Littérature scientifique sur le sujet « Émergence de souches »

Avec l'augmentation de la densité des populations et des contacts avec les animaux, avec les modifications écologiques naturelles (climatiques) et induites par l''homme (conditions d'élevage des animaux domestiques, déforestation, déplacements de populations, ..), avec les facilités de communications internationales et la rapidité des transports, il y a émergence ou re-émergence de maladies d'origine animale. Parmi les épidémies émergentes on peut citer les fièvres hémorragiques (Ebola,..), les pneumopathies (légionelloses ; viroses à VRS, MPVH ; SRAS). La grippe aviaire ré-apparaît régulièrement avec des formes différentes des antigènes H et N (grippe espagnole à N1H1, asiatique à H2N2, de Hong-Kong à H3N2, grippe à H7N7, H7N3, H5N2 et actuellement à H5N1, avec risque de pandémie humaine, ce qui nécessite une préparation à la lutte antigrippale avec des mesures de prophylaxie et la rechreche d'antiviraux et de vaccins. D'autres risques sont les maladies causées par le virus du singe, le virus du Nil, les maladies à prions (ESB=encéphalites spongiformes ; variante MCJ de la maladie de Creutzfeldt-Kakob), avec crainte d''émergence de nouvelles souches de prions. L'utilisation d'agents infectieux à des fins guerrières remonte à 1346 (siège de Jaffa). Les agents infectieux utilisables doivent être très contagieux, infectants à faibles doses, efficaces en terme de mortalité et de morbidité, résistants à l''environnement, faciles à produire, stocker et disséminer, sans traitement, frapper psychologiquement les foules . Sont disponibles des bactéries (bacilles du charbon, de la peste), des virus (virus de la variole,..) des toxines (toxine botulique, ricine, entérotoxine). Les moyens de lutte doivent porter sur la détection rapide et spécifique, sur l'identification de l'agent, sur les stratégies à adopter, sur la préparation d'antibiotiques, d'antiviraux et de vaccins.

La résistance de Campylobacter aux antibiotiques constitue aujourd’hui un problème émergent de santé publique dans les pays industrialisés, mais, en revanche, peu d’informations sont disponibles sur le sujet dans les pays en développement. Pour évaluer la sensibilité des souches de Campylobacter au Sénégal, des prélèvements de peau ont été réalisés sur 250 carcasses de poulet entre janvier 2001 et octobre 2002. Parmi les 204 souches de Campylobacter isolées, deux espèces ont été identifiées : C. jejuni (59 p. 100) et C. coli (41 p. 100). La sensibilité in vitro à cinq antibiotiques (amoxicilline, amoxicilline et acide clavulanique, erythromycine, acide nalidixique et ciprofloxacine) a été déterminée par la méthode du E-test. L’étude des concentrations minimales inhibitrices (CMI) a montré que 34 p. 100 des isolats étaient résistants à la ciprofloxacine avec un haut niveau de résistance (CMI ≥ 32 mg/l) dans 25 p. 100 des deux espèces. Une résistance croisée entre l’acide nalidixique et la ciprofloxacine a été constatée dans 96 p. 100 des souches résistantes aux quinolones. Le niveau de résistance à l’amoxicilline a été statistiquement plus important pour C. coli que pour C. jejuni (20,2 p. 100 contre 10,8 p. 100) mais toutes les souches ont été sensibles à l’association amoxicilline-acide clavulanique. Les deux espèces ont présenté une faible résistance à l’érythromycine. Un phénotype de multirésistance à trois des antibiotiques testés a été identifié dans 9,8 p. 100 des souches : 15,5 p. 100 pour C. coli et 5,8 p. 100 pour C. jejuni. Aucune souche ne s’est avérée résistante à quatre antibiotiques ou plus. Des études complémentaires apparaissent nécessaires pour évaluer la résistance aux antibiotiques des Campylobacter isolés chez l’homme et chez l’animal afin de contrôler l’émergence de nouvelles souches multirésistantes au Sénégal.

Ewingella americana (E. americana), est une bactérie appartenant à la famille des Enterobacteriaceae autrefois rarement associée à des infections humaines. L'objectif était de décrire une souche d'E. americana isolée de selles diarrhéiques à l'Hôpital de l'Amitié Sino-Guinéenne de Kipé/Conakry. L'échantillon de selles diarrhéiques a été prélevé chez un patient de sexe masculin, âgé de 18 ans. La culture a été faite sur différents milieux gélosés pendant 24 heures à 37°C. L'identification bactérienne, l'antibiogramme et la détermination des concentrations minimales inhibitrices ont été faits sur l'automate Vitek2 Compact 15. La souche d'E. Americana identifiée était sensible à la majorité des antibiotiques testés. En revanche, cette souche était résistante à la céfoxitine, l'amikacine, et l'acide nalidixique et présentait une sensibilité intermédiaire à la céfalotine, la gentamicine et la tobramycine. Ce présent travail rapporte à notre connaissance, la première description d'E. americana isolée des selles diarrhéiques avec une multi-résistance à certains antibiotiques.

L’objectif de cette contribution est d’étudier le lien entre l’organisation matérielle confinée de recherches émergentes autour du vivant, leur consolidation disciplinaire et le déploiement d’espérances collectives à grande échelle. Le cas d’étude est la United Kingdom Stem Cell Bank, décrite comme une architecture performative dotée d’une efficacité organisationnelle et jouant un rôle clé dans la gouvernance internationale de la manipulation des cellules souches embryonnaires humaines. L’enjeu consiste à montrer que la structuration de cet espace confiné et stérile, nécessaire au maintien des cellules souches embryonnaires humaines, est également celle d’un espace de coopérations multilatérales et internationalisées autour de ces produits biologiques. Pour étudier cette tension scalaire, la différenciation institutionnelle de la UK Stem Cell Bank est appréhendée comme une catégorie de mouvement d’individus, de produits biologiques et de données les concernant. En intégrant les perspectives récemment développées autour des policy transfer studies, cette contribution met l’accent sur le mouvement régulier, répété et centralisé de collecte de cellules d’origine humaine vers cet espace confiné, ainsi que sur les procédures d’étalonnage et d’enregistrement des données pour expliquer le succès de ce modèle local à grande échelle.

La Peste Porcine Africaine (PPA) est une maladie infectieuse émergente des suidés domestiques et sauvages. Cette maladie contagieuse entre suidés, non transmissible à l’Homme, est à l’origine d’un syndrome hémorragique souvent fatal chez les porcs domestiques et les sangliers. L'épizootie qui sévit actuellement en Europe et en Asie a débuté en Géorgie en 2007. La souche virale impliquée, très virulente, appartenant au génotype II, est très résistante dans les viandes et l’environnement. Toutes les souches isolées en Europe comme en Asie dérivent d’une même introduction, même si le virus a évolué vers des formes moins virulentes dans certaines populations de sangliers très localisées. Depuis la Géorgie, le virus s'est propagé dans tout le Caucase et la Fédération de Russie, puis en Ukraine et en Biélorussie en 2013. En janvier 2014, la PPA a atteint les frontières orientales de l'Union européenne et s’est propagée dans les trois États baltes et en Pologne très largement dans les populations de sangliers sauvages, alors que les foyers sporadiques chez les porcs domestiques ont été efficacement contrôlés. Les derniers pays touchés en Europe sont la République Tchèque, la Hongrie, la Moldavie, la Roumanie, la Bulgarie et dernièrement la Belgique (13/09/2018), la Serbie, la Slovaquie et la Grèce en 2020. En Chine, suite au premier cas déclaré le 3/08/18, le virus introduit vraisemblablement à partir de la Russie, donne lieu à une épizootie majeure principalement dans le réservoir domestique, totalement hors de contrôle, et qui s’est propagée aujourd’hui en Mongolie, et plusieurs pays d’Asie du Sud-Est, ainsi que récemment en Inde. L’Homme joue un rôle central en tant que facteur de propagation de par ses activités favorisant ainsi une progression par sauts, parfois sur de très longues distances. Aucun vaccin ou traitement n’est actuellement disponible, la seule méthode de lutte restant la prophylaxie sanitaire et la prévention de l’introduction dans des territoires indemnes comme la France.

Klebsiella pneumoniae liver abscess syndrome (KLAS) is an emerging infection caused by hypermucoviscous strains (K1, rmpA, mgA) with a particular virulence at risk of metastatic dissemination. We describe a case of metastatic KLAS in a Canadian immunocompetent patient of Vietnamese origin who presented with fever and abnormal liver function tests. Imaging studies revealed unique liver and pulmonary abscesses. Blood and liver abscess cultures showed colonies of K.pneumoniae with hypermucoviscous phenotype, a K1 serotype and the presence of a rmpA gene confirming biomolecular features of the invasive syndrome. Mostly reported in patients of Asian origin, KLAS has been reported in Canada since 2007. Prompt identification and treatment prevents severe complications such as endophthalmitis, meningitis, lung abscess and spondylodiscitis. Résumé:Le syndrome d’abcès hépatique à Klebsiella pneumoniae (KLAS en anglais) est une infection en émergence résultant d’une souche hypermuqueuse (K1, rmpA, mgA) d’une virulence accrue, à risque de dissémination. Nous décrivons un cas de KLAS métastatique chez un patient canadien d’origine vietnamienne, immunocompétent, qui présentait de la fièvre et des anomalies du bilan hépatique. Les imageries ont révélé des abcès hépatiques et pulmonaires uniques. Les hémocultures et les cultures du drainage de l’abcès hépatique ont confirmé la présence d’une souche hypermuqueuse de Klebsiella pneumoniae, sérotype K1, génotype rmpA, caractéristiques biomoléculaires associées aux infections invasives. Principalement décrits chez des patients d’origine asiatique, des cas de KLAS sont rapportés au Canada depuis 2007. L’identification et le traitement rapide préviendront des complications sévères, dont l’endophtalmite, la méningite, l’abcès pulmonaire et la spondylodiscite.

Les maladies infectieuses font partie des préoccupations mondiales en santé publique, en particulier en raison de la résistance aux antimicrobiens chez certaines bactéries pathogènes. L'espèce Klebsiella pneumoniae est identifiée comme l'une des bactéries multirésistantes les plus préoccupantes. Corynebacterium diphtheriae, responsable de la diphtérie, reste largement sensible aux antibiotiques de première intention dont la pénicilline et peut être contrôlée par les vaccins, mais ré-émerge lorsque la couverture vaccinale est insuffisante. Parmi les moyens de contrôle des maladies infectieuses, la détection et l'identification précise de ces agents pathogènes, ainsi que leur suivi épidémiologique, jouent un rôle primordial. La mise en œuvre du séquençage génomique a révolutionné le génotypage bactérien grâce à son haut pouvoir discriminant, qui permet la distinction des agents pathogènes à l'échelle des souches. Le séquençage génomique permet également la détection de variants et de leurs caractéristiques importantes, telles que leur virulence ou leur résistance. Les travaux de recherche de cette thèse s'articulent sur deux axes principaux. Le premier axe apporte des analyses bio-informatiques de la structure populationnelle de la résistance aux antibiotiques chez C. diphtheriae. Une étude d'association génomique (GWAS) a été réalisée pour définir les bases moléculaires de la résistance, ainsi que les associations avec la production de toxine diphtérique et d'autres caractéristiques des souches. Un nouveau gène de résistance à la pénicilline a été découvert sur un élément mobile chez C. diphtheriae. Un outil de génotypage a été développé spécifiquement pour C. diphtheriae, pour laquelle les liens entre génotypes et phénotypes cliniques sont mal connus. Cet outil consolide et facilite la détection et le génotypage des principaux facteurs de virulence et des gènes de résistance, ainsi que l'usage des nomenclatures des souches à partir de génomes assemblés. Il permet également de prédire les biovars et la toxicité des souches. Le second axe est consacré à la taxonomie génomique infra-spécifique. Une nouvelle approche de classification et de nomenclature génomiques est proposée en utilisant comme modèle l'espèce K. pneumoniae. Ces travaux détaillent la conception et l'implémentation d'un système de codes-barres qui combine le regroupement par Single Linkage MultiLevel (MLSL) et les LIN (Life Identification Number) codes, tous deux basés sur le même schéma de typage core-genome MLST (cgMLST). Cette approche taxonomique innovante résulte en une nomenclature infra-spécifique précise et stable, qui est de plus largement déployable chez les autres espèces bactériennes. Une étude de la structure phylogénétique de C. diphtheriae a également été réalisée, avec la mise en œuvre d'un système cgMLST sur la base duquel une taxonomie génomique des souches a été proposée. Sur la base des nouveaux apports et concepts précédemment exposés, plusieurs études de cas ont été réalisées : mise en évidence et caractérisation d'une nouvelle espèce bactérienne (C. rouxii), précédemment confondue avec C. diphtheriae ; et épidémiologie génomique de la diphtérie dans différentes régions du monde, ou à partir de sources cliniques humaines et animales. Ces applications de la taxonomie génomique associée à la détection des gènes de résistance aux antibiotiques illustrent le potentiel des méthodes et des outils développés durant cette thèse afin de contribuer à la recherche et à la surveillance génomique des bactéries pathogènes
Infectious diseases are a global public health concern, particularly due to antimicrobial-resistance in some pathogenic bacteria. Klebsiella pneumoniae is one of the most worrying multiresistant bacteria. Corynebacterium diphtheriae, which causes diphtheria, remains largely susceptible to first-line antibiotics, including penicillin, and can be controlled through vaccination, but re-emerges when vaccination coverage is insufficient. Among the effective infection control measures, the accurate detection and identification of these pathogens, as well as their epidemiological monitoring, play a key role. In the recent years, the implementation of whole-genome sequencing (WGS) has revolutionised bacterial genotyping, by providing discrimination at the strain level. Genomic sequencing also enables the detection of variants and their important characteristics, such as virulence or antimicrobial resistance. The research work of this thesis is structured around two main axes. The first axis provides bioinformatic analyses of the population structure of antimicrobial resistance in C. diphtheriae. A genome-wide association study (GWAS) was performed to determine the genetic basis behind the resistance phenotypes, as well as the associations with diphtheria toxin production and other strain characteristics. A new penicillin resistance gene was discovered on a mobile element in C. diphtheriae. A genotyping tool was developed specifically for C. diphtheriae, for which the links between genotypes and clinical phenotypes are poorly known. This tool consolidates and facilitates the detection and genotyping of the main virulence factors and resistance genes, as well as the use of strain nomenclatures from assembled genomes. It also enables the prediction of biovars and toxicity of strains. The second axis relates to infra-species genomic taxonomy. A new approach of genome-based classification and nomenclature of strains was developed using K. pneumoniae as a model. This work describes the design and implementation of a barcoding system that combines Single Linkage MultiLevel (MLSL) clustering and Life Identification Number (LIN) codes, both based on the same core-genome MLST (cgMLST) typing scheme. This innovative taxonomic approach, widely applicable to other bacterial species, yields precise and stable nomenclatures. A study of the phylogenetic structure of C. diphtheriae was also carried out, with the implementation of a cgMLST scheme on the basis of which a genomic taxonomy of strains was proposed. Based on the contributions and concepts presented above, several case studies were carried out: identification and characterisation of a new species (C. rouxii), previously misidentified as C. diphtheriae; genomic epidemiology of diphtheria in different world regions or clinical sources. These applications of genomic taxonomy in combination with antimicrobial resistance gene detection illustrate the potential of the methods and tools developed during this thesis to support genomic research and surveillance of pathogenic bacteria

Aujourd'hui, les activités humaines comme l'exploitation de l'environnement (déforestation, chasse, agriculture...) et la mondialisation des échanges conduisent à l'émergence continuelle de nouvelles maladies dont la récente pandémie de COVID-19 n'est finalement qu'un exemple parmi une multitude d'autres. Au même moment l'humanité développe de nouvelles méthodes de lutte contre les agents infectieux, comme les antibiotiques et les vaccins, qui conduisent à l'émergence de nouveaux variants de pathogènes séculaires. La vaccination a par exemple conduit à la sélection de nouvelles souches de Corynebacterium diphtheriae et de Bordetella pertussis, les agents étiologiques de la diphtérie et de la coqueluche, respectivement. Dans mes travaux de thèse, je me suis dans un premier temps intéressé à la manière dont l'utilisation de vaccins à anatoxine contre C. diphtheriae pouvait conditionner l'évolution de cette bactérie pathogène. Pour ce faire, j'ai développé un modèle dynamique de type SIR. Ce modèle m'a permis de mettre en évidence que ce type de vaccin favorise la sélection de souches ne produisant pas la toxine diphtérique, principal facteur de virulence de C. diphtheriae. Je montre également que la compétition entre souches toxinogènes et souches non toxinogènes facilite l'éradication des souches toxinogènes, donc virulentes. Ainsi, la vaccination, combinée à la compétition entre souches, permet de réduire la circulation des souches virulentes de C. diphtheriae et de diminuer la prévalence de la diphtérie. Dans un deuxième temps, je me suis intéressé à identifier les facteurs environnementaux ayant un impact sur la vitesse d'émergence de nouvelles souches de pathogènes dans un contexte de vaccination de masse. Faute de données sur la diphtérie, j'ai étudié un jeu de données de souches de B. pertussis aux Etats-Unis. Plus précisément, je me suis intéressé à la vitesse de remplacement de souches sauvages de la bactérie par des souches mutantes déficientes en pertactine (PRN-), un antigène de surface présent dans une grande partie des vaccins en circulation. J'ai dû développer une nouvelle méthode pour analyser ces données, les approches traditionnelles se montrant inadaptées pour étudier un phénomène d'invasion par définition hautement autocorrélé dans le temps. Les résultats de cette analyse semblent indiquer que la température moyenne de l'environnement dans lequel ces souches circulent pourrait avoir une incidence sur la vitesse d'invasion des souches PRN-. Cependant, des analyses complémentaires ont montré que le jeu de données était finalement limité pour mettre en évidence un effet d'un facteur environnemental sur cette invasion. Dans un troisième temps, j'ai développé un modèle informatique et mathématique pour simuler la circulation de deux souches d'un pathogène type B. pertussis au sein d'une population mimant celle des Etats-Unis. Le but était in fine de produire des jeux de données artificiels similaires à celui étudié dans la partie précédente, pour vérifier comment pouvait fluctuer la qualité de l'échantillonnage et des estimations des cofacteurs telles que calculées dans le modèle précédent. Les résultats préliminaires de cette partie montrent que la dynamique de propagation d'un pathogène est un phénomène complexe, la rendant particulièrement difficile à étudier de manière rigoureuse. L'estimation des cofacteurs est biaisée par la qualité et la quantité des échantillons, et leur effet est alors difficile à mettre en évidence. Des travaux nécessaires sur ces aspects sont nécessaires. En conclusion, au cours de cette thèse j'ai employé diverses approches mathématiques et informatiques pour étudier la compétition entre souches de pathogènes dans un contexte vaccinal. J'ai pu mettre en évidence un rôle de la vaccination dans l'émergence de souches non virulentes, développé une méthode statistique pour étudier la vitesse d'émergence d'une telle souche, et étudié les forces et les limites d'une telle approche
Nowadays, human activities such as the exploitation of the environment (deforestation, hunting, agriculture...) and the globalization of trade lead to the continual emergence of new diseases, of which the recent COVID-19 pandemic is just one example. At the same time, humanity is developing new methods of combating infectious agents, such as antibiotics and vaccines, leading to the emergence of new variants of age-old pathogens. Vaccination, for example, has led to the selection of new strains of Corynebacterium diphtheriae and Bordetella pertussis, the etiological agents of diphtheria and pertussis, respectively. In my thesis work, I first investigated how the use of toxoid vaccines against C. diphtheriae could condition the evolution of this pathogenic bacterium. To do this, I developed a dynamic SIR-like model. This model enabled me to demonstrate that this type of vaccine favors the selection of strains that do not produce the diphtheria toxin, the main virulence factor of C. diphtheriae. I have also shown that competition between toxigenic and non-toxigenic strains facilitates the eradication of toxigenic, and therefore virulent, strains. Thus, vaccination, combined with competition between strains, reduces the circulation of virulent strains of C. diphtheriae and lowers the prevalence of diphtheria. Secondly, I set out to identify the environmental factors affecting the rate of emergence of new pathogen strains in the context of mass vaccination. In the absence of data on diphtheria, I studied a dataset of B. pertussis strains in the United States. More specifically, I was interested in the rate of replacement of wild strains of the bacterium by mutant strains deficient in pertactin (PRN-), a surface antigen present in a large proportion of vaccines in circulation. I had to develop a new method for analyzing these data, as traditional approaches proved unsuitable for studying an invasion phenomenon that is, by definition, highly autocorrelated over time. The results of this analysis suggest that the average temperature of the environment in which these strains circulate could have an impact on the invasion rate of PRN- strains. However, further analysis showed that the dataset was ultimately limited to highlight an effect of an environmental factor on this invasion. Thirdly, I developed a mathematical and computer model to simulate the circulation of two strains of a B. pertussis-like pathogen within a population mimicking that of the USA. The ultimate aim was to produce artificial datasets similar to the one studied in the previous section, in order to check how the quality of sampling and cofactor estimates calculated in the previous model might fluctuate. The preliminary results of this section show that pathogen propagation dynamics is a complex phenomenon, making it particularly difficult to study rigorously. The estimation of cofactors is biased by the quality and quantity of the samples, and their effect is therefore difficult to demonstrate. More work is needed on these aspects. In conclusion, in the course of this thesis I have employed various mathematical and computational approaches to study competition between pathogen strains in a context of mass vaccination. I was able to highlight the role of vaccination in the emergence of non-virulent strains, develop a statistical method to study the rate of emergence of such a strain, and study the strengths and limitations of such an approach

Clostridium beijerinckii DSM 6423 est une souche bactérienne atypique capable de fermenter une variété de substrats et de produire naturellement un mélange de solvants composé d’isopropanol, de butanol et d’éthanol (IBE). Malgré ce potentiel, des limitations subsistent pour son utilisation dans un procédé de synthèse d’isopropanol biosourcé. En particulier, sa faible sélectivité envers cet alcool et sa faible tolérance au mélange de solvants réduisent la quantité de produits récupérables. Ces défauts pourraient être corrigés par des modifications ciblées du génome de cette souche, mais ceci passe par le développement d’outils génétiques, jusqu’à présent inexistants pour cette bactérie, et une meilleure compréhension de son métabolisme. Dans ce contexte, une première thèse réalisée à IFPEN a permis d’établir sa carte génétique et d’isoler de premiers mutants présentant une tolérance accrue à l’isopropanol.Dans la continuité de ces premiers résultats, les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit se sont d’abord attachés à développer des outils de génétique ciblée performants. L’utilisation de plasmides Dam- Dcm- a permis pour la première fois de transformer ce microorganisme avec succès, ouvrant la voie au développement d’un outil basé sur la technologie CRISPR-Cas9, qui révolutionne l’ingénierie génétique en modifiant les génomes de manière itérative et sans laisser de trace. Comme preuve de concept, les 2 gènes CIBE_0562 (upp) et CIBE_3859 (catB) ont été inactivés. Cette deuxième modification a rendu ce micro-organisme sensible au thiamphénicol et compatible avec un système CRISPR à deux plasmides développé précédemment à IFPEN pour modifier le génome d’une souche solvantogène de référence, Clostridium acetobutylicum. Après suppression du plasmide endogène pNF2, les efficacités de transformation de la souche ont été drastiquement accrues, nous permettant ainsi d’obtenir une souche plateforme ∆catB ∆pNF2 qui pourra constituer le point de départ de la construction d’une souche performante pour la production d’isopropanol.Parallèlement au développement de ces outils génétiques, ma thèse s’est également consacrée à la caractérisation du microorganisme par plusieurs approches. La première a consisté à déterminer l’impact de différents substrats, modèles ou industriels, sur les performances et le métabolisme de la souche. Après sélection de trois substrats (glucose, saccharose, mélasse de betterave), un procédé de fermentation continue a été mis au point pour isoler les deux états physiologiques caractéristiques d’une fermentation IBE, puis couplé à une analyse multi-omiques. Les résultats préliminaires, s’appuyant sur les données obtenues par protéomique, soulignent l’impact très important de l’utilisation de substrats industriels sur la croissance.Deuxièmement, une approche transcriptomique, le Capp-Switch sequencing, a été employée pour cartographier, à l’échelle du génome, l’ensemble des sites d’initiation de la transcription (TSS) pour la souche DSM 6423 et deux autres souches solvantogènes de référence. Une analyse comparative des TSS a notamment révélé une régulation différentielle de l’opéron de synthèse du butyryl-CoA entre les espèces C. beijerinckii et C. acetobutylicum.Bien que non prévu au début de ce travail, le séquençage d’un mutant obtenu lors de travaux précédents et incapable de produire de l’isopropanol (souche AA), puis la reconstruction de son phénotype dans une souche modèle de C. beijerinckii, a par ailleurs révélé le rôle fondamental du facteur σ54 pour le contrôle des voies de synthèse des solvants et d’assimilation de sucres alternatifs.En conclusion, en approfondissant nos connaissances sur C. beijerinckii DSM 6423 et en permettant des modifications ciblées de son génome, ma thèse s’inscrit dans un ensemble de travaux menés à IFPEN visant à faire de cette souche un organisme modèle pour la fermentation IBE, permettant à terme la bioproduction d’isopropanol à échelle industrielle
Clostridium beijerinckii DSM 6423 is an atypical bacterial strain which can ferment a wide array of substrates and naturally produce a solvent mixture composed of isopropanol, butanol and ethanol (IBE). Despite its potential, the prospect of using this microorganism for a biobased isopropanol synthesis process remains limited. In particular, its poor selectivity to this alcohol and its weak tolerance to the solvent mixture reduce isopropanol recoverability, although these drawbacks might be alleviated by targeted genome editing approaches. For this matter, developing genetic tools, that were until this work inexistent for this bacterium, and increasing our knowledge of its metabolism are important steps. In this context, a first IFPEN thesis did the ground work by drawing its genetic map and isolating isopropanol-tolerant mutants.Based on this context, my thesis first aimed at developing efficient targeted genetic tools for this relevant strain. Use of Dam- Dcm- plasmids permitted for the first time the successful transformation of this microorganism, enabling the development of a reusable, scarless, genome editing tool based on the CRISPR-Cas9 technology. As a proof of concept, the 2 genes CIBE_0562 (upp) and CIBE_3859 (catB) were inactivated. This second modification made the strain sensitive to thiamphenicol and allowed the use of a dual-plasmid CRISPR system that had previously been engineered in IFPEN to modify the genome of a reference solventogenic species: Clostridium acetobutylicum. After the deletion of the pNF2 endogenous plasmid, transformation efficiencies were drastically increased, resulting in a ∆catB ∆pNF2 platform strain that may be used in the future to construct an efficient strain for isopropanol production.In addition to the development of these genetic tools, my thesis also aimed at characterizing the microorganism by different approaches. Firstly, we studied the impact of several model or industrial carbon sources on the strain performances and on its metabolism. Focusing on three substrates (glucose, sucrose, beetroot molasse), a continuous fermentation process was next designed to isolate the two IBE-characteristic physiological states and coupled to a multi-omic analysis. Proteomics preliminary results highlight the severe impacts of industrial substrates on growth.Secondly, the Capp-Switch sequencing transcriptomic approach was used to map transcription start sites (TSS) at the genome scale for the DSM 6423 strain and two other reference solventogenic strains. A comparative TSS analysis notably revealed a differential regulation of the butyryl-CoA synthesis operon between the C. beijerinckii and C. acetobutylicum species.Although initially not planned at the beginning of this work, the sequencing of the AA strain, one of the mutants that were obtained in the first thesis and that is unable to produce isopropanol, as well as a targeted genome approach reproducing its phenotype in a C. beijerinckii model strain, also revealed the crucial role of σ54 in controlling solvent synthesis and alternative sugar uptake pathways.To conclude, by deepening our knowledge on C. beijerinckii DSM 6423 and by allowing targeted genome editing approaches, my thesis is involved in a series of work conducted at IFPEN that aim at making this strain an IBE fermentation model organism, in order to use it for the bioproduction of isopropanol at the industrial scale

Candida glabrata est le second agent étiologique des candidoses de l'adulte. Nous avons développé une PCR pour le différentier de C. Bracarensis et C. Nivariensis deux espèces phénotypiquement identiques. Le développement d’une méthode de typage par microsatellites, nous a permis de montrer une répartition des souches principalement au sein de six complexes clonaux, l’un ne comportant que des souches MATα. La méthode a été validée pour le traçage des souches. L’analyse des génotypes de souches isolées du tube digestif humain et d’hémocultures a montré que C. Glabrata pouvait micro-évoluer au niveau du tube digestif, qu’une transmission intrafamiliale existait et que les souches digestives présentaient une diversité génétique plus importante. Celle-ci a été aussi retrouvée par l’analyse du polymorphisme de taille des gènes EPA. Nous avons étudié comparativement l’adhésion in vitro sur cellules Caco2, de souches présentant des génotypes différents. Le niveau d’adhésion n’était pas corrélé aux caractéristiques génétiques mais il existait d’importantes variations selon les souches. Ces résultats devraient être utiles pour des études ultérieures

La candidose disséminée est l’infection fongique la plus répandue chez les patients immunodéficients avec une mortalité souvent supérieur à 50%. Candida glabrata est le deuxième agent responsable de cette infection après C. Albicans. Cette levure reste peu étudiée et mécanismes exacts de sa pathogénicité sont mal connus. Dès lors, le projet présenté visait à l’étude de ce pathogène par la mise en place de différents outils, notamment un modèle murin de candidose invasive à point de départ digestif et la construction de souches rapporteurs pour la détection de la levure in vivo au cours de l’infection. Nous avons mis en place un modèle murin de colonisation et dissémination de C. Glabrata qui reproduit l’infection chez le patient. Le modèle comprend un régime hypoprotéique facilitant la colonisation de l’hôte par cette levure et une chimiothérapie de 5 jours qui assure sa dissémination. Il se caractérise par une dissémination précoce dans le foie, la principale cible de l’infection, et une mortalité qui peut atteindre 100%. Ce modèle a été appliqué à l’étude de facteurs potentiels de virulence, tels le type sexué MAT, l’adhérence et la mutation « petite ». Dans un deuxième temps, des souches bioluminescentes ont été construites permettant un suivi en temps réel de l’infection. L’une de ces souches a été validée in vitro et in vivo avec une détermination du seuil de détection de la luminescence in vivo. Cette souche luminescente a été utilisé dans l’étude préliminaire du rôle des récepteurs de chimiokines CCR1 et CCR2 dans le contrôle de la candidose invasive
Invasive candidiasis is actually the most frequent fungal infection in immunocompromised patients, with a mortality rate often overpassing 50%. Candida glabrata is the second pathogen in cause of the infection; nevertheless the exact mechanisms of its pathogenicity are yet poorly understood. Thus, this project aimed the better understanding of the pathogen by developing new tools for its study, in particular the establishment of an animal model with oral route of inoculation and the construction of bioluminescent reporter strains. A mouse animal model of colonization and dissemination was established that closely reproduces human infection. The experimental protocol includes hypoprotein diet that facilitates colonization end a 5 days chemotherapy regimen that induces dissemination. In this model liver is the principal target of the infection and mortality rate of 100% can be observed. The protocol was successfully applied to the study of potential virulence factors such as MAT type, adhesion and “petite” mutation. A second part of my work consisted in the construction of bioluminescent strains for real-time tracking of candidiasis. One of the two reporter strains obtained was validated in vitro as well as in vivo and its detection limit was determined in vivo. The strain was afterwards applied to a preliminary study of CCR1 and CCR2 chemokine receptor and their importance in controlling C. Glabrata dissemination

Comprendre l’émergence des maladies dans les agroécosystèmes nécessite d’étudier l’histoire évolutive des populations bactériennes associées aux plantes. L’objectif de ce travail était de déterminer les évènements évolutifsconduisant à l’émergence des lignées pathogènes ou pathovars dans l’espèce Xanthomonas arboricola. Une analyse de génétique des populations a été menée sur un panel de souches phytopathogènes et commensales et complétée par l’inférence des gains et pertes de facteurs de virulence. Cette espèce possède une structure de population épidémique ; les clones épidémiques ont émergé suite à l’acquisition de facteurs de virulence à partir d’un fond recombinant de souches commensales. Une analyse de génomique des populations et la reconstruction de scénarios de divergence entre ces clones et le réseau de souches recombinantes, a montré la persistance d’un flux de gènes asymétrique entre ces deux groupes, dans le sens souches pathogènes vers souches commensales. Enfin, l’histoire évolutive du principal facteur de virulence des Xanthomonas, le système de sécrétion de type 3, a été retracée au sein du genre, et a montré que celui-ci avait été acquis ancestralement puis perdu dans certaines souches commensales. En conclusion, l’ancêtre commun de X. arboricola possédait des facteurs de virulence et au sein des souches commensales, certaines ont perdu ces facteurs, tandis que d’autres ont conservé le répertoire ancestral. Ces dernières diffèrent peu de certains agents pathogènes, et pourraient représenter un risque pour de nouvelles émergences. Des travaux de génomique fonctionnelle permettraient de valider ces hypothèses
Deciphering the evolutionary history of bacterial populations associated to plants is necessary to understand diseaseemergence in agroecosystems. The aim of this study is to unveil the evolutionary events responsible for pathogeniclineages or pathovar emergences in Xanthomonas arboricola. This species is composed of both plant pathogenic andcommensal strains Population genetics analyses and gain and loss inferences of virulence factors showed that X. arboricola exhibits an epidemic population structure, within which epidemic clones emerged from a recombinogenic background population following virulence factor acquisition. Population genomics and inference of divergence scenarii between epidemic clones and the network of recombinant strains showed persistence of homologous recombination along divergence of these two groups, with an asymmetric gene flux from pathogenic strains to commensal ones. Finally, evolutionary history of the type three secretion system (T3SS), the main virulence factor in Xanthomonas genus, was studied at genus scale and showed that T3SS was ancestrally acquired and lost in commensal strains. Altogether these analyses allowed us to show that the common ancestor of X.arboricola had virulence factors, and that within commensal strains, some lost these virulence factors whereas others kept the ancestral repertoire. These latter strains have a similar repertoire to that of some pathogenic strains, and could represent a risk for new disease emergence. Functional genomics could allow us to validate these hypotheses

Les mycotoxines sont des métabolites secondaires des moisissures qui contaminentnaturellement de nombreuses denrées alimentaires, notamment les céréales. Certainesmycotoxines présentent des effets toxiques potentiellement dangereux pour l’homme à desdoses extrêmement faibles. Les objectifs de ce travail étaient d’évaluer in vitro : (1) la toxicitéde trois mycotoxines qualifiées d’émergentes : la beauvericine, l’enniatine B et lamoniliformine ; (2) les effets de mycotoxines testées simultanément : déoxynivalénol etbeauvericine, déoxynivalénol et fumonisine B1, déoxynivalénol et zéaralénone,déoxynivalénol et toxine T-2, toxine T-2 et zéaralénone, beauvericine et enniatine B. Lesétudes ont été réalisées sur des cellules humaines d’origine hématopoïétique, en raison de leurforte sensibilité connue à certaines mycotoxines majeures. La myélotoxicité a été évaluée surles progéniteurs hématopoïétiques granulo-monocytaires, érythrocytaires et plaquettaires.L’immunotoxicité a été évaluée sur les cellules dendritiques et les macrophages.Un effet cytotoxique a été observé pour les progéniteurs hématopoïétiques exposésaux toxines émergentes. Une inhibition de la différenciation des progéniteurs érythroïdes a éténotée en présence d’enniatine B ou de moniliformine. Une cytotoxicité a été mise en évidencepour les cellules immunitaires exposées à la beauvericine ou à l’enniatine B. L’exposition à lamoniliformine a provoqué une inhibition de la différenciation des monocytes en cellulesdendritiques ou en macrophages. Une inhibition de la capacité de maturation des cellulesdendritiques a été mise en évidence en présence de beauvericine ou d’enniatine B. Les travauxmenés en co-exposition ont montré des effets cytotoxiques principalement additifs sur lesprogéniteurs hématopoïétiques et sur les cellules dendritiques. Une synergie a été observéepour les progéniteurs hématopoïétiques exposés au déoxynivalénol et à la beauvericine. Unantagonisme a été noté pour les progéniteurs et pour les cellules dendritiques exposéssimultanément au déoxynivalénol et à la fumonisine B1.Ces travaux réalisés in vitro suggèrent que les mycotoxines émergentes pourraientprovoquer chez l’homme une diminution du nombre et un dysfonctionnement des celluleshématopoïétiques, avec pour conséquence l’induction de troubles hématologiques etimmunologiques. La présence concomitante de mycotoxines pourrait augmenter le risque demyélotoxicité et d’immunotoxicité chez l’homme. Des études in vivo devraient être menéesafin de compléter ces travaux
Mycotoxins are secondary metabolites of fungi that are natural contaminants ofseveral commodities, in particular cereals. The main objectives of the thesis were to assess thein vitro toxicity of: (1) emerging mycotoxins beauvericin, enniatin b and moniliformin; (2)combinations of fusariotoxins known to co-contaminate cereals or food commodities:deoxynivalenol and beauvericin, deoxynivalenol and fumonisin B1, deoxynivalenol andzearalenone, deoxynivalenol and T-2, T-2 and zearalenone, beauvericin and enniatin B.Experiences have been done using human hematopoietic cells. Myelotoxicity has beenevaluated using clonogenic assays on granulo-monocytic, erythroid and megakaryocyticprogenitors. Immunotoxicity has been assessed on dendritic cells and macrophages.Emerging mycotoxins were cytotoxic for hematopoietic progenitors. Inhibition oferythroid differentiation has been observed in the presence of enniatin b or moniliformin.Beauvericin and enniatin B were cytotoxic for dendritic cells and macrophages. Thedifferentiation process of monocytes into immature dendritic cells or into macrophages wasdisturbed in the presence of moniliformin. Beauvericin and enniatin B have been shown tointeract with dendritic cells maturation process. Additive myelotoxic and immunotoxic effectswere observed for combination of deoxynivalenol and zearalenone, deoxynivalenol and T-2,T-2 and zearalenone, beauvericin and enniatin B. Co-exposure of granulo-monocyticprogenitors to deoxynivalenol and beauvericin resulted in synergic effects. Combination ofdeoxynivalenol and fumonisin B1 showed antagonist myelotoxic and immunotoxic effects.These in vitro results suggested that emerging mycotoxins could be responsible forhematological and immunological troubles on human in case of consumption of contaminatedcommodities. Simultaneous presence of mycotoxins in food commodities and diet may bemore toxic than the presence of one mycotoxin alone. In vivo studies should be performed totest these hypotheses

La transformation du sang de cordon ombilical en une précieuse source de cellules souches a, dès le début des années 1990, donné naissance à une industrie commerciale globale de conservation faisant désormais concurrence à un large réseau de conservation public. Ce mémoire cherche à comprendre et à expliquer les soubassements socio-culturels liés à l’émergence de cette industrie, ainsi qu’à mieux cerner les enjeux éthiques et politiques qu’elle pose. En exposant en premier lieu la manière dont les institutions publiques de conservation de sang de cordon se définissent, et sont généralement définies par les comités bioéthiques, comme étant porteuses des valeurs d’altruisme et de solidarité nationale traditionnellement liées au modèle « redistributif » d’échange de sang et d’organes né au lendemain de la Seconde Guerre mondiale, nous problématisons la manière innovatrice par laquelle les banques privées structurent le rapport entre les mères et leurs propres produits biologiques comme l’expression d’une reconfiguration du lien social et politique caractérisée par l’émergence de nouvelles socialisés. L’hypothèse au coeur de ce mémoire est que celles-ci peuvent être comprises comme l’aboutissant de l‘espoir collectivement partagé par les consommatrices d’améliorer leur propre condition biologique familiale, étant lui-même le fruit d’une financiarisation croissante des sciences du vivant. En analysant le discours « promissif » que représente le matériel promotionnel des banques autologues, notre objectif est alors d’identifier la manière par laquelle les multiples potentialités attribuées au sang de cordon définissent des subjectivités maternelles caractérisées par des obligations morales spécifiques.
The recent transformation of cord blood to a precious source of stem cells has given rise to a global commercial industry of conservation, which is now competing with a large network of public cord blood banks. This dissertation explores the socio-cultural context surrounding the emergence of that industry and aims at elucidating the ethical and political concerns that it generates. It begins by examining how public cord blood banks define themselves (and are defined by ethical commitees) as purveyors of values such as altruism and national solidarity -that is, values which were traditionally linked to the « redistributive » model of human blood and organs exchanges that emerged after World War II. It next argues that private banks are bringing about a radical transformation of the relationship between mothers and their biological “products”. This dissertation suggests that this innovative model of exchange is an expression of contemporary reconfigurations of the very notion of community, which is now characterized by what we call new forms of “biosociality”. Our hypothesis is that these new socialities can be understood as the consequence of a collective hope to improve familial biological conditions, which is itself the product of the growing financiarization of life sciences. By way of a foray into the « promissive » discourse employed by private banks for their promotional material, the dissertation attemps to identify how these potentialities attributed to cord blood define new maternal subjectivities characterized by specific moral duties and obligations.

Cette note stratégique présente des considérations sociales et politiques pour la conception et la mise en œuvre de stratégies de communication des risques et d’engagement communautaire (CREC) liées à la vaccination contre la mpox en République démocratique du Congo (RDC). Une flambée épidémique de mpox (clade I) à l’échelle nationale a été déclarée fin 2022 et touche désormais 23 de ses 26 provinces. En particulier, la flambée épidémique est caractérisée par une transmission interhumaine généralisée, contrairement aux précédentes, qui impliquaient principalement un contact animal-humain. Tandis que des foyers de mpox émergent dans tout le pays, cette note stratégique se concentre sur l’est de la RDC. Cette région est caractérisée par des défis importants, tels que des antécédents politiques complexes et un conflit armé en cours, – ainsi que par un manque d’infrastructures et par l’isolement rural de nombreuses communautés. Ces défis exigent des stratégies conçues et adaptées avec précaution. En outre, une souche du virus de la mpox mutée et plus virulente est également apparue dans la province orientale du Sud-Kivu. Bien que de manière générale, il reste peu de choses à savoir sur la dynamique de transmission de l’épidémie, la transmission par voie sexuelle de la nouvelle souche est préoccupante, et fait courir un risque aux populations stigmatisées telles que les travailleurs du sexe, ainsi qu’à d’autres groupes. Toutefois, dans l’ensemble, les enfants sont la population la plus touchée, la transmission étant associée à un contact physique étroit. Au même titre que les femmes enceintes et les personnes immunodéprimées (p. ex., les personnes atteintes du VIH/SIDA), les enfants sont également exposés à un risque accru de complications et de décès. L’Organisation mondiale de la Santé (OMS) recommande des approches de vaccination ciblées dans le contexte des flambées épidémiques de mpox, y compris en tant que prophylaxie post-exposition pour ces populations. Le ministère de la Santé publique de la RDC a annoncé son intention de vacciner les enfants et les adultes avec les vaccins contre la mpox LC16 et MVA-BN, respectivement, par le biais d’une autorisation d’utilisation d’urgence temporaire, étant donné que ces vaccins ne sont pas encore approuvés dans le pays. Actuellement, les efforts se mobilisent pour concevoir des vaccins et des interventions de CREC connexes. Cette note stratégique s’appuie sur une Table ronde de la SSHAP sur la mpox en RDC (mai 2024), une consultation avec des spécialistes des sciences sociales, des professionnels de la santé et des intervenants de l’aide humanitaire actifs au sein de la région, ou bien informés sur la région et la flambée épidémique, ainsi que sur des publications universitaires et la littérature grise.