Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Communication microbienne“

Mobile phones have become an essential "accessory" in modern society. Their use in hospitals can increase the quality of the medical act by allowing prompt communication between departments or the rapid search for data. Several studies demonstrate the possibility of microbial contamination of phones, mostly in the medical field, especially with species of gram-positive cocci (Staphylococcus, Enterococcus, Streptococcus) and gram-negative bacilli (Escherichia coli, Pseudomonas spp., Proteus spp.) including multidrug-resistant bacterial strains (MRSA, ESBL). The implementation of disinfection protocols for phones with ethanolic solutions has significantly reduced the level of contamination. Rezumat Telefoanele mobile au devenit un „accesoriu” esențial în societatea modernă. Folosirea în spitale a acestora poate crește calitatea actului medical permițând o comunicare promptă între departamente sau căutarea rapidă a unor date. Numeroase studii demonstrează posibilitatea contaminării microbiene a telefoanelor mobile, cu precădere în domeniul medical, mai ales cu specii de coci gram pozitivi (Staphylococcus, Enterococcus, Streptococcus) și bacili gram negativi (Escherichia coli, Pseudomonas spp., Proteus spp.), inclusiv tulpini bacteriene multirezistente (MRSA, ESBL). Aplicarea de protocoale de dezinfecție a telefoanelor cu soluții etanolice a redus semnificativ nivelul de contaminare.

Les systèmes de « Quorum Sensing » (QSSs) sont des systèmes génétiques permettant la communication entre cellules ou entre bactériophages. Cette communication est réalisée par l’émission et la détection d’une molécule signal dont la concentration extracellulaire reflète la densité de la population codant le QSS. Les QSSs ont une importance capitale dans la régulation densité-dépendante de processus biologiques clés tels que la virulence, la sporulation ou la formation de biofilms chez les bactéries, la conjugaison chez les plasmides, ou la lysogénie chez les bactériophages tempérés. Néanmoins, la diversité des QSSs demeure largement sous-explorée et il en va de même pour celle des organismes, plasmides et virus codant ces systèmes. Ainsi, beaucoup de comportements microbiens/viraux régulés de façon densité-dépendante restent probablement à découvrir, dont certains pourraient peut-être révolutionner notre vision de l’adaptation microbienne et de la coévolution entre bactéries et leurs éléments génétiques mobiles. Précisément, cette thèse de bioinformatique évolutive explore les diversités phylogénétique et fonctionnelle du processus de détection du quorum par des méthodes d’analyses de génomes et de réseaux appliquées à des éléments génétiques traditionnellement délaissés par ce champ de recherche : génomes de lignées méconnues comme les CPRs et les DPANNs, métagénomes environnementaux, génomes viraux ou encore plasmides. En particulier, cette thèse pose les bases théoriques de l’inférence de réseaux de communication au sein de communautés microbiennes environnementales et inclut le développement d’une nouvelle méthode permettant l’identification de QSSs de type RRNPP (Rap-Rgg-NprR-PlcR-PrgX) non homologues à des QSSs déjà connus. Ce travail révèle notamment les premiers bactériophages bilingues, c’est-à-dire codant deux QSSs appartenant à des familles génétiques différentes ainsi que les premiers bactériophages prédits pour manipuler de façon densité-dépendante la biologie de leur hôte bactérien
Quorum sensing systems (QSSs) are genetic systems supporting cell-cell or bacteriophage-bacteriophage communication via the production and the detection of a signal molecule, the extracellular concentration of which reflects the density of the QSS-encoding population. QSSs have a prime importance in the regulation of key biological processes such as virulence, sporulation or biofilm formation in bacteria, conjugation in plasmids or lysogeny in temperate bacteriophages. However, the genetic diversity of QSSs remains largely underexplored and the same holds for the diversity of organisms, plasmids and viruses encoding these systems. Hence, many bacterial and viral density-dependent behaviors likely await to be discovered, some of which could perhaps transform our views of microbial adaptation and of the co-evolution between bacteria and their mobile genetic elements. Specifically, this PhD in evolutionary bioinformatics explores the phylogenetic and functional diversity of quorum sensing using genome and network analysis methods applied to genetic elements traditionally neglected by this research field: genomes of poorly known lineages such as CPRs and DPANNs, environmental metagenomes, viral genomes or plasmids. In particular, this thesis lays the theoretical foundations for the inference of communication networks within environmental microbial communities and includes the development of a new method allowing the identification of QSSs of the RRNPP type (Rap-Rgg-NprR-PlcR-PrgX) that are non-homologous to already known QSSs. This work notably reveals the first bilingual bacteriophages, i.e. encoding two QSSs belonging to different genetic families, as well as the first bacteriophages predicted to manipulate in a density-dependent manner the biology of their bacterial host

Dans la nature, les microorganismes s’organisent en communauté où la concertation de leur métabolisme leur permet de coloniser des endroits peu propices. La biodégradation de la matière organique nécessite un couplage métabolique entre les différents microorganismes impliqués et constitue un modèle de choix pour l'étude des interactions où leurs relations restent mal définies et nécessitent d’être mieux caractérisées. Le décryptage du mécanisme mis en jeu permettrait d'optimiser la production de composés bioénergétiques comme l'hydrogène. Nous avons étudié un consortium composé de Desulfovibris vulgaris Hildenborough, une bactérie sulfato-réductrice et de Clostridium acetobutylicum, une bactérie fermentaire. Ces deux bactéries sont retrouvées dans des consortia naturels impliqués dans la dégradation de la biomasse. Des approches de microbiologie, de métabolisme et de microscopie ont permis de démontrer l’existence d’une interaction physique et d'un échange de molécules cytoplasmiques entre les deux bactéries. Ceci s'associe à une réorientation du flux de carbone dans la bactérie C. acetobutylicum qui se traduit par une production d’hydrogène accrue. Ce comportement est lié aux conditions de stress nutritionnel pour la bactérie D. vulgaris. De plus, des molécules signal de type AI-2 jouent un rôle important dans la mise place de l'interaction physique. Un inhibiteur de cette interaction, produit par D. vulgaris dans certaines conditions, a été découvert. Ce travail a permis d'acquérir de nouvelles connaissances sur les relations métaboliques et les interactions physiques entre les bactéries impliquées dans la biodégradation de la biomasse dans un consortium
In nature microorganisms live in communities, in which the complementarity of their metabolism allows them to colonize less favourable ecological niches. Biodegradation of organic matter requires tight metabolic coupling between the different microorganisms involved, and constitutes an ideal model for studying the interactions between them, which are still not well established and require further characterization. Furthermore, deciphering the metabolic couplings established between the partners would allow optimization of this process for production of compounds of biotechnological interest, such as hydrogen. During the course of this work we have studied an artificial consortium constituted by Desulfovibris vulgaris Hildenborough sulphate-reducing bacterium, and Clostridium acetobutylicum a fermentative bacterium; both of them are found in natural consortia involved in biomass degradation. Microbiological, metabolic and microscopic approaches allowed us to show the existence of a physical interaction, with exchange of cytoplasmic molecules, between the two bacteria. This is associated with reorientation of the carbon flux in Clostridium acetobutylicum, resulting in increased hydrogen production. This behaviour is linked with the nutritional stress of D. vulgaris. Moreover, AI-2 type signal molecules produced in these conditions are crucial for the physical interaction between the two bacterial partners. An inhibitor produced by D. vulgaris in certain conditions has been discovered. This work has allowed us to acquire new knowledge about metabolic relations and physical interactions between bacteria involved in biomass degradation in a consortium

Listeria monocytogenes est une bactérie ubiquiste responsable d’une infection d’origine alimentaire, la listériose. Ce pathogène a été isolé de divers environnements dont l’environnement tellurique. La présence de L. monocytogenes dans le sol pose des problèmes sanitaires du fait de son possible transfert vers les plantes cultivées, les animaux et productions animales et l’eau. Dans ce contexte, il est essentiel de déterminer les facteurs extrinsèque et intrinsèque qui impactent l’écologie de L. monocytogenes dans le sol.Les études d’association génomique et les analyses transcriptomiques ont permis d’identifier qu’une part importante du génome de L. monocytogenes (7,3%) est dédiée à la régulation incluant 209 régulateurs transcriptionnels. Parmi eux, AgrA appartient à un système à deux composants du système de communication Agr. Nous avons étudié le rôle du régulateur transcriptionnel AgrA dans l’adaptation de L. monocytogenes au sol. La survie du mutant ∆agrA est significativement réduite dans les microcosmes de sol. De plus, une analyse transcriptomique a permis d’identifier que les taux de transcrits de 386 gènes et d’un large répertoire d’ARN non codant diffèrent significativement entre le mutant et la souche parentale. Les résultats suggèrent que la régulation de gènes et d’ARN non codant sous la dépendance d’AgrA pourrait être nécessaire pour l’adaptation optimale de L. monocytogenes au sol.De plus, la co-inoculation de mutants au système Agr défectueux avec la souche parentale a montré que le mutant ∆agrA est moins compétitif, confirmant l’importance d’AgrA dans l’adaptation de L. monocytogenes. En revanche, au cours de co-cultures, la compétitivité du mutant ∆agrD est similaire à celle de la souche parentale, ce qui laisse présumer que le mutant ∆agrD tire avantage de la présence de la souche parentale.L’un des facteurs extrinsèque essentiels susceptibles d’affecter la survie tellurique de L. monocytogenes est la composante biotique du sol. En effet, l’inactivation de la microflore du sol par ionisation lève l’inhibition de la croissance de L. monocytogenes. Au-delà de la seule abondance des communautés microbiennes, leur diversité influence le devenir des populations de L. monocytogenes. Par une approche de dilution jusqu’à extinction, nous avons démontré expérimentalement que l’érosion de la diversité microbienne se traduit par une meilleure survie de L. monocytogenes dans le sol. Nous avons démontré que les communautés microbiennes hautement diversifiées agissent comme une barrière biologique contre l’invasion de L. monocytogenes et que la composition phylogénétique de ces communautés doit être aussi considérée. Ces résultats suggèrent que l’érosion de la diversité pourrait accroître la circulation des microorganismes pathogènes dans l’environnement
Listeria monocytogenes is a ubiquitous bacterium responsible for listeriosis, a food-borne disease. This pathogen has been isolated from various environments of which the telluric environment. The presence of L. monocytogenes in soil can increase health hazards due to the risk of transfer to vegetables, animals and animal products and water. Considering the role of soil in the circulation of pathogens from farm environment to plant and animal products and eventually to foodstuff, it is critical to identify intrinsic and extrinsic factors that drive the fate of L. monocytogenes in soil. Genome-wide and transcriptomic analyses found that an important part of the genome of L. monocytogenes (7.3%) is dedicated to regulation including 209 transcriptional regulators. Among these, AgrA is the response regulator of the two component system AgrC/AgrA which is part of the Agr communication system. We investigated the role of AgrA for L. monocytogenes adaptation to soil. A ∆agrA mutant displayed significantly reduced survival in soil microcosms. Additionally, microarray analyses identified 386 genes and a large repertoire of ncRNA as differentially transcribed between the mutant and the parental strain. The results presented here suggest that AgrA may be critical for the adaptation of L. monocytogenes by regulating an important network of genes and ncRNAs.Moreover, co-inoculation of mutants of the Agr system with the parental strain showed that inactivation of the regulator AgrA resulted in a decrease of the fitness of the strain, confirming that AgrA is necessary for optimal L. monocytogenes adaptation. On the other hand, when co-cultured with the parental strain, the fitness of the ∆agrD mutant was not affected, indicating that the mutant ∆agrD took advantage of the parental strain.Soil biology is a major extrinsic factor that conditions the fate of L. monocytogenes populations in soil. Inactivation of microbial communities lifted growth inhibition. Experimental erosion of soil microbial diversity showed that highly diverse soil microbial communities act as a biological barrier against L. monocytogenes invasion and that phylogenetic composition of the community also has to be considered. These results suggest that erosion of diversity may have damaging effects regarding circulation of pathogenic microorganisms in the environment