Diagnostiquer un état de santé bucco-dentaire par une double approche macroscopique et métagénomique : application à une population rurale française du XVIIIe siècle

Diagnosis of a bucco-dental health state through a double macroscopic and metagenomics approach : application to an XVIIIth century French rural population

• Auteur / Autrice : Claire Willmann
• Direction : Rémi Esclassan, Catherine Theves
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Anthropobiologie
• Date : Soutenance le 10/01/2020
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d’Anthropobiologie et de Génomique de Toulouse (2009-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métagénomique

Dents -- Maladies

Odontostomatologie

Mots clés libres

Microbiome oral

Modes de vie

Pathologies bucco-dentaires

Séquençage haut débit

Odontologie

Oral microbiome

Lifestyle

Oral diseases

High throughput sequencing

Odontology

Résumé

Le récent développement des technologies de séquençage de l'ADN ancien (ADNa) à haut débit (High-Throughput DNA sequencing : HTS) a permis l'accès et la caractérisation des communautés microbiennes dans les populations du passé. La plupart des analyses se sont appuyées sur l'étude du tartre dentaire, car il permet la préservation de biofilms microbiens anciens. L'analyse de la dent entière pour la caractérisation des microbiomes commensaux et pathogènes chez les sujets archéologiques, demeure quant à elle négligée. Dans cette étude, nous avons utilisé le séquençage shotgun pour caractériser le microbiome bactérien de sujets anciens présentant des signes macroscopiques et radiologiques de pathologies bucco-dentaires. Les objectifs de ce travail étaient 1) d'identifier, dans une population du XVIIIe siècle de l'Ouest de la France, les sujets présentant des pathologies bucco-dentaires spécifiques : caries dentaires ; parodontopathie et Lésions Inflammatoires Péri-radiculaires d'Origine Endodontique (LIPOE); 2) de caractériser la flore orale de ces sujets au niveau de sa composition taxonomique et 3) de déterminer s'il était possible, à partir d'une dent saine, de mettre en évidence la présence de bactéries pathogènes orales impliquées dans les LIPOE, les caries et les parodontopathies. La présence de Streptococcus mutans ainsi que de Rothia dentocariosa, Actinomyces viscosus, Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Pseudoramibacter alactolyticus, Olsenella uli et Parvimonas micra a été confirmée avec une profondeur moyenne comprise entre 0.5 à 7X, et un minimum de 35% (de 35 à 93%) du génome couvert au moins une fois. Chaque dent échantillonnée présentait une signature bactérienne spécifique associée à des pathologies carieuses ou parodontales. Ce travail démontre qu'à partir d'une dent saine et isolée, nous pouvons identifier des agents pathogènes spécifiques et en déduire l'état de santé buccodentaire d'un individu.

Recent developments in High-Throughput DNA sequencing (HTS) technologies and ancient DNA (aDNA) research have opened access to the characterization of the microbial communities within past populations. Most studies have, however, relied on the analysis of dental calculus as one particular material type particularly prone to the molecular preservation of ancient microbial biofilms and potential of entire teeth for microbial characterization, both of healthy communities and pathogens in ancient individuals, remains overlooked. In this study, we used shotgun sequencing to characterize the bacterial composition from historical subjects showing macroscopic evidence of oral pathologies. The objectives of this work were 1) to identify, in an 18th century population of western France, subjects with specific oral pathologies: dental caries; periodontal diseases and periapical inflammatory lesions; 2) to characterize the oral flora of these subjects in terms of its taxonomic composition; and 3) to determine whether it was possible to detect the presence of oral pathogenic bacteria involved in periapical inflammatory lesions, caries and parodontopathies, from a healthy tooth,. The presence of Streptococcus mutans and also Rothia dentocariosa, Actinomyces viscosus, Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Pseudoramibacter alactolyticus, Olsenella uli and Parvimonas micra was confirmed through the presence of typical signatures of post-mortem DNA damage at an average depth-of-coverage ranging from 0.5 to 7X, with a minimum of 35% (from 35 to 93%) of the positions in the genome covered at least once. Each sampled tooth showed a specific bacterial signature associated with carious or periodontal pathologies. This work demonstrates that from a healthy independent tooth, without visible macroscopic pathology, we can identify a signature of specific pathogens and deduce the oral health status of an individual.