Approches multifactorielles pour l’étude d’interactions entre l’huître creuse Crassostrea gigas et deux Vibrio pathogènes, V. splendidus et V. aestuarianus : épidémiologie, variabilité de la sensibilité de l’hôte et pathogenèse

Multifactorial approaches for interaction studies between Pacific oyster Crassostrea gigas and two virulent Vibrio, V. splendidus and V. aestuarianus : epidemiology, variable host susceptibility and pathogenesis

• Auteur / Autrice : Sophie De Decker
• Direction : Pierre Boudry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie de l'environnement, des populations, écologie
• Date : Soutenance le 28/09/2010
• Etablissement(s) : La Rochelle
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences pour l'Environnement Gay-Lussac
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Génétique et Pathologie
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Boudry, Christian Michel, Christine Paillard, Paco Bustamante, Jean-Michel Escoubas, Philippe Lebaron, Denis Saulnier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Michel, Christine Paillard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Huîtres

Étiologie

Épidémiologie

Aquaculture

Vibrio

Crassostrea gigas

Mots clés libres

Vibrio

Huître

Aquaculture

Pathologie

Epidémiologie

Pathogenese

Immunologie

Génétique

Interaction Hôte-Pathogène

Vibrio

Oyster

Aquaculture

Pathology

Epidemiology

Pathogenesis

Immunology

Genetic

Host-Pathogen Interaction

Résumé

L’ostréiculture, dominée par l’élevage de l’huître creuse Crassostrea gigas, représente plus de 70% du chiffre d’affaire réalisé par l’aquaculture française. Au sein des écosystèmes aquatiques, les bactéries appartenant au genre Vibrio forment l’un des groupes bactériens les plus abondamment représentés. Deux espèces, Vibrio splendidus et Vibrio aestuarianus, sont fréquemment associées et de façon récurrente, à des mortalités sévissant dans les élevages d’huître creuse Crassostrea gigas, le plus souvent en période estivale. Ce travail de thèse avait pour objectifs d’étudier des interactions Vibrio-huître et leurs modulations en fonction de la virulence des pathogènes et des paramètres génétiques et physiologiques de l’hôte. Le développement d’outils de détection et de quantification sensibles et spécifiques et la maîtrise de protocoles d’infection expérimentale à Vibrio ont permis d’explorer des mécanismes de virulence, d’étudier la variabilité de la sensibilité des huîtres à ces Vibrio et de caractériser la pathogenèse. L’étude de la diversité spécifique des souches bactériennes isolées dans un contexte de mortalité estivale sur une large échelle de temps et d’espace a permis de montrer la prédominance épidémiologique du groupe V. splendidus et de l’espèce V. aestuarianus associée aux épisodes de mortalité estivale de C. gigas en France. Une corrélation ayant été observée entre pouvoir pathogène et activité métalloprotéasique, un test phénotypique prédictif de la virulence des souches a été proposé. L’exploration du phénomène de synergie dans la pathogénicité des deux souches observé en co-injection expérimentale a conduit à la mise en évidence de l’existence d’un système de quorum sensing régulant aux niveaux intraspécifique (V. splendidus) et interspécifique (V. splendidus/V. aestuarianus) la production et l’expression au niveau transcriptionnel des gènes codant les métalloprotéases Vsm et Vam des deux souches étudiées. L’analyse statistique des cinétiques de mortalité obtenues chez des familles de demi-frères diploïdes et triploïdes soumises à un protocole de co-infection standardisée révèle une sensibilité accrue des huîtres à cette vibriose expérimentale, en période de gamétogenèse active. Les huîtres triploïdes soumises à cette même infection expérimentale n’ont présenté aucun avantage significatif. L’existence d’une base génétique de la sensibilité des huîtres aux vibrioses expérimentales a été illustrée par l’évaluation des sensibilités de quatorze familles de la cinquième génération (G5) issue du programme de sélection divergente réalisée dans le cadre de MOREST. Cette étude a également permis la description de co-infections à herpès virus OsHV-1 et V. aestuarianus suggérant une multi-étiologie des phénomènes de mortalité estivale. Une étude de pathogenèse à V. splendidus et V. aestuarianus réalisée par cohabitation a visé l’exploration des interactions liant l’huître creuse C. gigas et les Vibrio virulents, V. splendidus et V. aestuarianus, ou non virulents présents naturellement dans la flore endogène de l’hémolymphe ou dans l’eau des aquariums. Cette nouvelle approche a permis de mettre en évidence la rapidité de transmission des Vibrio virulents des huîtres infectées aux huîtres sentinelles en moins de deux heures, accompagnée d’une perturbation significative, précoce et transitoire de la réponse immunitaire de l’hôte au niveau transcriptionnel au cours des six premières heures de cohabitation. La prise en charge différentielle des Vibrio pathogènes et des Vibrio commensaux par l’huître suggère l’existence de mécanismes conduisant à une spécificité des réponses de l’huître visant l’élimination des Vibrio pathogènes et le maintien d’une flore vibrionacée endogène probablement bénéfique pour C. gigas.

Oyster production is the main aquaculture activity in France and is dominated by the rearing of Crassostrea gigas. In the aquatic ecosystems where the species is grown, bacteria of the genus Vibrio are found to be dominant. Two Vibrio species, V. splendidus and V. aestuarianus, are frequently associated with Crassostrea gigas summer mortality episodes. The aims of this work were to study Vibrio-oyster interactions and their modulations according to virulence mechanisms and to genetic and physiological parameters of the host. Using specific, sensitive and quantifying diagnostic tools developed in this study, as well as standardized experimental infection trials, some components of the virulence of Vibrio strains and host susceptibility were delineated and the dynamics of Vibrio infection characterized through pathogenesis studies.The study of the specific diversity of bacterial strains isolated during summer mortality events, on broad temporal and spatial scales, revealed an epidemiological association of the group V. splendidus and the species V. aestuarianus. Because a correlation has been observed between pathogenicity and metalloprotease activity, a predictive phenotypic test of virulence was developed. Exploration of the synergy phenomenon between the pathogenicity of the two strains observed in experimental co-injection led to the characterisation of a system of quorum sensing controlling the production and transcriptional expression of the gene encoding metalloprotease Vsm and Vam at the intraspecific (V. splendidus) and interspecific level (V. splendidus/V. aestuarianus).The statistical analysis of mortality kinetics in half-sib diploid and triploid families subjected to experimental vibriosis by co-infection revealed an increased susceptibility of oysters during the period of active gametogenesis. The triploid oysters subjected to this same experimental infection did not show any significant advantage. The existence of a genetic basis for oyster susceptibility to experimental vibriosis was illustrated by the evaluation of the susceptibilities of fourteen families of the fifth generation (G5) from a program of divergent selection carried out within the MOREST oyster summer mortality research project. This study also allowed the description of co-infections involving the herpes OsHV-1 virus and V. aestuarianus, suggesting multi-etiologic summer mortalities. A pathogenesis study on V. splendidus and V. aestuarianus, performed by cohabitation, was used to explore interactions between C. gigas and pathogenic Vibrio (V. splendidus and V. aestuarianus), or non pathogenic Vibrio found naturally in the endogenous flora of the oyster hemolymph or in the water of the aquaria. This new approach demonstrated a fast transmission of pathogenic Vibrio between infected oysters and sentinels, in less than two hours. Moreover, a significant early and transient disturbance of the defence response of the host was revealed at the transcriptional level during the first six hours of cohabitation. The differential loads of pathogenic and commensal Vibrio in oysters suggest the existence of discriminatory mechanisms, leading to a specificity of the response aiming to eliminate pathogenic Vibrio and maintain a potentially beneficial endogenous bacterial flora in C. gigas.