Evolution de la virulence des souches pathogènes extra-intestinales d'Escherichia coli

Virulence evolution of extra-intestinal pathogenic strains of Escherichia coli

• Auteur / Autrice : Médéric Diard
• Direction : Ivan Matic
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles animaux

Virulence

Caenorhabditis elegans

Génome bactérien

Escherichia coli

Résumé

Les souches pathogènes extra-intestinales d'Escherichia coli (ExPEC) sont impliquées dans l'infection de sites en dehors de l'intestin, normalement stériles, tels que le tractus urinaire, le sang ou les méninges. Leur habitat primaire est le tractus gastro-intestinal, réservoir où elles ne provoquent pas de symptôme clinique et à partir duquel ces souches atteignent leur site d'infection. La pathogenèse extra-intestinale ne constitue pas un moyen évident de transmission particulièrement avantageux pour cette bactérie. Par conséquent, il a été émis l'hypothèse, que la virulence des ExPEC serait une coïncidence évolutive, sous-produit du commensalisme. Pour tenter de vérifier cette hypothèse, j'ai tout d'abord réalisé une étude comparative phénotypique et génotypique entre des isolats naturels fécaux et des ExPEC. Comparées aux souches commensales, les ExPEC sont plus motiles, plus résistantes à différents stress biologiques et porteuses de gènes associés à la virulence regroupés sur le chromosome en îlots génomiques, horizontalement acquis, appelés îlots de pathogenicité (PAIs). Elles sont aussi plus virulentes dans le modèle de septicémie murin et pour Caenorhabditis elegans, dont la pertinence en tant que modèle animal pour l'étude des souches ExPEC a ainsi été démontrée. Dans un second temps, je me suis intéressé au rôle des PAIs. Pour cela, j'ai construit et caractérisé des mutants de la souche UPEC E. Coli 536, dépourvus de tout ou partie des PAIs présents dans lé génome de cette souche. J'ai observé qu'un mutant dépourvu de tous les PAIs est désavantagé en compétition contre la souche sauvage pour la colonisation intestinale en modèle murin. Les résultats obtenus avec les mutants d'un seul PAI suggèrent que les îlots favorisent la colonisation intestinale en association les uns avec les autres. Les PAIs seraient donc sélectionnés dans l'intestin ce qui corrobore l'hypothèse que la virulence des ExPEC est une coïncidence évolutive du commensalisme.

The Extra-intestinal Pathogenic strains of Escherchia coli (ExPEC) are involved in the infection of normally sterile niches outside of the intestinal tract (Le. , the urinary tract, the blood stream and/or the cerebrospinal fluid). Their primary habitat is the gastro-intestinal tract of warm blooded animals where they are innocuous. The extra-intestinal pathogenesis seems to be a poorly efficient mean for these strains to be transmitted to new hosts. Consequently, it has been proposed that the virulence of the ExPEC strains is a coincidental evolution, ; by-product of commensalism. In order to verify this hypothesis. I’ve first performed a phenotypic and genotypic comparative study of a collection of ExPEC or fecal natural isolates. Compared to fecal isolates, the ExPEC strains are in general more motile and more resistant to different biologically relevant stresses. Moreover, ExPEC strains carry genes associated with the virulence clustered on horizontally acquired genomic islands called Pathogenicity Islands (PAIs). Thèse strains are also more virulent in a murin model of septicemia and f Caenorhabditis elegans. Thus, we demonstrate that C. Elegans is a relevant model for study the pathogenesis of ExPEC. In a second time, I have focused my work on PAIs function. For that, I have constructed different mutants of the ExPEC strain 536 deleted for one or seven PAIs. I have observed that mutants without any PAI loose the competition against the ancestral strain during the colonization of the digestive tract of mice. The results concerning mutants without one of the seven PAIs suggest that they act in concert. Therefore, the PAIs seem to be selected during intestinal colonization which confirms the hypothesis that the virulence of the ExPEC is a coincidental evolution of commensalism.