Academic literature on the topic 'Modulation microbienne'

Cette synthèse fait le point sur les effets directs et les conséquences de modifications de la conduite des animaux à la traite. Les effets recherchés répondent à des besoins de pilotage du troupeau ou de maîtrise de la qualité du lait. Ils visent à ajuster le niveau de production laitière sur l’exploitation, optimiser la qualité chimique, structurelle et microbienne du lait et piloter la conduite du troupeau. Les moyens pour intervenir sont variés allant de modifications de fréquence/intervalles de traite, à l’optimisation de la conception et des réglages de la machine à traire et des systèmes de stockage/réfrigération du lait en passant par les pratiques de traite. Il ressort de cette synthèse que la modulation de la fréquence de traite est un outil efficace pour moduler la production de lait et la durée de la lactation, et qu’elle peut contribuer à améliorer les performances de reproduction, gérer les réserves corporelles des vaches et dans certains cas limiter l’apparition de boiteries. Les choix de matériel de traite et de stockage/refroidissement du lait ainsi que les réglages de la machine à traire permettent d’optimiser l’extraction du lait, la durée de la traite et de collecter et conserver un lait d’une qualité maîtrisée sans nuire à la santé de la mamelle. Enfin, l’entretien de la machine à traire, les pratiques de traite et la peau des trayons des animaux semblent jouer un rôle primordial sur la richesse des laits crus en germes d’intérêt pour l’industrie laitière, les équilibres microbiens résultant d’une combinaison de pratiques de production dont la hiérarchisation reste encore difficile.

CRISPR-Cas est un système immunitaire adaptatif utilisé par de nombreux microbes pour se défendre contre l’invasion d’acides nucléiques tels que les génomes viraux et autres éléments génétiques mobiles. Le système microbien utilise son locus CRISPR pour stocker de l’information génétique afin de produire des ARN guides. Ces derniers, de concert avec des endonucléases (Cas), empêchent des invasions futures. Des parties de ce système microbien ont été exploitées pour développer un puissant outil d’édition des génomes dans une panoplie d’organismes. La capacité de CRISPR-Cas9 à couper efficacement et à des endroits très précis de l’ADN pourrait peut-être permettre un jour de guérir certaines maladies génétiques humaines. La malléabilité de cet outil d’édition rend possible une variété d’applications allant de la modulation de l’expression de gènes à des modifications épigénétiques. Les locus CRISPR représentent également une mine d’informations pouvant servir de méthode de typage de souches microbiennes ou encore une façon d’étudier les interactions entre les bactéries et leurs habitats.

Background: Sickle cell disease (SCD) is associated with chronic haemolysis, immuno-suppression and susceptibility to infections, which may trigger infection-associated haemolysis (IAH). SCD patients are vulnerable to anaemic effect of IAH due to vicious interaction between pre-existing ‘inherited’ chronic haemolysis and ‘acquired’IAH. IAH in SCD manifests as febrile haemolytic crisis with clinical and laboratory features of severe anaemia or pancytopenia. Clinico-pathological perspectives of IAH in SCD are fragmented. This review presents a comprehensive but concise overview of pathogenesis, management and prevention of IAH in SCD.Methodology and results: Online literature search using search terms such as ‘sickle cell disease, viral, bacterial, parasitic, fungal, infections, hyperhaemolytic crisis, haemophagocytic syndrome, severe anaemia, pancytopenia’ in various combinations was done on PubMed/Medline, Google, Google-Scholar and Bing. Overall, 112 relevant publications were retrieved, which included 109 peer reviewed journal articles, 2 World Health Organization (WHO) technical reports, and 1 edited text book. A range of bacterial (Bartonella spp, Mycoplasma spp., Mycobacterium avium complex), viral (Dengue, SARS-CoV-2, Parvovirus-B19, Cytomegalovirus, Epstein-Barr virus), parasitic(Plasmodium spp., Babesia spp.), and fungal (Histoplasma spp.) infections were associated with IAH in SCD. There are two broad types of IAH in patients with SCD; infection associated extra-medullary haemolysis (IAEMH) and infection associated intra-medullary haemolysis (IAIMH). While IAEMH is associated with severe anaemia due to intravascular haemolysis caused by red cell invasion, oxidative injury, auto-antibodies, and/or pathogen-haem interaction, IAIMH is associated with haemophagocytic tri-lineage destruction of haematopoietic precursors in the bone marrow.Conclusion: Various microbial pathogens have been associated with IAH in SCD. SCD patients with fever, severe anaemia or pancytopenia should be investigated for early diagnosis and prompt treatment of IAH, which is a lifethreateninghaematological emergency for which transfusion therapy alone may not suffice. Prompt and sustainable termination of IAH may require therapeutic combination of transfusion, anti-microbial chemotherapy, and immune modulation therapy. SCD patients should also receive counselling on hygiene, barrier protection against vectors, routine chemoprophylaxis for locally endemic diseases, and immunization for vaccine-preventable infections as a long-term preventive strategy against IAH. Contexte: La drépanocytose (SCD) est associée à une hémolyse chronique, à une immunosuppression et à une susceptibilité aux infections, ce qui peut déclencher une hémolyse associée à une infection (HIA). Les patientsatteints de SCD sont vulnérables à l'effet anémique de l'HIA en raison de l'interaction vicieuse entre l'hémolyse chronique "héréditaire" préexistante et l'HIA "acquise". L'HIA dans la SCD se manifeste par une crise hémolytique fébrile avec des caractéristiques cliniques et de laboratoire d'anémie sévère ou de pancytopénie. Les perspectives clinico-pathologiques de l'HIA dans la SCD sont fragmentées. Cette revue présente un aperçu complet mais concis de la pathogenèse, de la gestion et de la prévention de l'HIA dans la drépanocytose.Méthodologie et résultats: Une recherche documentaire en ligne à l'aide de termes de recherche tels que "drépanocytose, virale, bactérienne, parasitaire, fongique, infections, crise hyperhémolytique, syndrome hémophagocytaire,anémie sévère, pancytopénie" dans diverses combinaisons a été effectuée sur PubMed/Medline, Google, Google-Scholar et Bing. Au total, 112 publications pertinentes ont été récupérées, dont 109 articles de revues à comité de lecture, 2 rapports techniques de l'Organisation mondiale de la santé (OMS) et 1 manuel édité. Unegamme bactérienne (Bartonella spp, Mycoplasma spp., Mycobacterium avium complex), virale (Dengue, SARS-CoV-2, Parvovirus-B19, Cytomegalovirus, Epstein-Barr virus), parasitaire (Plasmodium spp., Babesia spp.), et lesinfections fongiques (Histoplasma spp) étaient associées à l'IAH dans la SCD. Il existe deux grands types d'HIA chez les patients atteints de SCD; hémolyse extra-médullaire associée à une infection (IAEMH) et hémolyse intramédullaireassociée à une infection (IAIMH). Alors que l'IAEMH est associée à une anémie sévère due à une hémolyse intravasculaire causée par l'invasion des globules rouges, une lésion oxydative, des auto-anticorps et/ou une interaction pathogène-hème, l'IAEMH est associée à la destruction tri-lignée hémophagocytaire des précurseurshématopoïétiques dans la moelle osseuse.Conclusion: Divers agents pathogènes microbiens ont été associés à l'IAH dans la SCD. Les patients atteints de SCD avec de la fièvre, une anémie sévère ou une pancytopénie doivent être examinés pour un diagnostic précoce et un traitement rapide de l'HIA, qui est une urgence hématologique potentiellement mortelle pour laquelle la thérapie transfusionnelle seule peut ne pas suffire. L'arrêt rapide et durable de l'HIA peut nécessiter une combinaison thérapeutique de transfusion, de chimiothérapie antimicrobienne et de thérapie de modulation immunitaire. Lespatients atteints de drépanocytose devraient également recevoir des conseils sur l'hygiène, la barrière de protection contre les vecteurs, la chimioprophylaxie de routine pour les maladies endémiques locales et la vaccination contreles infections évitables par la vaccination en tant que stratégie préventive à long terme contre l'HIA.

Les ruminants, comme tous les mammifères, hébergent des billions de microbes symbiotiques, constituant les « microbiotes » de la peau, des voies digestives, respiratoires et génitales etc. La composition et les fonctions de ces microbiotes dépendent, entre autres, de leur habitat. L’utilisation des approches « -omiques », en particulier le séquençage de nouvelle génération, a permis de caractériser les organismes composant les microbiotes, leurs gènes et leurs activités. Les ruminants se distinguent par la présence dans leur rumen d'un microbiote spécialisé, composé principalement de bactéries, de protozoaires, d’archées et de champignons. Situé en amont des sites d'absorption, il joue un rôle central dans la nutrition des ruminants. La production des ruminants est particulièrement influencée par le microbiote intestinal (dont la population est diversifiée et spécifique du segment considéré) et le microbiote associé à la peau de la mamelle (réservoir important de la diversité microbienne du lait cru). Ces différents microbes interagissent entre eux et avec leur hôte sous l'influence de divers facteurs de variation, dont le principal est le régime alimentaire, mais aussi le milieu de vie et les pratiques d'élevage au début et milieu de la vie de l'animal. Des études récentes montrent un contrôle génétique potentiel par l'hôte de ses communautés microbiennes. En outre, il existe une accumulation de preuves des liens entre les microbiotes et la santé animale, l'efficacité de l'alimentation, les performances, la qualité des produits et la production de gaz à effet de serre. Ces constatations justifient l'intérêt croissant des éleveurs pour les microbiotes des animaux et leur modulation.

Le cheptel corse, composé d'ovins, de caprins, de porcins et de bovins, est principalement élevé dans des systèmes d'élevage extensifs. Les interactions fréquentes entre le bétail, la faune sauvage et les populations humaines favorisent donc la circulation des tiques et des micro-organismes transmis par les tiques. Une forte prévalence de bactéries transmises par les tiques des familles Rickettsiaceae et Anaplasmataceae a été signalée chez les chèvres (Anaplasma ovis), les moutons (A. ovis), les bovins (Anaplasma marginale, Anaplasma phagocytophilum et Ehrlichia minasensis) et les tiques (Rickettsia spp.) en Corse. Certaines de ces bactéries (par exemple, A. phagocytophilum et Rickettsia sp.) sont zoonotiques et pathogènes pour l'homme. Actuellement, il n'existe pas de mesures préventives pour le contrôle des tiques et des maladies transmises par les tiques. Le microbiome des tiques est un ensemble très complexe de micro-organismes en interaction qui ont un impact sur la physiologie des tiques et leur compétence vectorielle. Récemment, nous avons montré que les vaccins anti-microbiote des tiques peuvent produire une mortalité élevée chez celles-ci pendant leur alimentation. Les vaccins anti-microbiotiques peuvent également moduler le microbiome des tiques et peuvent donc être utilisés comme outil de contrôle de la transmission des pathogènes transmis par les tiques. Dans ce projet, nous utiliserons le séquençage de nouvelle génération des amplicons 16S pour étudier la diversité taxonomique et fonctionnelle du microbiome de Rhipicephalus bursa et Hyalomma marginatum, les principales tiques vectrices de pathogènes chez le bétail en Corse. En utilisant les réseaux de co-occurrence et la détection à haut débit des pathogènes, nous identifierons ensuite les bactéries clés interagissant avec les pathogènes détectés transmis par les tiques. Les bactéries clés de voûte seront utilisées pour formuler des vaccins anti-microbiotiques afin de bloquer l'acquisition et/ou la transmission des pathogènes
The Corsican livestock population, composed of sheep, goats, pigs and cattle, is mainly raised in extensive farming systems. Frequent interactions between livestock, wildlife and human populations can favor the circulation of ticks and tick-borne microorganisms. A high prevalence of tick-borne bacteria of the families Rickettsiaceae and Anaplasmataceae has been reported in goats (Anaplasma ovis), sheep (A. ovis), cattle (Anaplasma marginale, Anaplasma phagocytophilum, and Ehrlichia minasensis) and ticks (Rickettsia spp.) in Corsica. Some of these bacteria (e.g., A. phagocytophilum and Rickettsia sp.) are zoonotic and pathogenic to humans. Currently, there are no preventive measures for the control of ticks and tick-borne diseases. The tick microbiome is a very complex set of interacting microorganisms that impact tick physiology and vector competence. Recently, we have shown that tick microbiota vaccines can produce high mortality in ticks during feeding. Anti-microbiota vaccines can also modulate the tick microbiome and thus can be used as a tool to control the transmission of tick-borne pathogens. In this project, we will use next-generation sequencing of 16S amplicons to study the taxonomic and functional diversity of the microbiome of Rhipicephalus bursa and Hyalomma marginatum, the main pathogen-vector ticks in cattle in Corsica. Using co-occurrence networks and high-throughput pathogen detection, we will then identify keystone bacteria interacting with the detected tick-borne pathogens. The keystone bacteria will be used to formulate antimicrobial vaccines to block pathogen acquisition and/or transmission

Les piles à combustible microbiennes (PCMs) sont des dispositifs bio-électrochimiques qui utilisent des biofilms bactériens électroactifs afin de catalyser des réactions d'oxydoréduction anodique et/ou cathodique pour générer de l'énergie électrique. Afin de promouvoir le développement et la connexion des biofilms, points clé dans les performances des PCM, la surface de l'anode de graphite est fonctionnalisée par des unités pyridine. Celles-ci sont greffées de façon covalente via la réduction électrochimique de cations diazopyridinium, formés in situ à partir de précurseurs amine, en s'inspirant de la méthode d'électrogreffage des sels d'aryle diazonium. Cela permet d'obtenir une interface très robuste. En comparant la réactivité de différents dérivés aminopyridine et les propriétés des couches greffées résultantes, la réduction des cations para-diazopyridinium conduit à des films fins et compacts, bien adaptés pour favoriser l'adhésion bactérienne et le transfert d'électrons entre la surface de l'anode et les bactéries électroactives. La présence d'unités pyridine immobilisées en surface de l'anode permet un développement plus rapide du biofilm et des performances accrues de la PCM pour des biofilms jeunes. Par comparaison, une anode modifiée par des multicouches de polyphénylène puis colonisée par un biofilm bactérien se révèle moins efficace pour la catalyse de l'oxydation de l'acétate. La nature et les propriétés physicochimiques de l'électrolyte sont également un paramètre important dans le développement du biofilm bactérien. Les liquides ioniques à température ambiante présentent des propriétés uniques, notamment en termes de solvatation, et leur utilisation dans des applications biotechnologiques a récemment émergé. Toutefois, leurs effets sur les biofilms bactériens restent encore peu connus. L'ajout d'une sélection de liquides ioniques hydrophiles et hydrophobes à base de cations imidazolium ou pyridinium dans l'anolyte, même en très faible quantité, ou immobilisés à la surface de l'anode inhibe le développement du biofilm
Microbial Fuel Cells (MFCs) are bio-electrochemical devices based on electroactive bacterial biofilms which catalyze the electron transfer both at the anode and cathode to generate electrical power. To enhance the biofilms development and to improve the biofilm-electrode connection, being both key features in the performance of the MFC, the graphite anode was functionalized by pyridine units. In order to ensure a robust interface, pyridine units are grafted covalently through the electrochemical reduction of diazopyridinium cations in situ formed from aminopyridine precursors, following the well-known electrografting method for aryl diazonium salts. By comparing the reactivity of various aminopyridine derivatives and the resulting grafted layers properties, the para-diazopyridinium cations reduction results in a thin and compact layer, which is the best suited for promoting bacterial adhesion and favorable electron transfer between the anode surface and electroactive bacteria. The presence of pyridine units immobilized on the anode surface leads to a faster biofilm development together with increased MFC performances for young biofilms. In contrast, anode modified with polyphenylene multilayers and then colonized by a bacterial biofilm has been proved to be less effective for the catalysis of acetate oxidation. On the other hand, the nature of the electrolyte and the physicochemical properties are also important parameters for the bacterial biofilm development. Room temperature ionic liquids have unique properties, particularly in terms of solvation, and their use in biotechnological applications has recently emerged. However, their effects on bacterial biofilms remain little known. The addition of a selection of hydrophilic and hydrophobic ionic liquids based on imidazolium or pyridinium cations in the anolyte, even in very small quantities, or immobilized at the anode surface inhibited the biofilm development

Le parasite Plasmodium falciparum, responsable des formes graves du paludisme chez l'homme, est transmis par Anopheles gambiae, son principal vecteur en Afrique sub-saharienne. Les nouvelles stratégies de lutte contre la maladie visent à limiter ou à interrompre le développement du parasite chez le moustique vecteur, et il est donc nécessaire d'améliorer notre compréhension des interactions entre le vecteur, son environnement et le parasite. L'objectif de ce projet de thèse a été de caractériser la flore microbienne du vecteur An. gambiae en conditions naturelles de transmission, d'étudier le rôle des principales espèces bactériennes colonisant l'estomac du moustique sur le développement de P. falciparum et de mesurer l'influence des bactéries sur la réponse immunitaire des moustiques femelles et leur capacité à transmettre le parasite. Pour mener à bien ce projet, nous avons collecté des populations de moustiques sauvages au Cameroun pour la caractérisation de la flore microbienne, nous avons ensuite exposé des moustiques de la colonie de laboratoire Ngousso à des cultures bactériennes puis infecté ces moustiques avec des isolats naturels de P. falciparum. Notre étude a montré que les souches bactériennes naturelles de l'intestin du moustique Serratia, Pseudomonas et Escherichia réduisaient la prévalence et l'intensité de l'infection et que le degré d'inhibition variait selon les taxons bactériens et les porteurs de gamétocytes. L'analyse des flores bactériennes des différents épithéliums de l'insecte par pyroséquençage a révélé des similarités entre la flore intestinale et celles retrouvées dans les ovaires et les glandes salivaires pour un même moustique. Les analyses d'expression suggèrent que la régulation de l'expression des gènes l'immunité par les bactéries intestinales pourrait participer à la modulation de la réponse antiplasmodiale. Les mécanismes impliqués dans les interactions bactéries-Plasmodium-vecteur sont complexes et multifactorielle et la modélisation de l'ensemble des interactions qui permettent à P. falciparum d'accomplir son cycle chez le moustique vecteur sera nécessaire pour envisager de nouvelles méthodes de lutte efficaces et durables
Plasmodium falciparum, the parasite responsible for the severe form of malaria, is transmitted by Anopheles gambiae, its major vector in sub-Saharan Africa. Novel strategies for malaria control envision interrupting the sporogonic development in An. gambiae, then it is important to better understand vector*environment*parasite interactions that underlie parasite transmission. The aim of this project was to characterize the microbial flora of An. gambiae in natural conditions, to study the role of the main bacterial strains on sporogonic development using natural isolates of parasites and to measure the influence of bacterial exposure on the mosquito immunity and its successive ability to transmit P. falciparum. To carry out this project, we used wild mosquito populations from Cameroon to characterize the mosquito microbial flora, next we challenged female mosquitoes of the Ngousso colony to bacterial strains and then infected the mosquitoes with natural isolates of P. falciparum. Our study showed that Serratia, Pseudomonas and Escherichia isolated from the mosquito midgut reduced infection prevalence and intensity and that the effect of the bacterial exposure on parasite infection levels varied between bacterial strains and gametocyte carriers. The analysis of the 454 sequencing of the different mosquito epithelia revealed intriguing similarities between bacterial communities in the midgut, ovaries and salivary glands of a single mosquito. Expression analyses suggested that immune gene regulation by midgut bacteria could help the mosquitoes to mount an effective antiplasmodial response. Mechanisms involved bacteria-Plasmodium-vector interactions are complex and rely on multiple factors. Deeper investigations on these interactions that allow P. falciparum to complete its cycle in the mosquito vector will be necessary for modeling parasite transmission in the field and for developing new methods for effective malaria control

La fermentation colique des glucides complexe entraîne la production d'acides gras à chaîne courte (AGCC) et de gaz (CO2, H2 et plus rarement CH4). Les principaux AGCC (acétate, propionate et butyrate), exercent des effets majeurs en physiologie et en pathologie. Chez le sujet sain, nous avons montré que la flore colique pouvait être modulée par des prébiotiques (fructo-oligosaccharides et le lactulose) avec augmentation du niveau de population de Bifidobacteries En situation pathologique, nous avons montré que le lactulose n'était pas aussi efficace qu'un laxatif osmotique inerte métaboliquement mais avec des réserves quant à l'utilisation de ce dernier au long cours du fait des modifications de profil fermentaire de la flore. Nous avons également montré que la flore, en excès en cas de colonisation bactérienne chronique du grêle, pouvait être efficacement contrôlée par l'antibiothérapie mais que là aussi, l'effet à long terme d'une antibiothérapie séquentielle et prolongée n'était probablement pas souhaitable du fait des déséquilibres induits sur la flore colique. Comme les effets de ces interventions ont toujours été mesurés de façon indirecte, sur les selles ou les tests respiratoires, et du fait de l'impossibilité de l'étude fine de la fermentation intestinale là où elle se produit, le côlon droit, nous avons développé une technique innovante et originale de « dialyse in vivo » par fibres creuses permettant le recueil et l'analyse du liquide colique droit et montrant que la production des AGCC pouvait être mesurée avec description du profil fermentaire de la fibre étudiée
The colonic fermentation leads to the production of short chain fatty acids (SCFA), gas (CO2, H2 and rarely CH4). Main SCFA (acetate, propionate and butyrate) have tremendous effects in pathophysiology. In healthy volunteer, we showed that the colonic flora could be modulated by prebiotics (fructo- oligosaccharides and lactulose) with an increased in bifidobacteria genius. In diseases, we showed that lactulose was not as efficient as an inert osmotic laxative, provided that the long duration effect would not being deleterious according to the modification of fermentation. We also showed that the flora in excess in small intestinal bacterial overgrowth could be modulated efficiently by antibiotics with the exception that it may be also deleterious as it induces unbalance in the flora. As most of these interventions were done by indirect means in stools or with breath tests, because of colon inaccessibility, we developed an original method of in vivo dialysis by hollow fibers for the recovery of the lumen contents of right colon. We measured by this mean the production of SCFA with the description of the profile of fermentation of the studied fiber

Le fer est un élément essentiel pour presque tous les êtres vivants cependant, il est peu biodisponible et est toxique dans sa forme libre car il engendre des formes réactives de l'oxygène via la réaction de Fenton. Pour se procurer le fer, les microorganismes sécrètent de petites molécules nommées sidérophores ayant une très forte affinité pour Fe3+. Les sidérophores sont requis pour la pathogénie de plusieurs agents pathogènes sur hôtes animaux ou végétaux, mais ce sont également des éliciteurs de défense. Des travaux antérieurs ont montré que les sidérophores activent les défenses et les gènes de réponse à la carence en fer chez Arabidopsis thaliana. L’activation de réponses de défense par le sidérophore requiert un niveau physiologique de fer dans la plante indiquant que le fer participe à la mise en place de ce processus. Au cours de ma thèse, les réponses globales de la plante A. thaliana au sidérophore deferrioxamine (DFO) ont été étudiées par une approche transcriptome. Les résultats obtenus montrent que le principal processus activé est l’immunité. En utilisant des chélateurs de fer différents, j’ai montré que l’effet chélation du fer est responsable de l’activation de l’immunité. Le traitement sidérophore provoque également une perturbation de l’homéostasie du fer et d’autres métaux dans la plante. Dans un mutant irt1 affecté dans le transport de plusieurs métaux lourds dont le fer, l’activation des défenses par la DFO est compromise. Par ailleurs, j’ai étudié l’effet du statut en fer de la plante sur sa sensibilité à la bactérie pathogène Dickeya dadantii et sur l’expression des défenses. Il apparait que le fer est requis pour la mise en place de plusieurs processus de défense en réponse à D. dadantii. Les plantes carencées en fer sont plus résistantes à l’infection. Une quantité de fer physiologique dans la plante est requise pour la multiplication bactérienne et pour l’expression des facteurs de pathogénie, les pectate lyases. Le marquage du fer par la méthode Perls’-DAB-H2O2 montre que celui–ci est très peu abondant dans les tissues végétaux contenant les bactéries qui, elles, sont chargées de fer. Dans l’ensemble, nos résultats montrent que le fer est requis dans l’arsenal défensif de la plante mais qu’il est également un facteur limitant pour le cycle infectieux de D. dadantii
Iron is an essential element for almost all living organisms, however, it is not bioavailable and is toxic in its free form as it generates reactive oxygen species via the Fenton reaction. To obtain iron, microorganisms secrete small molecules named siderophores with very high affinity for Fe3 +. Siderophores are required for the pathogenesis of several pathogens on animals or plants, but they also are elicitors of defenses. Previous work has shown that siderophores activate defenses and iron deficiency response genes in Arabidopsis thaliana. The activation of defense responses by the siderophore requires a physiological level of iron in the plant indicating that iron is involved in the activation of this process. In my thesis, the global response of the plant A. thaliana to the siderophore deferrioxamine (DFO) has been studied by a transcriptomic approach. The results obtained show that the main process being activated is immunity. By using different iron chelating agents, I have shown that the iron chelation effect is responsible for the activation of immunity. The siderophore treatment also causes disturbance in the homeostasis of iron and other metals in the plant. In an irt1 mutant affected in the transport of heavy metals including iron, activation of defenses by the DFO is compromised. In addition, I studied the effect of iron status of the plant on its susceptibility to the pathogenic bacteria Dickeya dadantii and on the expression of defenses. It appears that iron is required for the establishment of several defense processes in response to D. dadantii. The iron deficient plants are more resistant to infection. A physiological amount of iron in the plant is required for bacterial growth and for expression of the virulence factors, pectate lyases. Iron staining by the Perls' -DAB - H2O2 method shows that low abundance of this metal in plant tissue coincides with the presence of bacteria, which contain high amounts of iron. Overall, our results show that iron is required in the defense arsenal of the plant but it is also a limiting factor for the infectious cycle of D. dadantii

Il est maintenant bien établi que le microbiote du tractus digestif humain joue un rôle important dans la santé humaine. Pourtant, nous commençons à peine à comprendre les mécanismes moléculaires par lesquels les bactéries agissent sur les cellules hôtes, des connaissances qui pourraient fournir des nouvelles orientations dans le traitement et la prévention de maladies. Cette dernière décennie a vu un développement rapide des études du microbiote intestinal, et à présent des quantités importantes de données métagénomiques ainsi que des centaines de séquences génomiques de bactéries commensales sont disponibles. Ensemble, ces données fournissent une plateforme pour des approches in silico pour l'identification de molécules bactériennes impliquées dans la communication moléculaire avec l'hôte. Le défi consiste à développer des stratégies efficaces d'exploration de données et de validation, permettant de passer de corrélations et prédictions à des interactions bactérie - hôte fonctionnelles, validées expérimentalement. Le travail présenté dans cette thèse vise à démontrer l'importance d'analyses in silico afin d'élargir nos connaissances sur les interactions bactéries - hôtes. Il montre également comment cette information peut être appliquée dans des études fonctionnelles visant à identifier des molécules effectrices bactériennes fonctionnelles. Les principaux résultats peuvent être divisés en trois parties. La première partie traite de l'élaboration et de la validation d'un système hôte - vecteur pour des études de (méta)génomique fonctionnelle. La deuxième partie décrit une étude fonctionnelle où un certain nombre d'effecteurs candidats ont été identifiés parmi les protéines sécrétées et de surface de bactéries à Gram positif par une approche d'exploration in silico. Il décrit également l'application du nouveau système hôte - vecteur pour l'évaluation du rôle de ces candidats dans l'immuno-modulation. Enfin, dans la troisième partie, nous présentons une étude in silico qui a permis l'identification de fonctions bactériennes sur- ou sous-représentées dans une sélection de bactéries à Gram positif du tractus digestif humain
It is now well established that the human gastrointestinal tract microbiota plays an intricate role in human health. However, we are only beginning to understand the molecular mechanisms by which bacteria act on the host cells, knowledge that could provide new directions in treating and preventing disease. The last decade has seen a rapid development of the gut microbiota field, and presently abundant metagenome data and hundreds of genome sequences of individual commensal bacteria are available. Together, these data provide a platform for in silico mining approaches to identify bacterial molecules involved in communication with the host. The challenge is to develop efficient mining and validation strategies, in order to move from correlations and predictions to experimentally validated functional bacteria – host relationships. The work presented in this thesis aims to demonstrate the importance of in silico analyses to broaden our knowledge on bacteria - host interactions. It also shows how this information can be applied in functional studies aiming to identify functional bacterial effector molecules. The main results can be divided in three parts. The first part deals with the development and validation of a host - vector system for functional (meta)genomics studies. The second part describes a functional study where a number of candidate effectors were identified among secreted and surface-exposed proteins from Gram-positive bacteria using an in silico mining approach. It also describes the application of the newly developed host - vector system to evaluate the role of these candidates in immune modulation. Finally, in the third part we present an in silico study that identified new bacterial functions over- or under-represented in a selection of Gram-positive human gut bacteria

Élargir le répertoire de composés accessibles dans le domaine des Glycosciences est d’un intérêt majeur pour la communauté des biologistes du fait que ces composés, oligosaccharides et glyco-conjugués, sont impliqués dans diverses fonctions biologiques, aussi bien au niveau structurel, qu’énergétique voire même signalétique jouant un rôle primordial dans les interactions inter- ou intracellulaires. L’assemblage, la modification ou la déconstruction de ces glyco-structures complexes est possible grâce à l’action d’enzymes, parmi lesquelles l’on retrouve les CAZymes (Carbohydrate Active enZymes). Ces enzymes font partie du répertoire de la base de données CAZy, incluant les Glycoside Hydrolases (GHs) qui représentent le groupe le plus important et ayant pour fonction biologique principale l’hydrolyse des liens glycosidiques. Cependant, un certain nombre de GHs possède aussi la capacité de catalyser des réactions de synthèse (transglycosylation) en tant qu’activité secondaire mineure, voire en tant qu’activité principale pour un nombre restreint d’entre elles, qui sont alors appelées transglycosylases. Sachant que ces deux types de comportements peuvent se retrouver au sein d’une même famille de GH (donc étroitement liés sur le plan évolutif), la découverte et la compréhension des déterminants moléculaires qui ont été développés par les GHs au cours de leur évolution pour permettre cette partition d’activité, entre hydrolyse et transglycosylation, est d’une importance capitale pour le domaine de la synthèse chimio-enzymatique et des Glycosciences de manière plus générale.Ce travail de thèse décrit une proposition de synthèse pour apporter une réponse à cette question fondamentale via une revue critique de la littérature sur le sujet. Sur le plan expérimental, a été réalisée l’évolution moléculaire d’une enzyme spécifique des pentoses, l’α-L-arabinofuranosidase de Thermobacillus xylanilyticus (TxAbf) de la famille GH51, vers les premières transarabinofuranosylases de type ‘non-Leloir’. Cette évolution itérative a été développée en utilisant un panel d’outils d’ingénierie enzymatique combinant des approches aléatoire, semi-rationnelle, de prédiction in silico suivie de recombinaison dans un processus d’évolution dirigée global. Une analyse fine des mutants générés sur le plan mécanistique en lien avec la partition hydrolyse/transglycosylation mène à des conclusions en accord avec la proposition de synthèse issue de la revue de la littérature sur le sujet. Sur un plan plus appliqué, ces nouveaux biocatalyseurs ont ensuite été mis en oeuvre dans des voies de synthèse chimio-enzymatiques pour la préparation de composés furanosylés de structure contrôlée. Le transfert d’L-arabinofuranosyles permet la génération d’arabinoxylo-oligosaccharides (AXOS) ainsi que la conception d’oligosaccharides non naturels, tel que des galactofuranoxylo-oligosaccharides ou des arabinofuranogluco-oligosaccharides. Dans son ensemble, ce travail de recherche constitue les premières étapes clés du développement de méthodes de synthèse chimio-enzymatique plus élaborées pour la conception d’arabinoxylanes artificiels. Dans le contexte actuel de transition vers une bio-économie, reposant sur des concepts tels que ceux de la bioraffinerie ou de la chimie verte, nous espérons que les outils de glycosynthèse développés au cours de ces travaux trouveront leur application dans la valorisation des pentoses issus de la biomasse. La synthèse à-façon d’arabinoxylooligo- et polysaccharides présente nombre de valorisations possibles allant de la préparation de prébiotiques à la conception de matériaux bio-inspirés en passant par la synthèse de modèles de parois végétales
Widening the spectrum of available compounds in the field of Glycosciences is of utmost importance for the entire biology community, because carbohydrates are determinants of a myriad of life-sustaining or threatening processes. The assembly, modification or deconstruction of complex carbohydrate-based structures mainly involves the action of enzymes, among which one can identify Carbohydrate Active enZymes (CAZymes). These enzymes form part of the CAZy database repertoire and include Glycoside Hydrolases (GHs), which are the biggest group of CAZymes, whose main role is to hydrolyze glycosidic linkages. However, some GHs also display the ability to perform synthesis (transglycosylation), an activity that mostly manifests itself as a minor one alongside hydrolysis, but which is the only activity displayed by a rather select group of GHs that are often called transglycosylases. Understanding how transglycosylases have resulted from the process of evolution is both intringuing and crucial, because it holds the key to the creation of tailored glycosynthetic enzymes that will revolutionize the field of glycosciences.In this thesis, an extensive review of relevant scientific literature that treats the different aspects of GH-catalyzed transglycosylation and glycosynthesis is presented, along with experimental results of work that has been performed on a family GH-51 α-L-arabinofuranosidase, a pentose-acting enzyme from Thermobacillus xylanilyticus (TxAbf). The conclusions of the literature are presented in the form of a hypothesis, which describes the molecular basis of the hydrolysis/transglycosylation partition and thus provides a proposal on how to engineer dominant transglycosylation activity in a GH. Afterwards, using a directed evolution approach, including random mutagenesis, semi-rational approaches, in silico predictions and recombination it has been experimentally possible to create the very first ‘non-Leloir’ transarabinofuranosylases. The mechanistic analysis of the resultant TxAbf mutants notably focusing on the hydrolysis/transglycosylation partition reveals that the results obtained are consistent with the initial hypothesis that was formulated on the basis of the literature review.To demonstrate the applicative value of the experimental work performed in this study, the TxAbf mutants were used to develop a chemo-enzymatic methodology that has procured a panel of well-defined furanosylated compounds. Enzyme-catalyzed transfer of arabinofuranosyl moities can be used to generate arabinoxylo-oligosaccharides (AXOS), but the design of non-natural oligosaccharides, such as galactofuranoxylo-oligosaccharides or arabinofuranogluco-oligosaccharides is also possible. Overall, the work presented constitutes the first steps towards the development of more sophiscated methodologies that will procure the means to synthesize artificial arabinoxylans, with a first proof of concept being presented at the very end of this manuscript.In the present context of the bioeconomy transition, which relies on technologies such as biorefining and green chemistry, it is expected that the glycosynthetic tools that have been developed in this work will be useful for the conversion of pentose sugars obtained from biomass. The synthesis of tailor-made arabinoxylo-oligo- and polysaccharides may lead to a variety of potential applications including the production of prebiotics, surfactants or bio-inspired materials and, more fundamentally, the synthesis of artificial models of plant cell wall