Thèse soutenue

Impact de l'alimentation et de l'effet souche sur l'adaptation de Escherichia coli dans son environnement naturel : le tube digestif
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Auteur / Autrice : Mohamed Ghalayini
Direction : Olivier Tenaillon
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
Date : Soutenance le 13/12/2019
Etablissement(s) : Paris 13
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Infection, anti-microbien, modélisation, évolution (Paris)
Jury : Président / Présidente : Étienne Carbonnelle
Examinateurs / Examinatrices : Philippe Glaser, Mathilde Lescat
Rapporteurs / Rapporteuses : Marianne De Paepe, Isabelle Kempf

Résumé

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Escherichia coli est une bactérie commensale du tube digestif qui, dans certainesconditions dépendantes de la souche et de l’hôte, peut devenir un redoutable pathogèneintestinal ou extra-intestinal responsable d’une morbi-mortalité significative. L’espèce E. colipossède une structure clonale au sein de laquelle on peut différencier des groupesphylogénétiques. De façon intéressante cette structure est partiellement prédictive de lavirulence. En particulier, le groupe phylogénétique B2, est composé de souches souvent isoléesde pathologies extra-intestinales mais qui sont aussi de bonnes commensales. En effet, de façoninquiétante, la prévalence de ce groupe augmente dans le tube digestif des individus des paysindustrialisés. Cela suggère un potentiel couplage entre des facteurs œuvrant à l’échelle despopulations humaines comme l’alimentation et le fond génétique de la souche bactérienne.Plusieurs expériences d’évolution in vivo d’E. coli dans le tube digestif de souris ont déjà étémenées et ont permis de montrer une forte adaptation notamment liée aux ressourcesénergétiques et au métabolisme de sucres. Ces études souffraient cependant de plusieurslimitations comme l’utilisation d’une souche de laboratoire, d’un milieu non naturel ou encored’un seul régime alimentaire. L’objectif de ma thèse a donc été d’étudier les modes d’adaptationd’isolats naturels de E. coli dans le tube digestif. Cette étude a été effectuée à plusieurs niveaux:à la fois in natura, mais aussi in vivo en fonction du fond génétique des souches et del’alimentation de l’hôte.Dans un premier temps, nous avons eu l’opportunité de suivre l’adaptation in naturad’un isolat de E. coli ED1a dominant dans le tube digestif d’un individu vivant en régionparisienne et sans problème de santé. Nous avons pu observer que E. coli ED1a, appartenant augroupe phylogénétique B2, évoluait de façon neutre dans le tube digestif. Le recours auxexpérimentations in vivo sur modèle murin au long court (plus d’un an) s’est avéré nécessairepour étudier l’impact de l’alimentation et du fond génétique de la souche dans l’adaptation deE. coli dans le tube digestif. Le propos de la première expérimentation était d’étudierl’adaptation d’un isolat naturel de E. coli 536 (appartenant au groupe phylogénétique B2 etinitialement issu d’infection urinaire), dans un tube digestif de souris se rapprochant le pluspossible des conditions naturelles (en utilisant le principe de transmission du microbiote digestifde la mère à la progéniture) et soumises à deux régimes alimentaires : standard ou riche en graset en sucre. Nous avons pu mettre en évidence une activation constitutive de l’opéron lactosesurvenant lors de la période d’allaitement des progénitures pour ensuite évoluer de manièreneutre quelque soit le régime alimentaire. Le propos de la deuxième expérimentation étaitd’étudier l’impact du fond génétique de la souche combinée à l’alimentation en étudiantl’évolution de deux isolats naturels de E. coli 536 et HS (appartenant au groupe phylogénétiqueA et issu d’une situation commensale chez un humain) dans le tube digestif de souris traitées àla streptomycine. Nous avons pu distinguer deux profils d’adaptation en fonction de la soucheet de l’alimentation. Il semblerait que l’intensité de l’adaptation dépende préférentiellement dela souche et probablement de son fond génétique, et que les cibles de l’adaptation dépendentplutôt du régime alimentaire. Plus précisément, ces cibles semblent principalement êtreassociées au métabolisme de sucres. Ces études constituent un progrès important dans lacompréhension des pressions sélectives agissant sur E. coli in vivo.