Bases de pathogénicité de Cutibacterium acnes dans les infections sur matériel ostéo-articulaire : Corrélation entre le génotype et la réponse immune

par Faten El Sayed

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

Sous la direction de Martin Rottman.

Soutenue le 07-03-2019

à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Structure et Dynamique des Systèmes Vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec Infection et inflammation chronique (2IC) (laboratoire) , Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (établissement de préparation de la thèse) et de Infection et inflammation chronique (laboratoire) .

Le président du jury était Jean-Louis Gaillard.

Le jury était composé de Martin Rottman, Jean-Louis Gaillard, Stéphane Corvec, Eric Senneville, Claire Poyart, Thomas Bauer.

Les rapporteurs étaient Stéphane Corvec, Eric Senneville.


  • Résumé

    L’objectif de ces travaux de thèse a été de contribuer à la compréhension de la physiopathologie des infections sur matériel ostéo-articulaire (IMOA) à C. acnes. Dans un premier temps, nous avons typé par MLST 108 isolats de C. acnes responsables de 34 cas d’IMOAs monomicrobiennes et corrélé les résultats de typage aux données clinico-biologiques. Nous avons ainsi montré que les IMOAs à C. acnes correspondent à 2 entités cliniques : i) les cas « homotypiques » qui sont des vraies infections dues à un clone de C. acnes responsable d’une réponse inflammatoire de l’hôte ii) les cas hétérotypiques qui sont une colonisation ou contamination itérative du matériel ostéo-articulaire en l’absence de réponse inflammatoire de l’hôte. Ces données de typage ont souligné les limites de la définition microbiologique actuelle d’une IMOA quand il s’agit de C. acnes et la nécessité d’intégrer un outil moléculaire fiable dans le diagnostic microbiologique de routine de ces infections. Nous avons par conséquent évalué la technique SLST développée pour un typage rapide et optimal de C. acnes en routine. Le pouvoir discriminant de cette technique était insuffisant suggérant que seule la mise en place du NGS en temps réel dans les laboratoires de microbiologie pourrait répondre au besoin de typage moléculaire pour améliorer le diagnostic microbiologique de ces infections.Nos résultats de typage ont montré que la clonalité de l’infection plutôt que le complexe clonal (CC) est le principal facteur déterminant du processus physiopathologique et inflammatoire de l’IMOA à C. acnes. Cette conclusion est concordante avec les résultats que nous avons obtenus dans un modèle in vitro d’infection de macrophages THP-1 par C. acnes. Grâce à ce modèle, nous avons pu montrer que la réponse inflammatoire in vitro de nos isolats est souche –et non CC– dépendante. De plus, les réponses inflammatoires in vitro et in vivo n’étaient pas corrélées. Ceci souligne les limites des modèles in vitro dans l’étude de la physiopathologie des IMOAs à C. acnes dans lesquels l’adaptation de la bactérie à l’hôte est complètement négligée lors de l’étude de la réponse immune. Dans la dernière partie de ce travail, nous avons confirmé l’importance de l’environnement dans le conditionnement du comportement de la bactérie. Nous avons mené une étude comparative des caractéristiques culturales ex vivo et ex vitro de nos isolats de C. acnes. Nous avons montré l’impact du CC et des conditions environnementales, par extension la pression que peut exercer l’hôte, sur le profil cultural de C. acnes. En conclusion, nos travaux montrent qu’une approche multifactorielle, intégrant à la fois la génomique et la réponse de l’hôte, est nécessaire pour comprendre la physiopathologie des IMOAs à C. acnes.

  • Titre traduit

    Pathogenicity base of Cutibacterium acnes orthopedic-device related infections : Correlation between genotype and immune response


  • Résumé

    The aim of this thesis was to contribute to the understanding of the physiopathology of C. acnes orthopedic-device related infections (ODRI). Firstly, we typed by MLST 108 C. acnes isolates responsible for 34 cases of monomicrobial ODRIs and correlated typing results with bio-clinical data. We have shown that C. acnes ODRIs correspond to two clinical entities: i) "homotypic" cases corresponding to true infections with a single pathogenic clone of C. acnes eliciting an inflammatory response ii) heterotypic cases corresponding to colonization or iterative contamination of the implant without systemic inflammatory response. These typing data highlighted the limitations of the current microbiological definition of ODRI when it comes to C. acnes and the need to incorporate a reliable molecular tool into the routine microbiological diagnosis of these infections. We therefore evaluated the SLST technique developed for a rapid and optimal typing of C. acnes. The discriminating power of this technique was insufficient suggesting that only the establishment of real-time NGS in microbiology laboratories could improve the microbiological diagnosis. Our typing results showed that the clonal status of the infection and not CC is the main determining factor in the physiopathological and inflammatory process of C. acnes ODRI. This conclusion is consistent with our results obtained on an in vitro model of a macrophage THP-1 infection. Using this model, we have shown that the in vitro inflammatory response of our isolates is strain- and non-CC-dependent. In addition, the in vitro and in vivo inflammatory responses were not correlated. This underscores the limitations of in vitro models in the study of C. acnes ODRIs in which the adaptation of the bacteria to the host is completely neglected during the study of the immune response. Finally, we confirmed the importance of the environment in the conditioning of the behavior of the bacterium. We conducted a comparative study of the ex vivo and ex vitro growth characteristics of our C.acnes isolates. We have shown the impact of CC and environmental conditions, by extension the pressure that can exert the host, on the cultural profile of C. acnes. In conclusion, our work shows that a multifactorial approach, integrating both genomics and host response, is needed to understand the physiopathology of C. acnes ODRI.


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