PCR digitale pour la détection et la caractérisation de micro-organismes pathogènes au niveau de la cellule unique

par Amandine Trouchet

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé. Biologie interdisciplinaire

Sous la direction de Andrew Griffiths.

Soutenue le 21-10-2016

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Frontières du vivant , en partenariat avec Université Paris Diderot - Paris 7 (établissement de préparation) et de Chimie, Biologie, Innovation (Paris) (laboratoire) .

Le président du jury était Valérie Taly.

Le jury était composé de Andrew Griffiths, Valérie Taly, Stéphanie Descroix, Michaël Ryckelynck, Olivier Tenaillon.

Les rapporteurs étaient Stéphanie Descroix, Michaël Ryckelynck.


  • Résumé

    Nous avons pour but de développer un système microfluidique en gouttes, capable, à l’échelle de la cellule/bactérie unique, de détecter et de co-localiser plusieurs marqueurs génétiques, en utilisant une version digitale et multiplexée de la réaction de polymérisation en chaîne (PCR). Les systèmes de PCR digitale actuellement commercialisés ne le permettent toujours pas. Un tel prototype garantira la présence de multiples marqueurs à l’intérieur d’un même génome, ce qui permettra l’identification du pathogène avec précision et un taux de faux-positifs proche de zéro. Comme première application, nous démontrerons la possibilité de co-localiser quatre gènes de virulence de la souche O157:H7 d’Escherichia coli, un pathogène majeur, qui est détecté dans des échantillons alimentaires ou provenant de fèces cliniques pouvant aussi contenir des E. coli non pathogènes porteuses d’une partie des gènes de virulence. Avant de procéder à des tests TaqMan multicolores en point final, E. coli sera d’abord encapsulée dans des gouttes micrométriques et lysée par la chaleur in situ. Notre objectif est de démontrer que ce test peut être appliqué avec succès à un petit ensemble d’échantillons cliniques ou alimentaires

  • Titre traduit

    Digital PCR for the detection and the characterisation of pathogenic micro-organisms at the single cell level


  • Résumé

    We aim to develop a prototype of droplet-based microfluidic system capable of detecting and colocalizing multiple genetic markers at the single cell/bacteria level, using the Polymerase Chain Reaction (PCR) in a digital multiplexed version. This cannot be achieved using current commercial digital PCR systems, and should increase the sensitivity and reliability of the detection of pathogens. Importantly, the system will guarantee the presence of multiple markers within the same genome and enable accurate identification, and bring the false positive rate close to zero. As a first application, we will demonstrate the possibility to co-localize 3 virulence genes in the E.coli strain O157:H7, a major foodborne pathogen, which has to be detected in clinical feces samples or food samples, which may also contain non pathogenic E. coli carrying only a subset of these virulence genes. E. Coli will be encapsulated in micrometric droplets, lysed by heating in situ prior performing a multicolour end-point Taqman assay. Our objective is to demonstrate that this test can be successfully applied to real clinical or food samples


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