Surveillance of Listeria monocytogenes in food : benchmarking of standard typing tools and implementation of genomic tools

par Clémentine Henri

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Michel-Yves Mistou.

Le président du jury était Olivier Dussurget.

Le jury était composé de Michel-Yves Mistou, Pascal Piveteau.

Les rapporteurs étaient Frédérique Pasquali, Lisbeth Truelstrup Hansen.

  • Titre traduit

    Surveillance de Listeria monocytogenes dans les aliments : analyse comparative des outils de typage standard et implémentation d'outils génomiques


  • Résumé

    Listeria monocytogenes (L. monocytogenes) est une bactérie ubiquitaire Gram-positive aux niches écologiques et porteurs divers. L'infection humaine, par ce micro-organisme, liée à la consommation d’aliments contaminés peut provoquer une infection rare, mais grave, la listériose. L'identification et le typage de cette bactérie sont des étapes importantes pour la maîtrise des dangers à chaque étape de la chaîne alimentaire. Les méthodes de typage disponibles que sont le sérotypage, le sérotypage moléculaire, la PFGE (Electrophorèse en Champs pulsé) et la MLST (Multiloci Type de séquence), ont permis de comprendre la diversité de L. monocytogenes et d’endiguer des épidémies. Ces dernières années, les NGS (Next Generation Sequencing) et le développement de méthodes de calcul ont rendu possible l'application du séquençage du génome entier (WGS) comme outils de typage. Dans cette étude, nous avons profité de la vaste collection de souches de L. monocytogenes isolées de l'alimentation et gérée par l'ANSES. Les outils de typage standards comme les protocoles WGS ont été appliqués et comparés sur cette collection. Nous avons observé que la population de L. monocytogenes est très structurée, quel que soit l’outil de typage utilisé, de plus, les résultats sont concordants. Chaque groupe de souches, désigné comme "séquence type " (ST) ou "complexe clonal" (CC) dans ce travail, montre des caractéristiques spécifiques sur leur fréquence, les résultats de typage, l'association à l'aliment ou au cas clinique et le profil de virulence. Ces données permettent de classer plus finement les souches de L. monocytogenes et de prédire le potentiel pathogénique de souches. De plus, les WGS permettent la surveillance en routine, la détection d'épidémies, l’identification des sources de contamination et des risques, de par leur forte résolution. Avec le programme « BlastP », une base de données de gènes associés à la virulence et le panel de souches de l'ANSES, nous avons pu distinguer un gène de virulence, InlF (internalin F), lequel, tronqué, pourrait expliquer la fréquence extrêmement faible de cas cliniques dans le groupe de souches ST121.Les WGS représentent une nouvelle étape vers une meilleure appréciation et gestion des risques de santé liés à L. monocytogenes. Cependant, des améliorations comme une nomenclature commune, des protocoles standardisés pour les WGS et des outils simplifiés pour partager des données et ainsi renforcer l'efficacité de la surveillance de L. monocytogenes seraient nécessaires


  • Résumé

    Listeria monocytogenes (L. monocytogenes) is a gram-positive bacterium present in diverse ecological environments and hosts. The microorganism may infect humans and these infections can often be traced back to contaminated foods. The bacterium can sometimes lead to rare but serious infection and in particular a lethal infection known as listeriosis. The bacterium can enter the food chain at all production stages and therefore identification and characterisation of this bacterium are critical steps in the control of potential hazards to the food chain. The current available characterisation methods, which include serotyping, molecular serotyping, PFGE (Pulsed-Field Gel Electrophoresis) and MLST (Multilocus Sequence Type), have provided understanding about the diversity of L. monocytogenes. Further the characterisation methods can facilitate the investigation of outbreaks. During the last few years, (NGS) Next Generation Sequencing and development of computational method for genome wide studies have made it possible to apply WGS (whole genome sequencing) as a typing tool. In this study, we took advantage of the large and the well-characterized collection of L. monocytogenes strains isolated from foods, which is available at Anses. Standard typing tools as well as recent WGS protocols were applied and compared. We observed that L. monocytogenes population could be distinctly separated and structured when analysed by diverse typing tools. Moreover, the investigation displayed consistency among the typing tools. Each cluster of strains, commonly referred to as Sequence Type (ST) or Clonal Complex (CC), shows specific features regarding prevalence, typing results, association to food or the clinical and virulence profile. It opens the possibility for a detailed classification of L. monocytogenes and the possibility to predict the potential pathogenicity of strains based on knowledge of those specific features. By utilising the BlastP program, a virulence associated genes database and the panel of strains housed by Anses, we identified one gene, internalin F (InlF), truncated specifically in ST121. It could therefore explain the observed low frequency of clinical case among strains from ST121.WGS represents a step towards even better identification and management of health risks related to L. Monocytogenes. However, in order to enhance efficiency of foodborne pathogen surveys it would be necessary to implement improvements such as common nomenclature, standard WGS protocols and uniform standards for data sharing

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