Dépistage et caractérisation de bactéries multirésistantes aux antibiotiques au sein d’un réservoir aviaire méditerranéen

Phenotypic and molecular characterization of bacterial resistance in an avian reservoir.

• Auteur / Autrice : Salim Aberkane
• Direction : Sylvain Godreuil, Christian Carrière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 12/01/2017
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Inserm U1058-Infection par le VIH et par agents à tropisme cutanéo-muqueux : de la pathogenèse à la prévention (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Guillaume Arlet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvain Godreuil, Christian Carrière, Marie Kempf, Dominique Decré, Hélène Jean-Pierre
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Guillaume Arlet, Marie Kempf

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épidémiologie moléculaire

Phénétique

Résistance aux antibiotiques

Bactéries

Mots clés libres

Bactéries

Antibiorésistance

Phénotypique

Moléculaire

Aviaires et humaines

Épidémiologie moléculaire

Bacteria

Antibiotic resistance

Phenotypic

Molecular

Avian and human

Molecular epidemiology

Résumé

La résistance bactérienne aux antibiotiques est devenue un problème majeur de santé publique impliquant des actions de surveillance et de lutte contre sa diffusion. L’épidémiologie de la résistance aux antibiotiques au sein des pathogènes cliniques est indispensable notamment à la prise en charge thérapeutique. Cependant, elle est également pertinente au sein des bactéries animales et environnementales afin d’en apprécier l’ampleur et d’en appréhender la diffusion. Alors que de nombreux travaux ont été conduits sur le microbiote des animaux de compagnie, les études portant sur la faune sauvage restent rares. Or, il apparaît opportun de l’intégrer dans l’étude de la dynamique des bactéries antibiorésistantes afin d’apprécier son rôle épidémiologique dans leur dissémination et d’évaluer les risques zoonotiques qui en découlent.Sur la base de notre revue de la littérature, nous avons mis en évidence un lien étroit existant entre les activités humaines et la présence de bactéries antibiorésistantes dans la faune sauvage. Ceci nous a conduits à discuter de l’existence probable de voies d’échanges entre le compartiment humain et animal.Sur la base d’une étude ayant démontré la présence dans le sud de la France d’un réservoir aviaire d’Escherichia coli producteurs de béta-lactamases à spectre élargi, nous avons exploré le microbiote cloacal de deux espèces de goélands, différentes par leurs niches écologiques et leur mode d’alimentation, en tant que réservoir potentiel de bactéries multirésistantes aux antibiotiques.Dans un premier temps nous nous sommes intéressés à la présence de Proteus mirabilis producteurs d'AmpC acquises dans le microbiote des goélands au cours des deux années d’étude. Ces isolats étaient producteurs de céphalosporinases de type CMY-2 dont le support génétique était un élément intégratif et conjugatif (ICE) de la famille SXT/R391-like. Deux souches cliniques humaines avaient les mêmes enzymes, supports et fond génétiques que des souches aviaires. Ceci permet de supposer que ces goélands constituent un réservoir de P. mirabilis porteurs du gène blaCMY-2, et que les structures de type ICE SXT/R391-like joueraient un rôle important dans la dissémination et la persistance de ce gène de résistance.Nous avons également isolé des souches d’Escherichia coli productrices de carbapénèmases acquises, qui constituent actuellement l'une des menaces les plus préoccupantes pour la santé publique en termes d'antibiorésistance. Ces souches proviennent uniquement de goélands leucophées et sont porteuses du gène blaVIM-1. L’analyse de leur patrimoine génétique montre qu’elles sont liées à des souches humaines sensibles. Nous n’avons en effet pas isolé de souches humaines productrices de carbapénèmases de type VIM dans le même temps. Cette découverte pose la question d’un réservoir aviaire potentiel et d’une menace de diffusion.Lors du screening nous avons identifié une souche de Vibrio cholerae non-O1/non-O139 résistante aux carbapénèmes et provenant d’un goéland leucophée. Elle possédait des gènes blaVIM-1 et blaVIM-4 qui faisaient partie d’un integron de classe 1, situé sur un plasmide IncA/C. Il s’agit de la première description d’une souche de V. cholerae productrice de ce type de carbapénèmases. Ce travail démontre la complexité de la circulation de l’antibiorésistance au sein du microbiote étudié. Il ouvre de nombreuses perspectives d’un point de vue épidémiologique mais également fondamental sur les mécanismes et les supports génétique de cette antibiorésistance. En effet, il illustre bien les apports importants des outils d’épidémiologie moléculaire dans la surveillance de l’émergence et la compréhension de la dynamique de transmission et de diffusion des bactéries multirésistantes dans la faune sauvage.

Bacterial resistance has become a major public health problem leading to a strengthening of spread surveillance and control. The epidemiology of antimicrobial resistance (AMR) in clinical pathogens is essential for therapeutic management. It is also relevant in animal and environmental bacteria to determine and understand AMR existence and diffusion. While much work has been done on the microbiota of companion animals, studies involving wildlife are scarce. It is essential to consider wildlife when studying AMR dynamics to assess its epidemiological role in AMR spread and understand the zoonotic risk which ensues from it.With our literature review, we highlight the close link between human activities and the presence of AMR in wildlife. It led us to discuss the pathways between the human and animal compartments.A previous study reported the presence of an avian reservoir of extended spectrum beta-lactamases-producing Escherichia coli in the South of France. Based on this finding, we explored the microbiota of two gull species, differentiated by their ecological niches and diet, as a potential reservoir of AMR.First, we investigated the presence of acquired AmpC-producing Proteus mirabilis in the gulls’ microbiota over two years. The isolates produced CMY-2 cephalosporinases with the genetic support of an integrative and conjugative element (ICE) which belongs to the SXT/R391-like family. Two human strains had the same enzymes, genetic support and genetic background as the avian isolates. This suggests that these gulls may act as a reservoir of blaCMY-2-carrying P. mirabilis, and the SXT/R391-like ICEs may play an important role in this gene’s dissemination and persistence.We also isolated acquired carbapenemases-producing E. coli, which is currently one of the most serious AMR threats to public health. These strains, which carried the blaVIM-1 gene, were recovered from yellow-legged gulls. The phylogenetic analyses showed that the gulls are significantly linked with human susceptible isolates. However, VIM carbapenemase producing-human isolate was not isolated in the same time period. This discovery raises the question of a potential avian reservoir and the threat of diffusion.During the screening, we identified a carbapenem resistant non-O1/non-O139 Vibrio cholerae strain, recovered from a yellow-legged gull. It carried both blaVIM-1 and blaVIM-4 genes which were part of a class 1 integron structure located in an IncA/C plasmid. This is the first description of a V. cholera strain producing this type of carbapenemase.This work demonstrates the complexity of the AMR circulation in the microbiota studied. It opens many perspectives from an epidemiological and fundamental point of view on the mechanisms and genetic supports of AMR. It further illustrates the contribution of molecular epidemiology tools in the understanding of the dynamics of transmission and diffusion and the surveillance of the emergence of AMR in wildlife.