Écologie des Vibrio spp. en Manche-Mer du Nord : diversité et occurrence de souches potentiellement pathogènes pour l'homme et les animaux, et déterminisme des paramètres environnementaux sur l'abondance des Vibrio spp.

par Amadou Tall

Thèse de doctorat en Biologie marine

Sous la direction de Claire Boisset.

Soutenue le 16-01-2013

à Brest , dans le cadre de École doctorale Sciences de la mer (Plouzané, Finistère) , en partenariat avec Laboratoire Microbiologie (laboratoire) .


  • Résumé

    Plus de 130 espèces de Vibrio, bactéries ubiquitaires des milieux marins et estuariens sont décrites, dont certaines sont des pathogènes d’organismes marins (poissons, coraux, coquillages, …). Douze espèces sont pathogènes pour l’homme, parmi lesquelles V. cholerae, V. parahaemolyticus et V. vulnificus. Les cas d’infections humaines sont essentiellement liés à la consommation de produits de la mer crus ou à l’exposition de plaies cutanées à l’eau de mer. En France, ce risque est faible mais pourrait s’accentuer en raison de la consommation croissante de produits de la mer, de l'augmentation de la part des individus immunodéprimés dans la population, de l'impact des activités anthropiques et du réchauffement climatique sur le milieu marin. Une meilleure compréhension de l'écologie de ces bactéries (distribution, abondance et diversité) est un pré-requis à la mise en place d’une surveillance environnementale de ce risque. L’étude menée au cours de ma thèse en zone Manche-Mer du Nord, dans le cadre du programme Vibrio Manche (2009-2012, partenariat EDFR&D/Ifremer/Institut Pasteur de Lille), avait pour objectif d'évaluer la diversité et la distribution spatio-temporelle côtière des vibrions, dont des espèces potentiellement pathogènes pour l’homme et les animaux, et leur relation avec les paramètres environnementaux biologiques (phytoplancton et zooplancton) et physico-chimiques. La stratégie de suivi a reposé sur le dénombrement et l’isolement de souches de Vibrio, à 22°C et 37°C sur milieu sélectif, à partir d’eau de mer et de sédiments superficiels collectés au cours de neuf campagnes d’échantillonnage et associés à la mesure de paramètres environnementaux. Le développement et la validation d’outils d’identification des souches environnementales par PCR en temps réel et le séquençage de marqueurs génétiques discriminants ont conduit à mettre en évidence une grande diversité d’espèces parmi les isolats à 22°C, celle-ci étant composée principalement de pathogènes d’organismes marins dont l’espèce V. splendidus. Les isolats à 37°C, marqués par la prédominance de deux espèces, V. alginolyticus et V. harveyi, et la rareté des pathogènes humains détectés dans les conditions d’analyses retenues pour cette étude. Au terme de l’étude, nous avons mis en évidence la présence de 20 et 17 espèces de vibrions respectivement à 22°C (deux campagnes) et 37°C (neuf campagnes) sur la zone étudiée, et l’influence probable de conditions environnementales contrastées sur la structure de ces populations. En termes d’abondance, les vibrions cultivables à 37°C ont montré une forte saisonnalité, et une relation significative à la température de l’eau et à l’abondance totale du zooplancton. La saisonnalité des vibrions cultivables à 22°C a été moindre, et leur abondance a pu être reliée de façon significative à la concentration en chlorophylle a totale et également à l’abondance totale en zooplancton. Ces éléments de connaissance et la stratégie d’identification développée pourront, à terme, contribuer au développement d’outils de surveillance microbiologique environnementale et ouvrent des perspectives pour mieux comprendre l’écologie des vibrions et les facteurs structurant non seulement leur abondance, mais aussi leur diversité.


  • Résumé

    One hundred and thirty species of vibrios, ubiquitous bacteria of marine and estuarine environments have been described, some of them being pathogenic for marine organisms. Twelve species are classified as human pathogens, Vibrio cholerae, V. parahaemolyticus and V. vulnificus being the most frequently reported in cases of infection. Human infections are linked mostly to raw seafood consumption or to the exposure of skin wounds to contaminated seawater. In France, the risk is low but it is expected to increase in the future due to the increase of raw seafood consumption, the part of immuno-compromised people, but also the impact of anthropic activities and global warming on the marine environment. A better understanding of the ecology of these bacteria (distribution pattern, abundance and diversity) is a prerequisite for the monitoring of the Vibrio-risk in the environment. The 2-year study carried out in the Eastern English Channel during my PhD was part of the Vibrio Manche program (2009-2012, funding EDF R&D/Ifremer/Institut Pasteur de Lille), which main objective was to characterize the spatio-temporal distribution of the vibrios, among which the potentially pathogenic species for human and animal, and their relations with the biotic(phytoplankton and zooplankton) and abiotic environmental parameters. The strategy consisted in the enumeration and isolation of Vibrio strains, at 22°C and37°C on a selective medium, from seawater and superficial sediments collected during nine sampling campaigns and associated with the recording of environmental parameters. The protocol developed in this study provides an appropriate and rapid screening tool to identify a large number of bacterial strains routinely isolated from the environment. This was based on real-time PCR assays and the sequencing of discriminant genetic markers. We highlighted the important diversity of species among the 22°C isolates, represented mainly by species pathogenic for marine organisms such as V. splendidus. Contrastingly, the 37°C isolates were mainly represented by two species, V. alginolyticus and V. harveyi, and the potentially pathogenic species for humans were rarely detected using this experimental approach. We detected 20 and 17 species of vibrios among the 22°C (two sampling campaigns) and 37°C(nine sampling campaigns) isolates, respectively, and highlighted the probable influence of contrasted environmental conditions on these populations structure. These two populations presented different seasonal dynamics, as the seawater temperature and the zooplankton abundance showed to be the main drivers for the 37°C population. The 22°C population seemed to be linked to the chlorophyll a concentration and zooplankton abundance. These data and the approach developed in this study could contribute to the development of tools for the monitoring of coastal environment and they give perspectives to better understand the ecology of the vibrios and the environmental factors driving their abundance and diversity.

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