Contribution à l'étude des relations symbiotiques méthanogènes-bactéries en situations pathologiques chez l'homme

Contribution to the study of methanogen-bacteria symbiotic relationships in pathological situations in humans

• Auteur / Autrice : Kenza Djemai
• Direction : Michel Drancourt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie santé. Maladies infectieuses
• Date : Soutenance le 01/07/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Mephi (Marseille) - Méditerranée Infection
• Jury : Président / Présidente : Florence Fenollar
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Leila Ammar, Max Maurin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Infections dues aux prothèses

Humains

Abcès

Techniques de coculture

Bactéries

Méthanogènes

Archéobactéries

Mots clés libres

Archaea

Méthanogènes

Methanobrevibacter smithii

Methanosphaera stadtmanae

Methanobrevibacter oralis

Methanobrevibacter wolinii

Bactéries

Syntrophie

Interactions métaboliques

Coculture

Pathologies

Hémocultures

Abcès

Infections de prothèse

Archaea

Methanogens

Methanobrevibacter smithii

Methanosphaera stadtmanae

Methanobrevibacter oralis

Methanobrevibacter wolinii

Bacteria

Syntrophy

Metabolic interactions

Co-Culture

Pathologies

Blood cultures

Abscesses

Prosthesis infections.

Résumé

Mes travaux de thèse ont porté sur les Archaea méthanogènesqui sont des microorganismes aero-intolérants dotés d’une caractéristique unique qui est la capacité à produire du méthane comme produit final de leur métabolisme. Chez l’homme, les méthanogènes sont connus depuis près de 40 ans comme commensaux du tube digestif et de la cavité orale. Notre revue de la littérature a mis en exergue l'ensemble des bactéries co-détectées avec les méthanogènes chez l’homme, éclairant ainsi la nature des interactions métaboliques entre ces microorganismes et leurs importances pour la santé humaine. Par la suite, nous avons montré pour la première fois à travers deux études la présence de Methanobrevibacter smithii et de Methanosphaera stadtmanae dans le sang de patients fébriles, posant ainsi la question de la présence de ces méthanogènes aero-intolérants dans le sang très oxygéné à laquelle nous avons apporté un début de réponse. En effet, nous avons mis en évidence l’élévation des valeurs d’acide urique chez les patients positifs par rapport aux contrôles, suggérant ainsi que l'hyperuricémie crée des conditions favorables à la survie des méthanogènes. Dans une deuxième étude, nous avons apporté la preuve de concept qu’il est possible de cultiver les méthanogènes dans les flacons commerciaux en présence uniquement d’antioxydants et de bactéries productrices d’hydrogène, corroborant ainsi leur détection dans le sang. Enfin, en utilisant des outils spécifiques, nous avons démontré que les méthanogènes font partie de la flore anaérobie impliquée dans la survenue de certaines infections, tel que les abcès appendiculaires et amygdaliens ainsi que les infections articulaires et osseuses.

My thesis work focused on methanogenic Archaea which are aero-intolerant microorganisms with a unique characteristic that is the ability to produce methane as an end product of their metabolism. Methanogens are widely distributed in nature, more particularly in the digestive tract of animals. Since the 1980s, methanogens have been acknowledging as commensals of the human digestive tract and oral cavity. Our review of the literature has listed all the bacteria co-detected with methanogens in humans, thus highlighting the nature of the metabolic interactions between these microorganisms and their importance for human health. Subsequently, we showed for the first time through two studies the presence of Methanobrevibacter smithii and Methanosphaera stadtmanae in the blood of febrile patients, thus raising the question of the presence of these aero-intolerant methanogens in highly oxygenated blood, to which we have provided some answers. Indeed, we have highlighted the elevation of uric acid values in positive patients compared to controls, suggesting that hyperuricemia creates favorable conditions for the survival of methanogens due to the antioxidant properties of uric acid. In a second study, we focused on the bacteria co-detected with M. smithii and provided proof of concept that methanogens can be grown in commercial flasks in the presence of only antioxidants and hydrogen-producing bacteria, thus corroborating their detection in blood. Finally, using specific tools, we demonstrated that methanogens are part of the anaerobic flora involved in the occurrence of certain infections, such as appendicular and tonsillar abscesses as well as joint and bone infections.