structures génétiques très peu coûteuses pour E. coli . Ce faible coût est notamment lié à la répression du gène de l’intégrase par la réponse SOS. Dans ces conditions de répression, le coût d’un intégron dépend de l’expression du réseau de cassettes et de son contenu. Ainsi ce coût augmente avec la force du promoteur Pc et le nombre de cassettes dans le réseau. D’autre part, le coût lié à la nature des cassettes est variable. L’étude de la dynamique d’évolution du promoteur Pc visait à vérifier l’hypothèse selon laquelle des pressions antibiotiques auraient conduit à l’émergence de promoteurs forts à partir d’un variant ancestral faible. L’évolution d’une souche de E. coli , contenant un intégron plasmidique portant un variant faible d e Pc, a été réalisée en chemostat sur 200 générations . L’analyse des populations évoluées par deep - sequencing n’a pas permis de mettre en évidence l’émergence de variants forts de Pc . Néanmoins, l ’ étude de ce s populations évoluées révèle une part majoritaire d’évolution chromosomique. Dans ces conditions, l’ absence d’évolution du Pc pourrait atteste r soit d’une réalité biologique ou soit d’un protocole expérimental d’évolution à optimiser
Resistance integrons are genetic platforms able to catch and express resistance genes embedded within gene cassettes. Capture and reshuffling of gene cassettes are mediated by the integrase whose expression is regulated by the SOS response in E. coli. Gene cassettes are then expressed from the Pc promoter.This work aims to clarify the evolution dynamic of integrons.In a first part, the fitness cost of class 1 integron was assessed in E. coli. Results reveal that integrons are low cost structures and that their cost is reduced by the SOS-mediated repression system. While repressed, the cost of an integron mostly depends on cassettes array expression. The cost of an integron therefore increases with Pc strength and the number of cassettes in the array. Furthermore, different cassettes exhibit different costs.In a second part, the evolution dynamic of Pc promoter was assessed in response to antibiotic pressures. An E. coli strain, carrying a plasmidic integron with a weak Pc promoter, was propagated in chemostat for 200 generations. The deep-sequencing of evolved populations did not reveal any mutations in the promoter region. On the other hand, evolved bacteria presented evidence of chromosomal adaptation. In these conditions, the lack of evolution within the Pc region could reveal either a biological reality or an experimental protocol to optimize

L’anthropisation médicamenteuse des eaux usées favorise l’émergence et la diffusion dans l’environnement de microorganismes résistants aux antibiotiques. Les effluents hospitaliers pourraient être doublement impliqués en véhiculant antibiotiques et bactéries multirésistantes. L’objectif de ce travail est de caractériser les effluents hospitaliers d’un Centre Hospitalo-Universitaire en évaluant simultanément les concentrations d’antibiotiques (fluoroquinolones et imipénème) et la diversité des bactéries résistantes à ces antibiotiques au sein de biofilms constitués in situ. Les concentrations en antibiotiques mesurées par chromatographie en phase liquide - spectrométrie de masse après collecte via un échantillonnage passif pendant 15 jours sont égales à 2,08±0,88μg/L (ciprofloxacine), 101,06±18.47 μg/L (ofloxacine), 6,43±0.56 μg/L (norfloxacine) et indétectable pour l’imipénème. Comparées aux données de consommation à l’hôpital pendant cette même période, les concentrations estimées sont 5,84±1,78μg/L (ciprofloxacine), 11.22±1.09μg/L (ofloxacine), 7.68±3,7μg/L (norfloxacine) et 3,61±0,24ug/L (imipénème). La mesure du risque potentiel écotoxicologique s’est avérée positive pour la ciprofloxacine et la norfloxacine (hazard quotient >1). En parallèle, des bactéries résistantes aux fluoroquinolones (n=115) ou aux carbapénèmes (n=38) ont été isolées de biofilms formés dans les effluents hospitaliers. 60 % des isolats, constitués majoritairement de bacilles à Gram négatif, notamment Aeromonas spp et Klebsiella spp, sont résistants à plusieurs familles d’antibiotiques dont certains sont exclusivement utilisés à l’hôpital. La majorité des souches hébergent des éléments génétiques mobiles dont des plasmides conjugatifs porteurs de la résistance à l’imipénème ou aux fluoroquinolones. La présence combinée de bactéries résistantes aux antibiotiques hébergeant des éléments génétiques mobiles en lien avec ces résistances et de faibles concentrations en antibiotiques permet de qualifier l’interface hôpital-environnement comme un lieu propice au transfert des résistances
The presence of pharmaceutical compounds in waste water favors the emergence and the spreading of antibiotic resistant microorganisms. The hospital effluents could be involved gathering antibiotics and multiresistant bacteria. The aim of this work is to characterize the hospital effluents of a teaching hospital measuring simultaneously the concentrations of antibiotics (fluoroquinolones and imipenem) and the diversity of the bacteria resistant to these antibiotics within hospital effluent biofilms.The antibiotics concentrations were measured by liquid-phase chromatography - mass spectrometry via a passive sampling during 15 days. The measured environmental concentrations were 2.08 ± 0.88μg/L (ciprofloxacin), 101.06 ± 18.47 μg/L (ofloxacine), 6.43 ± 0.56 μg/L (norfloxacine). Imipenem was not detected. Compared with the data of hospital consumption during the same period, the predicted estimated concentrations are 5.84±1.78µg/L(ciprofloxacin), 11.22 ± 1.09µg/L (ofloxacin), 7.68 ± 3.7µg/L, 7.68 ± 3.7μg/L (norfloxacin) and 3.61 ± 0.24ug/L (imipenem). The ecotoxicological risk was confirmed for the ciprofloxacin and the ofloxacin (hazard quotient > 1).In parallel, fluoroquinolones (n=115) and carbapenem (n=38) resistant bacteria were isolated from hospital effluent biofilm. Sixty % of isolates, mainly composed by Gram negative bacilli in particular Aeromona spp and Klebsiella spp, are resistant to several antibiotics among which some are exclusively used at the hospital. The majority of these strains have mobile genetic elements such as conjugative plasmids harboring imipenem or fluoroquinolones resistances.The presences of both antibiotics resistant bacteria harboring mobile genetic elements in connection with these resistances and low antibiotics concentrations make the hospital effluent a convenient place for the transfer of resistance between the hospital and the environment

La résistance aux antibiotiques est une menace non négligeable pour la santé publique. Ces résistances peuvent être portées par différents supports dont les îlots génomiques. Il a été démontré que les îlots génomiques Salmonella Genomic Island 1 (SGI1) et Proteus Genomic Island 1 (PGI1) sont des acteurs importants de la multirésistance aux antibiotiques. Quelques variants de SGI1 et PGI1 ont déjà été décrits au sein de l’espèce P. mirabilis. Dans ce contexte, ce projet de thèse se proposait d’approfondir notre connaissance de la situation épidémiologique de la diffusion de SGI1 et PGI1 chez P. mirabilis chez l’homme et l’animal en France, en ce qui concerne la diversité des isolats, mais aussi celles des variants de SGI1/PGI1. En parallèle, une autre volonté a été d’identifier d’autres facteurs et acteurs permettant l’acquisition de gènes de résistances d’intérêt au sein des Morganellaceae (β-Lactamases à Spectre Etendu, céphalosporinase AmpC, Plasmid-mediated Quinolone Resistance...). Au final, cette étude a permis en outre de révéler les premiers cas de SGI1 et PGI1 chez P. mirabilis chez l’animal en France. De nouveaux variants de SGI1 ont également été mis en évidence. Et pour la première fois, SGI1 a été décrit chez M. morganii, une autre espèce d’entérobactérie
The antibiotic resistance is a major treat for public health. These resistances can be hold by different element and genomic islands are one of them. Salmonella Genomic Island 1 (SGI1) and Proteus Genomic Island 1 (PGI1) are important genetic elements for the antibiotic resistance. A few SGI1 and PGI1 variants were already described in P. mirabilis. It is in this context that this thesis project aimed to improve our knowledge about the epidemiological spread of SGI1 and PGI1 in P. mirabilis in humans but also in animals in France (diversity of isolates and SGI1/PGI1 variants). Moreover, another wish was to identify other factors and actors for the acquisition of antibiotic resistance in the Morganellaceae tribe (Extended-Spectrum β-Lactamases, AmpC cephalosporinase, Plasmid-mediated Quinolone Resistance…). Finally, this study revealed the first cases of SGI1 and PGI1 in P. mirabilis in animals in France. New SGI1 variants were also described. And for the very first time, SGI1 was found in M. morganii, another entrobacterial species

Les antibiotiques sont actuellement parmi les médicaments les plus utilisés, mais les schémas thérapeutiques optimaux ne sont pas toujours bien définis. Le but de cette thèse était de développer des modèles pharmacocinétiques (PK) et pharmacodynamiques (PK/PD) décrivant les profils de concentrations des antibiotiques ainsi que leurs effets et le développement de résistances bactériennes afin d’optimiser les schémas thérapeutiques.Un modèle PK de population sur la colistine et sa prodrogue, le colistine methanesulfonate (CMS), a été développé chez les patients recevant la colistine par voie aérosol et/ou sous hémodialyse (HD). Les résultats ont montré un net avantage de la voie aérosol pour le traitement des infections pulmonaires avec une dose de 2 MUI de CMS. Pour les patients sous HD une dose de 1.5 MUI de CMS 2 fois par jour est recommandée avec une dose supplémentaire de 1.5 MUI de CMS après chaque séance de HD.L’évaluation des performances de différents modèles PK/PD via à une approche par simulation a montré l’importance d’effectuer des études suffisamment longues ainsi que d’obtenir des données microbiologiques complémentaires afin de décrire le développement de la résistance bactérienne.Un modèle PK/PD incluant taux de mutation et résistance adaptative à la colistine d’une souche bioluminescente de Pseudomonas aeruginosa a été développé à partir de données in-vitro. Une résistance rapide, importante et partiellement réversible a été décrite. Ces résultats confirment l’importance des 24 premières heures dans le traitement des infections, que la colistine seule ne peut pas complétement éliminer les mutants de Pseudomonas aeruginosa et que des associations semblent nécessaires
Antibiotics are among the most commonly prescribed drugs, however optimal dosages are not yet well defined. The aim of this thesis was to develop pharmacokinetic (PK) and pharmacokinetic-pharmacodynamics (PK/PD) models that characterize the course of antimicrobial drug concentrations and effects over time, with an emphasis on the development of resistance. These models were applied to optimize dosing regimens of antimicrobial therapies.A population PK model for colistin and its prodrug, colistin methanesulfonate (CMS) was developed in critically ill patients receiving colistin by nebulization and/or undergoing an intermittent hemodialysis (HD). Results predicted clear benefits of using aerosol delivery of 2MIU CMS dose for the treatment of pulmonary infections. For patients with HD session dosing regimen of CMS should be 1.5 MIU twice daily with an additional dose of 1.5 MIU after each HD session.An assessment of the performances of different PK-PD models by using a simulation approach have shown the importance of longer study designs and of complementary microbiological data to predict accurately bacterial resistance development. A semi-mechanistic PK/PD model that incorporates mutation rate and adaptive resistance development of a bioluminescent strain of Pseudomonas aeruginosa against colistin was developed based on in-vitro data. A high, quick and partially reversible resistance was described. These results confirm that the first 24 h of treatment are critical in the management of infections, that colistin alone cannot eradicate completely the mutants of Pseudomonas aeruginosa that were selected during the experiments and that combination therapies seem necessary