Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Évolution bactérienne“

La stabilité biologique de l'eau potable dans un réseau est à l'heure actuelle un souci majeur pour tout responsable du traitement et de la distribution de l'eau. Les nouvelles filières de traitement introduisant l'ozonation ont induit la formation de molécules biodégradables. La filtration sur Charbon Actif en Grains (CAG) après l'étape d'ozonation a permis d'améliorer la qualité de l'eau. Toutefois, est apparue plus clairement la notion de risque de prolifération bactérienne sur réseau. Le Carbone Organique Dissous Biodégradable (CODB) représentant ces composés devient alors un paramètre indispensable à contrôler. L'objectif de notre étude est de caractériser sur un réseau réel les facteurs influençant la stabilité biologique de l'eau dans les réseaux; notamment ceux limitant (le désinfectant bactériostatique) ou favorisant (le CODB) le développement bactérien. Le réseau étudié, situé dans l'ouest de la France en Bretagne, totalise 50 km de conduites. Il est alimenté par une station traitant une eau de retenue selon une filière classique comportant une ozonation suivie d'une filtration sur CAG. Le temps de transit maximal de l'eau est proche de 8 jours. Nos résultats complètent et confirment ceux de CAPELLIER et al. (1992) instigateurs de notre étude, indiquant que ce réseau est le siège d'une vie biologique active. La cinétique de trois critères de qualité: le désinfectant, le CODB et la flore bactérienne, a été étudiée en fonction du temps de transit, ce qui a permis de tirer les conclusions suivantes: - la consommation du désinfectant est totale après 100 h de transit; - particulièrement pendant les saisons les plus chaudes, le CODB est consommé après un pic observé en début de réseau; - la flore bactérienne en suspension, revivifiable sur gélose et totale, croît pendant 100 à 150 h de transit, après quoi elle tend à se stabiliser, voire décroître. Une relation entre le CODB et la flore bactérienne en suspension n'a pu être établie sur ce réseau pour les périodes étudiées. Par contre, les bactéries libres et le désinfectant résiduel semblent bien liés. Les influences de la saison et du temps de transit ont pu être démontrées. Néanmoins, d'autres paramètres de l'eau ou des facteurs comme la structure du réseau et l'hydraulique du système ont probablement une influence non négligeable sur l'évolution de la qualité de l'eau et donc sur nos résultats.

Nous présentons un homme de 58 ans avec un tableau clinique de méningo-encéphalite. Le CT-scan cérébral montre un pneumencéphale. Malgré l'absence de signes cliniques habituels, une mastoïdite à Streptoccus pneumoniae était à l'origine de cette infection bactérienne du système nerveux central. Une mastoïdectomie et paracentèse avec antibiothérapie ciblée durant six semaines ont permis une évolution favorable. Bien que rares chez l'adulte, les mastoïdites aiguës et leurs complications doivent être suspectées lors d'encéphalite.

Introduction Les méningites bactériennes sont sources de complications et de séquelles dont les atteintes neurologiques auditives. Objectif : Evaluer l’apport de la corticothérapie dans la réduction de la survenue des séquelles neurologiques auditives au cours de l’épidémie de méningites bactériennes survenue à Niamey en 2015. Méthodologie : Il s’agit d’une étude prospective effectuée chez des malades atteints de la méningite au service d’infectiologie de l’Hôpital National de Niamey (HNN), de mars à juin 2015. Nous avons inclus tous les patients âgés de 0 à 15 ans atteints de la méningite bactérienne et ayant bénéficié ou pas d’une corticothérapie en plus du traitement étiologique et symptomatique. Résultats : L’épidémie a concerné 1013 patients : 807 patients avant l’introduction de la dexaméthasone et 206 patients après l’introduction de celle-ci. Nous avons enregistré 157 cas (15,5%) de complications neurologiques auditives avant l’introduction de la corticothérapie. Sur les 206 patients ayant bénéficié de la corticothérapie, la tranche d’âge la plus représentée était celle de 5 à 15 ans avec 146 patients (70,9%). Le sexe masculin prédominait avec 56,8 % des cas. Une hyperleucorachie a été notée chez tous nos patients. Tous ces patients présentaient une hypoglycorachie et une hyperprotéinorachie. Les sérogroupes retrouvés étaient Neisseria meningitidis W135 dans 23,8% des cas et Neisseria meningitidis C dans 76,2% des cas. A l’issue de notre étude 11 patients ont présenté des complications auditives (1,1%) : 2 cas de surdités et 9 cas d’hypoacousies qui ont connu une évolution favorable. Conclusion : La dexaméthasone réduit la survenue des complications auditives au cours des méningites bactériennes dues au Neisseria meningitidis

Les cellulites orbitaires sont définies par une infection aigue du contenu orbitaire qui touche plus fréquemment l'enfant. Nous rapportons deux cas cliniques de cellulite orbitaire chez deux enfants âgés respectivement de 8 et 11 ans qui avaient présenté une cellulite orbitaire secondaire à une conjonctivite bactérienne non traitée. Dans les deux cas : La tomodensitométrie orbitaire avait mise en évidence une cellulite orbitaire diffuse et l'analyse bactériologique du prélèvement avaient mise en évidence le staphylococcus aureus. Le traitement comportait une antibiothérapie par voie locale et orale. L'évolution était favorable au bout de 7 jours de traitement avec résorption complète de la cellulite. La cellulite orbitaire est une affection peu fréquente. Son évolution est toujours grave en l'absence d'un traitement.

Abstract HISTORIQUE: En pédiatrie, la fièvre est l’une des raisons de consultation les plus fréquemment rencontrée. Au Centre mère-enfant du CHU de Québec, un protocole est en place pour orienter la prise en charge des enfants de 0 à 36 mois avec fièvre sans foyer. Avant février 2012, le proto-cole impliquait d’administrer un antibiotique chez tous les patients avec critères laboratoire d’infection bactérienne. Par contre, l’incidence des bactériémies occultes et des infections bactériennes sévères ayant significa-tivement diminué depuis la vaccination extensive contre le pneumocoque, un nouveau protocole a été mis en place afin de diminuer le traitement antibiotique des patients avec fièvre sans foyer. OBJECTIFS: Objectif principal : Parmi les enfants ayant des critères d’antibiothérapie empirique selon l’ancien protocole, comparer le nom-bre de patients ayant eu une modification de traitement (début ou modification d’une antibiothérapie intraveineuse) avant et après l’implantation du nouveau protocole.Objectif secondaire : Chez les enfants ayant une infection bactérienne sévère diagnostiquée lors du suivi, déterminer si l’évolution est similaire chez ceux ayant reçu ou non une antibiothérapie empirique. MATÉRIELS ET MÉTHODE: Il s’agit d’une étude rétrospective de non-infériorité. Tous les enfants de 3 à 36 mois qui se sont présentés à l’urgence et qui ont été référés en médecine de jour avec un diagnostic de fièvre sans foyer ont été recrutés. Les résultats de l’investigation initiale, le diagnostic final, le nombre de visites en médecine de jour, la durée d’hospitalisation, l’initiation d’une antibiothérapie et la présence de complications graves ont été répertoriés afin de comparer les 2 groupes. RÉSULTATS: Sur les 282 patients étudiés, 1 enfant dans le groupe pré-implantation et 2 enfants dans le groupe post-implantation ont eu une modification de traitement en cours de suivi (1 infection urinaire avec germe résistant dans le groupe pré-implantation et 2 bactériémies dans le groupe post-implantation). Aucun patient étudié n’a eu une évolution défavorable (choc, sepsis sévère, défaillance multiviscérale, décès) et aucune différence statistiquement significative n’a été observée dans le nombre d’échec au traitement, le taux d’hospitalisation et le nombre de visites en médecine de jour entre les 2 groupes. CONCLUSION: Avec cette étude, nous avons démontré qu’il est sécuri-taire de ne pas administrer d’emblée un antibiotique à large spectre chez les enfants de 3 à 36 mois avec bon état général se présentant à l’urgence avec fièvre sans foyer.

Les êtres vivants sont confrontés à des parasites qui diminuent leur fitness et se répandent dans la population. En réponse, les hôtes ont développé de nombreuses défenses immunitaires qui sont souvent mises en défaut par l'évolution des parasites. Ces défenses sont de plus souvent extrêmement diversifiées génétiquement. Quel est donc l'apport de la diversité génétique des défenses contre l'évolution des parasites ? Répondre à cette question expérimentalement nécessite un système biologique pour lequel on peut étudier la diversité génétique de l'hôte et l'évolution et la propagation du parasite. Les systèmes bactéries/phages sont de bons candidats pour une telle étude : leur manipulation au laboratoire est aisée, leurs cycles de vie sont rapides et ils ont de forts taux de mutation. La découverte récente de l'immunité CRISPR--Cas a ouvert de nombreuses possibilités : cette dernière a la propriété unique de générer dans le même fond génétique que l'hôte sensible de nombreux allèles de résistance. De plus, son mécanisme de fonctionnement reposant sur une interférence à ARN, la cible d'une résistance est très précisément connue ainsi que les possibilités de la contourner. Ce système permet donc l'étude expérimentale de l'impact de la diversité génétique sur la propagation et l'évolution des parasites, et sur la co-évolution antagoniste. Dans cette thèse, nous cherchons à 1) déterminer l'impact de la composition de la population d'hôtes sur la probabilité qu'une épidémie créée par un virus mutant ait lieu (émergence évolutive), 2) expliciter les causes de l'hétérogénéité de durabilité des résistances et 3) étudier la dynamique co-évolutive entre population génétiquement diversifiée d'hôtes et de parasites. Nous montrons que la composition de la population d'hôtes module fortement la probabilité d'émergence évolutive : une faible diversité génétique associé à un taux intermédiaire d'hôtes sensibles maximisant la probabilité d'émergence évolutive. Dans un second temps, nous montrons que l'immunité CRISPR génère des résistances dont la durabilité est hétérogène et cette hétérogénéité ne peut pas être expliquée par une hétérogénéité des fitness des mutants contournant CRISPR. Enfin, nous montrons que la diversité des résistances est maintenue à court terme par l'hétérogénéité des populations de parasites et que la dynamique co-évolutive est accélérée en présence d'une population génétiquement diverse. Enfin, nous proposons des pistes de recherche qu'il nous parait intéressant d'étudier dans le futur
Living organisms face parasites which decrease their fitness and spread into their population. In response, hosts have evolved countless immune defenses that are often circumvented by parasite evolution. These defenses are usually extremely diverse. What is the impact of such genetic diversity on the protection against the evolution of parasites? Answering this question experimentally requires an experimental system in which host genetic diversity and parasite evolution and spreading can be monitored. Phages and bacteria systems are ideal candidates for such studies as their handling is easy in the lab, their life cycle is short and their mutation rates is high. The recent discovery of CRISPR--Cas immunity has opened many possibilities. Indeed, this immunity has the unique property to generate in the same genetic background as the sensitive host, numerous resistant alleles. In addition, it relies on an interference--RNA-like pathway, which results in the precise understanding of phage bypassing and in the ability to predict the targeted sequence. This system hence allows the experimental study of the impact of host genetic diversity on the epidemiology and the evolution of parasites and on antagonist coevolution. In this PhD, we 1) study how the host population composition impacts the probability of an epidemic created by an escape mutant (evolutionary emergence), 2) try to understand the causes of the heterogeneity in durability of resistances and 3) monitor the coevolution dynamic between genetically diverse populations. We show that the composition of the host population impacts the probability of evolutionary emergence: a low resistances diversity with an intermediate proportion of sensitive hosts maximises the probability of evolutionary emergence. Second, we show that CRISPR--Cas resistances are heterogeneous in their durability and this is not explained by the heterogeneity of escape mutants fitness. Third, we show that resistances diversity is conserved in a short term by parasites genetic diversity and that the coevolutionary dynamic is fastened by parasite intra-specific genetic diversity. Finally, we discuss research questions that we find interesting to develop in the near future

Le genre Bordetella comporte à l’heure actuelle neuf espèces, majoritairement responsables d’infections respiratoires. B. pertussis, agent de la coqueluche, est le modèle de travail de cette thèse avec d’autres espèces telles que B. holmesii et B. avium. Les endotoxines bactériennes sont les composants essentiels de la membrane externe des bactéries à Gram-négatif. Du point de vue chimique, ce sont des lipopolysaccharides (LPS) qui provoquent un grand nombre de désordres physiopathologiques allant de la simple fièvre, à faible dose, jusqu’au choc endotoxinique mortel, à forte dose. L’analyse structurale des LPS de Bordetella est la spécialité majeure du laboratoire et la structure des endotoxines de la plupart des espèces de ce genre y a été décrite. Il est admis que le lipide A, qui constitue la région hydrophobe des LPS, est responsable de la majorité des activités biologiques de ces molécules. Ainsi, la moindre variation structurale de ces molécules a une répercussion importante sur la reconnaissance hôte-pathogène, les activités biologiques et la virulence bactérienne. A titre d’exemple, il a été mis en évidence que la modification spécifique, par substitution des groupes phosphate du lipide A, avec de la glucosamine, jouait un rôle majeur dans la modulation de la réponse immunitaire. Cette originalité structurale qui a été mise en évidence dans notre équipe chez B. avium, B. bronchiseptica puis chez B. pertussis; elle semble être un trait spécifique des Bordetelles. Il faut savoir que la coqueluche fait des ravages dans les pays sous-développés et touche les nouveau-nés dans de nombreux pays, comme la France, d’une maladie infectieuse mortelle dans les cas graves. Le vaccin qui ne peut être injecté qu’à l’âge de 2-3 mois et dont les rappels ne sont pas régulièrement suivis est imparfait. Les spécialistes du domaine ont reconnu qu’un complément antigénique serait nécessaire pour le rendre plus efficace. Au cours de cette thèse, nous avons analysé la structure des LPS d’isolats cliniques de B. pertussis afin d’étudier leur évolution et leur adaptation avec le temps ainsi que leur application vaccinale potentielle. De plus, concernant deux souches de B. pertussis, BP338 et BP18-323 nous avons contribué à la mise en évidence de nouveaux gènes impliqués dans la biosynthèse de la GlcN substituant les groupes phosphate de la région lipidique et à expliquer la différence de longueur du seul acide gras distinct entre les deux souches. L’étude de l’influence de ces éléments structuraux sur l’activation du complexe, TLR4/MD-2 apporte de nouveaux éclairages sur les interactions entre les lipides A et ce récepteur. Nos études sur les isolats cliniques de B. holmesii, pathogène opportuniste responsable d’affections de type coqueluche, montrent une grande hétérogénéité structurale du lipide A au sein d’un même isolat. Nous avons montré dans cette souche la présence d’un marqueur spécifique des souches de Bordetella, il s’agit d’un acide gras présent uniquement chez les lipides A des isolats humains. Nos travaux effectués sur des isolats cliniques de B. pertussis appartenant aux ères pré- et post-vaccinales et provenant de différents pays, montrent une perte du matériel génétique avec une déficience de certains antigènes majeurs. Nous avons démontré, via des méthodes physico-chimiques, que ces modifications ne concernaient pas les LPS de ces isolats. La stabilité de ces antigènes ainsi que nos méthodes de purification, nous permettent de proposer que ces LPS détoxifiés soient de bons candidats pour améliorer l’efficacité des vaccins coquelucheux acellulaires. Enfin, toutes les études structurales présentées dans cette thèse ont permis de mieux comprendre la régulation de certains gènes en réponse à un stress extérieur. Elles participent, sur l’exemple d’un pathogène majeur, au déchiffrage des mécanismes moléculaires qui mènent à la virulence et à l’adaptation bactérienne
The Bordetella genus is actually composed of nine species responsible for respiratory infections. B. pertussis, the agent of whooping cough, is the main model of this thesis along with other species such as B. holmesii and B. avium. Bacterial endotoxins are the major components of Gram-negative bacteria external membrane. From a chemical point of view, they are lipopolysaccharides (LPS) causing a high number of pathophysiological disorders ranging from low fever at weak doses, to lethal endotoxic choc at high ones. Structural analysis of the Bordetellae LPS is the major specialty of our group where the endotoxin structures of most species of the genus were described. It is well-known that lipid A, which constitutes the hydrophobic moiety of LPS, is responsible for the majority of biological activities of these molecules. Thus, any structural change of these molecules has an important impact on host-pathogen recognition, biological activities and bacterial virulence. For example, it has been demonstrated that the specific modification by grafting glucosamine on lipid A phosphate groups plays a major role in modulating the immune response. This structural peculiarity was highlighted by our team first in B. avium, B. bronchiseptica then in B. pertussis; it seems to be a unique trait of Bordetella. It should be noted that pertussis wreaks havoc in developing countries and affects newborns in several others, including France, where this infectious disease causes a significant death toll. The vaccine, which cannot be injected before the age of 2-3 months, could be improved and boosters are not regularly monitored. Experts in the domain have recognized the lack of an antigenic complement to make it more effective. In this thesis, we analyzed the structure of LPS from B. pertussis clinical isolates to study their evolution and adaptation over time along with their potential use in the design of new vaccines. In addition, regarding two strains of B. pertussis, BP338 and BP18-323, we have contributed to the identification of new genes involved in the biosynthesis of GlcN substituting the phosphate groups of the lipid moiety, which helped explaining the difference in the length of the single fatty acid differing between the two strains. The analysis of the influence of these structural elements on the activation of the receptor complex, TLR4/MD-2 sheds new light on the interactions between lipids A and this receptor. Our studies on clinical isolates of B. holmesii, an opportunistic pathogen responsible for pertussis-like illness, show great structural heterogeneity in the lipid A of these isolates. We showed the presence of a specific marker of Bordetella species, namely a fatty acid present only in the lipid A of human isolates. Our works on B. pertussis clinical isolates belonging to pre- and post-vaccine eras and coming from different countries show a loss of genetic material with a deficiency in certain major antigens. We have demonstrated, via physico-chemical methods, that these modifications did not affect the LPS of these isolates. The stability of these antigens and our ability to purify them, allow us to propose that detoxified LPS could be good candidates for improving the effectiveness of acellular pertussis vaccines. Finally, all structural studies presented in this thesis have provided insight into the regulation of certain genes in response to external stress. Our compiled work on a major pathogen is an important step in deciphering the molecular mechanisms leading to bacterial virulence and adaptation

Les processus d'innovation moléculaire nécessitent le bricolage moléculaire et la cooptation des gènes existants. Mais ce processus reste mal compris sur de longues échelles évolutives. J’ai analysé durant cette thèse l'histoire évolutive d'un vaste groupe de systèmes moléculaires membranaires associés aux bactéries et aux archées - la superfamille des filaments de type IV (TFF-SF) - qui se sont diversifiés dans les systèmes impliqués dans la motilité flagellaire ou par contraction, l'adhésion, la sécrétion de protéines, la transformation naturelle... J’ai développé des outils et méthodes qui m’ont permis d’identifier ces systèmes dans tous les phyla de deux des domaines du vivant, et leur phylogénie suggère qu'ils pourraient avoir été présents dans le dernier ancêtre commun universel. La TFF-SF c’est ensuite diversifiée par de multiples duplications de gènes, une fission du gène de la plateforme membranaire intégrale, et l'accrétion de nouveaux composants. La phylogénie et le contenu des systèmes ancestraux suggèrent que les pili bactériens initiaux étaient impliqués dans la motilité cellulaire et/ou la transformation de l'ADN. En revanche, les systèmes spécialisés de sécrétion de protéines sont apparus beaucoup plus tard. Tous ces processus de diversification fonctionnelle se sont accompagnés de réarrangements génétiques ayant des implications sur la régulation génétique et le transfert horizontal de gènes. Dans l'ensemble, l'histoire de l'évolution de la TFF-SF fournit à elle seule un catalogue impressionnant de la variété des mécanismes moléculaires impliqués dans l'origine des nouvelles fonctions par bricolage et cooptation des machines cellulaires
Process of molecular innovation require tinkering and the co-option of existing genes. But this process remains poorly understood on long evolutionary scales. During this thesis, I analyzed the evolutionary history of a large group of molecular membrane systems associated with bacteria and archaea - the superfamily of type IV filaments (TFF-SF) - that have diversified into systems involved in flagellar or contraction motility, adhesion, protein secretion, natural transformation.... I have developed tools and methods that have allowed me to identify these systems in all phyla of two of the kingdoms of life, and their phylogeny suggests that they may have been present in the last universal common ancestor. TFF-SF was then diversified by multiple gene duplications, fission of the gene from the integral membrane platform, and accretion of new components. Surprisingly, I found that Tad systems originated from the interkingdom transfer from Archaea to Bacteria of a system similar to the Epd pilus. The phylogeny and the content of ancestral systems suggest that the initial bacterial pili were involved in cellular motility and/or DNA transformation. On the other hand, specialized protein secretion systems appeared much later. All these processes of functional diversification have been accompanied by genetic rearrangements with implications for genetic regulation and horizontal gene transfer. Overall, the evolutionary history of TFF-SF reveals an impressive catalogue of the variety of molecular mechanisms involved in the origin of new functions through tinkering and co-optation of cellular machineries

L’huître creuse Crassostrea gigas est l’espèce de bivalve la plus cultivée dans le monde et est confrontée à des maladies infectieuses impliquant des bactéries du genre Vibrio. Parmi ces Vibrio, l’espèce V.aestuarianus, initialement décrite en 1983 comme bactérie des environnements estuariens, est associée à des mortalités d’huîtres creuses adultes en Europe depuis 2001. En 2012, des mortalités de coques adultes Cerastoderma edule associées à cette espèce ont également été rapportées. Cependant, les processus ayant mené à l’émergence des lignées pathogènes de bivalves sont restés inconnus. Au cours de cette thèse, nous avons cherché à préciser (1) la structure des populations de V. aestuarianus et leurs déterminants génomiques ; (2) les évènements évolutifs ayant participé à l’émergence et l’évolution dessous-espèces, et (3) les habitats, cycles et espèces sensibles à V. aestuarianus. Nous avons montré que les souches de V. aestuarianus pathogènes se répartissent dans deux sous-espèces aux histoires évolutives différentes. V. aestuarianus francensis, décrite en 2008, regroupe les souches pathogènes d’huîtres alors que V. aestuarianus cardii regroupe les souches pathogènes de coques. Les deux sous espèces provoquent des maladies dans leurs populations d’hôtes en été, et la température a été identifiée comme un facteur favorable au développement des maladies. V. aestuarianus francensis impacte l’ostréiculture et nous montrons que deux lignées distinctes se sont propagées à l’échelle de l’Europe depuis au moins 20 ans. Cette sous-espèce se caractérise par une faible diversité génétique et une évolution essentiellement clonale. Les souches de V. aestuarianus francensis ont un mode de vie de spécialiste, avec un habitat restreint aux huîtres. L’un des évènements ayant favorisé son émergence pourrait être l’acquisition et l’intégration génomique d’un élément génétique mobile contenant des gènes codant des protéines impliquées dans l’export du cuivre. Actuellement, la sous-espèce V. aestuarianuscardii impacte les coques uniquement en France. La diversité phénotypique et génétique dans cette sous espèce est plus importante que dans la sous-espèce V. aestuarianus francensis. Plusieurs groupes génétiques présentant des niveaux de virulence différents envers les coques ont pu être identifiées et la comparaison des génomes entre ces groupes a permis d’identifier des facteurs de virulence potentiels
The oyster Crassostrea gigas is the most cultured species of bivalve in the world and is confronted with infectious diseases involving bacteria of the genus Vibrio. Among these Vibrio, the species V. aestuarianus, initially described in 1983 as a bacterium of estuarine environments, has been associated with mortality of adult oysters in Europe since 2001. In 2012, mortality of adult cockles Cerastoderma edule associated with this species have also been reported. However, the processes leading to the emergence of pathogenic bivalve lineages have remained unknown. During this thesis, we sought to clarify (1) the population structure of V. aestuarianus and their genomic determinants, (2) the evolutionary events that participated in the emergence and evolution of the subspecies, and (3) the habitats, cycles and species sensitive toV. aestuarianus. We have shown that pathogenic V. aestuarianus strains fall into two subspecies withdifferent evolutionary histories. V. aestuarianus francensis, described in 2008, includes pathogenic oyster strains while V. aestuarianus cardii includes pathogenic cockle strains. Both subspecies cause disease in their host populations in summer, and temperature has been identified as a favorable factor for disease development. V. aestuarianus francensis impacts oyster farming and we show that two distinct lineages have spread across Europe for at least 20 years. This subspecies is characterized by low genetic diversity and essentially clonal evolution. Strains of V. aestuarianus francensis have a specialist lifestyle, with a habitat restricted to oysters. One of the events that favored its emergence could be the acquisition and genomic integration of a mobile genetic element containing genes coding for proteins involved in copper export. Currently, the subspecies V. aestuarianus cardii impacts cockles only in France. The phenotypic and genetic diversity in this subspecies is greater than in the subspecies V. aestuarianus francensis. Several genetic groups with different levels of virulence towards cockles could be identified and the comparison of genomes between these groups made it possible to identify potential virulence factors

Les changements des propriétés de texture du fruit au cours de la maturation et de la sénescence sont associés à la dégradation de la paroi. Toutefois, les évènements à l’origine de ces changements ne sont pas clairement identifiés et pourraient se réaliser dès le développement précoce du fruit. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés aux parois cellulaires du péricarpe externe depuis la mise en place des polysaccharides pariétaux lors du développement précoce jusqu’à leur dégradation au cours de la maturation du fruit. Une étude morphologique des cellules du péricarpe aux différents stades de développement du fruit a permis de préciser les différents phases de l’expansion cellulaire. L’analyse chimique des parois a montré un remaniement de leur composition tout au long du développement du fruit avec une synthèse importante de rhamnogalacturonanes de type I au début de la phase d’expansion cellulaire. L’analyse de la structure fine des xyloglucanes et des (galacto)glucomannanes a révélé un remodelage de ces polymères pendant la phase de maturation mais également durant la phase d’expansion cellulaire. L’immunocytochimie a apporté des éléments nouveaux sur la distribution des différents polysaccharides au sein de la paroi. Enfin, nous avons examiné l’influence des modalités de conservation sur la composition de la paroi de fruits issus de lignées présentant une texture contrastée au stade rouge. Nous avons montré que les conditions de conservation modulaient la dégradation des pectines et que les différences de composition des parois entre lignées s’atténuaient au cours de la période postrécolte
Fruit texture depends on histology and cell wall architecture, both under genetic and developmental controls. If ripening related cell wall modifications have been well documented with regard to softening, little is known about cell wall construction during early fruit development. Identification of key events and their kinetics with regard to tissue architecture and cell wall development can provide new insights on early phases of texture elaboration. Changes in the pericarp cellular structure during fruit development were first characterized. Cell expansion was shown to occur differently to the location within the pericarp. Analysis of cell wall composition and polysaccharide structure revealed that both are continuously modified during fruit development and not only during the ripening stage. During early stages, the relative high rhamnose content in cell walls indicates a high synthesis of rhamnogalacturonan I next to the one of homogalacturonans. Fine tuning of rhamnogalacturonan I side chains appears to occur from the cell expansion phase until prior the mature green stage. Cell wall polysaccharides remodelling also concerns xyloglucans and (galacto)glucomannans, the major hemicelluloses in tomato cell walls. In situ localization of cell wall polysaccharides in pericarp tissue brings new insights on cell wall construction and architecture. Then, the impact of post-harvest storage conditions on fruit texture from different genotypes was investigated in relation with cell wall changes. An effect of post-harvest conditions was found on pectins. Differences in cell wall composition between genotypes decreased on the course of storage

Au temps évolutif long, nous avons montré qu'à l'échelle de l'espèce la virulence extra intestinale est essentiellement expliquée par le nombre de gènes de virulence. A l'aide d'une nouvelle collection, collectée au cours de la thèse, nous avons montré que les mutations du gène rpoS sont essentiellement acquises au laboratoire et que l'histoire évolutive de rpoS est soumise à une pression de sélection purificatrice, qu'elle respecte la phylogénie de l'espèce et qu'elle suit un modèle « source and sink ». Par ailleurs, le mode d'acquisition est important. Les souches responsables d'infections communautaires pédiatriques présentaient des capacités de croissance supérieures aux souches responsables d'infection nosocomiales pédiatriques. Nous avons également montré que le clone ST131 possédait des capacités de croissance particulièrement élevées pouvant expliquer sa diffusion dans la communauté. Au temps évolutif court, nous avons étudié 9 isolats d'un patient au cours d'une péritonite présentant une microhétérogénéité génétique et phénotypique et des niveaux différents de RpoS. L'allèle rpoS n'influait pas sur la virulence. Il semble donc qu'à l'échelle du temps évolutif court les capacités de croissance sont prépondérantes dans les variations de virulence observées. L'inactivation de la virulence contrebalancée par l'augmentation des capacités de résistance aux stress doit conférer des avantages sélectifs dans l'environnement particulier qu'est la cavité péritonéale lors d'une péritonite à E. Coli. Enfin, les données du séquençage des génomes complets des isolats permettront de mieux comprendre les mécanismes de la microdiversité et de ses liens avec la virulence
Throughout long evolutionary time, we showed that at the species level the extra intestinal virulence is essentially explained by the number of virulence genes. Using a new collection, collected during the thesis, we have shown that mutations in the rpoS gene are essentially laboratory-acquired and the evolutionary history of rpoS is subjected to a pressure of purifying selection, that it respects the phylogeny of the species and that it follows a "source and sink" model. Moreover, the mode of acquisition is important. Strains responsible for pediatric community-acquired infections showed higher growth capacities officials pediatric nosocomial infection strains. We also showed that the ST131 clone had particularly high growth capacity may explain its spread in the community. In short evolutionary time, we studied vine isolates from a patient during a peritonitis with genetic and phenotypic microheterogeneity and different levels of RpoS. RpoS allele did not affect virulence. So it seems that across evolutionary time short growth capacities are predominant in the variations in virulence observed. Inactivation of virulence offset by increased resilience to stress must confer selective advantages in the unique : environment that is the peritoneal cavity during peritonitis E. Coli. Finally, data from the sequencing of complete genomes of isolates will better understand the mechanisms of microdiversité and its relationship with virulence

Les Streptomyces sont des bactéries de la rhizosphère qui contribuent à la fertilité des sols (recyclage de la matière organique), et à la croissance et la santé des plantes. Elles possèdent parmi les plus grands génomes bactériens (12 Mb) et présentent une variabilité génétique importante. Cette variabilité connue au niveau interspécifique n’a jamais été abordée à l’échelle de la population, c’est-à-dire entre individus sympatriques appartenant à la même espèce (souches sœurs) au sein de la même niche écologique. L’objectif de ce travail est de rechercher cette diversité dans les populations de l’écosystème sol forestier, d’approcher sa dynamique et son rôle fonctionnel. Après séquençage et comparaison des génomes complets, nous avons observé une grande diversité génomique en termes de taille, de présence/absence d’éléments extrachromosomiques, mais également en terme de présence/absence de gènes le long du chromosome. Un grand nombre d’événements d’insertions et délétions (indels) comprenant de 1 à 241 gènes différencient les individus de la population. Au vu des liens phylogénétiques étroits entre les individus, l’ancêtre commun de la population est récent, aussi la diversité génomique résulterait d’un flux massif et rapide de gènes. La forte prévalence d’éléments conjugatifs intégrés dans la population suggère que la conjugaison est le moteur prépondérant de cette diversité génomique. La production différentielle de métabolites spécialisés (antibiotiques) a également été utilisée pour estimer l’impact de la diversité génétique sur le fonctionnement de la population. Nous avons pu montrer que cette production était liée à des gènes spécifiques de souches et qu’elle pouvait constituer un bien commun pour la population. Nous proposons que l’évolution rapide du génome participe au maintien des mécanismes de cohésion sociale chez ces bactéries du sol
Streptomyces are rhizospheric bacteria that contribute to soil fertility (recycling of organic matter), plant growth and health. They have among the largest bacterial genomes (12 Mb) with a high genetic variability. The genome variability, observed at the interspecific level has never been addressed within a population, i.e. between sympatric individuals belonging to the same species (Conspecific strains) within the same ecological niche. The objective of this work was to investigate this diversity in the forest soil ecosystem, to estimate its dynamics and its potential functional roles. After sequencing and comparison of the complete genomes, we observed a wide genomic diversity in terms of size, presence/absence of extrachromosomal elements, but also in terms of presence/absence of genes along the chromosome. A large number of insertion and deletion events (indels) from 1 to 241 genes differentiate individuals in the population. Given the close phylogenetic relationship of these strains, the common ancestor of the population is recent, hence the genomic diversity would result from a massive and rapid gene flux. The high prevalence of integrative and conjugative elements in the population suggests that conjugation could act as a driving force of this diversity. Differential production of specialized metabolites (antibiotics) was also used to estimate the impact of genetic diversity on population’s ecology. We were able to show that this production was linked to strain specific genes and that it may constitute a « public good » for the population. We propose that the rapid evolution of the genome contributes to the maintenance of social cohesion mechanisms within these soil bacteria

L’enveloppe bactérienne est l’une des structures cellulaires les plus anciennes et les plus fondamentales. Toutefois, de nombreux aspects concernant sa diversité et son histoire évolutive sont encore inconnus. Dans cette thèse, j’ai profité du nombre croissant de génomes disponibles dans les bases de données publiques, afin de mener une analyse de phylogénomique et de génomique comparative à une large échelle évolutive. Les deux objectifs de ce travail doctoral étaient (i) d’identifier de nouvelles lignées didermes au sein des Firmicutes pour éclairer la transition monoderme/diderme, et (ii) d’élucider l’histoire évolutive de l’enveloppe cellulaire chez les bactéries et d’en déduire la nature chez le LBCA.En résumé, les résultats que j'ai obtenus au cours de cette thèse fournissent une avancée significative dans notre compréhension de la diversité et de l'évolution de l'enveloppe cellulaire, et sur l'une des transitions majeures de l'histoire des bactéries, celle entre les monodermes et les didermes
The bacterial envelope is one of the oldest and most fundamental cellular structures. Yet, many aspects of its diversity and evolutionary history are unknown. In this thesis I have taken advantage of the large available genomic data to investigate the issue through a large-scale phylogenomic and comparative genomic analyses at the level of Bacteria. The two goals of this doctoral work were (i) to identify putative new diderm lineages in the Firmicutes to illuminate the monoderm/diderm transition, and (ii) to elucidate the evolutionary history of the cell envelope in Bacteria and infer its nature in the LBCA. To sum up, the results I obtained during this thesis provide a timely and significant advancement to our understanding of the diversity and evolution of the cell envelope, and on one of the major transitions in the history of Bacteria, that between monoderms and diderms

Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus est une bacterie lactique largement utilisee dans l'industrie laitiere. Le bon deroulement des fermentations realisees par cette espece est souvent entrave par le developpement de bacteriophages. Nous avons choisi d'etudier le phage tempere mv4, representatif d'une grande famille de phages de lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus et lactis, pour ameliorer la resistance aux phages, mais egalement pour mieux comprendre la genetique de l'espece bacterienne sur laquelle il se propage. Une quinzaine de genes ont ete identifies grace au sequencage d'un tiers du genome phagique (12kb). Deux operons tardifs ont ete plus precisement etudies: le gene implique dans la lyse bacterienne et le gene codant la proteine majeure de la capside (34 kda). L'etude de l'expression des genes, abordee par cartographie des arn messagers, a permis de mettre en evidence une sequence consensus originale qui pourrait etre celle d'un promoteur de type tardif. De plus, un fragment d'adn phagique doue d'une activite promotrice dans un hote heterologue, lactobacillus casei, a ete caracterise. Dans une bacterie lysogene, l'adn genomique du phage mv4 est integre sous forme de prophage dans le chromosome, mais est egalement present sous forme lineaire extra-chromosomique. Pour apprehender cette forme de lysogenie originale, la region impliquee dans l'integration phagique a ete analysee: le phage mv4 integre son adn par un mecanisme de recombinaison site-specifique qui fait intervenir une enzyme codee par le phage, l'integrase, et un site d'attachement phagique attp. Cette integration a lieu dans l'extremite 3' du gene d'un arn de transfert present sur le chromosome de l'hote. La comparaison des sequences nucleotidiques du phage mv4 avec celle du phage virulent ll-h, apparente a mv4, a permis d'aborder l'evolution des genes au sein d'une meme famille de phages et de demontrer le role des phages temperes dans l'emergence de phages virulents

Les Streptomyces sont des bactéries du sol possédant un chromosome linéaire de grande taille (8-11 Mb), un fort taux en bases G-C (72,1% chez S. coelicolor) ainsi que l’apparition à haute fréquence de mutants, présentant de grands réarrangements touchant les régions terminales chromosomiques. L’analyse des séquences des régions terminales et des séquences partielles de la région centrale de la souche ATCC23877 de S. ambofaciens a permis de montrer que la taille de la région spécifique d’espèce augmente avec l’éloignement phylogénétique. Cette perte progressive de synténie est le résultat d’évènements d’insertions/délétions (indels) de petits fragments d’ADN. La comparaison des séquences des Répétitions Terminales Inversées de deux souches de S. ambofaciens a montré la présence de frontières ancestrales communes et les régions spécifiques situées aux extrémités. Cette variabilité serait la conséquence de remplacements d’extrémités de réplicons linéaires potentiellement d’origine plasmidique. L’intervention différentielle de mécanismes de réparation de cassures double brin ou une fréquence plus importante des cassures le long du chromosome pourraient être à la base de cette variabilité. Une conséquence de la formation de cassures double brin est l’entrée dans le cycle de cassure-fusion-pont (CFP) dont un intermédiaire est un chromosome dicentrique. L’entrée dans ce cycle serait la conséquence de la fusion de deux chromosomes délétés d’un bras chromosomique. L’analyse de souches de S. ambofaciens DSM40697 contenant un second centre de partition précisera l’implication des systèmes de partition dans l’instabilité et l’évolution du chromosome des Streptomyces
The Streptomyces are soil bacteria with a large linear chromosome, typically 8 to 10 Mb, high part of G-C bases (72.1% for S. coelicolor) and are subject to a high degree of genetic instability, correlated with the formation of large rearrangement occurring in the terminal chromosomal regions. The analysis of the terminal regions sequences and partial sequence central region of S. ambofaciens ATCC23877 shows that the size of the terminal species-specific regions increases as the phylogenetic distance between compared species increases. The synteny observed between central regions degenerates progressively over several hundreds of kilobases before reaching the terminal species-specific regions. This synteny appears as gradually parceled out by multiple insertions/deletions (indels) of genes. The comparison of the sequences of the Terminal Inverted Repeat (TIR) of two S. ambofaciens strains shows the two strains share the same ancestral boundaries of TIRs. On the other hand, the terminals regions are strain-specific suggesting that exchanges of replicon extremities, potentially plasmidic, have occurred, contributing to the terminal variability observed at the intraspecific level. The mechanisms of double breaks repair or the frequency of these double breaks could be the reasons of this variability. Sometimes, the chromosome becomes dicentric and enters in a break-fusion-bridge (BFB) cycle. This cycle is the consequence of a end-to-end fusion of two deleted chromosomes. The analysis of S. ambofaciens DSM40697 strains with a second locus involved in the partitioning narrows the implication of this one in the chromosomic instability and the Streptomyces’ evolution

Les produits de la mer sont bénéfiques pour la santé humaine avec une évolution des pratiques de consommation des ménages avec l’apparition de nouveaux enjeux en terme de sécurité sanitaire comme les dangers biologiques (bactérie et parasites). Ce chapitre porte sur la description de ces dangers biologiques et de l’émergence de nouveaux.