Réservoir humain et pneumocystose nosocomiale : approche des concepts par la détection, l'identification et l'étude de la diversité de Pneumocystis jirovecii

par Solène Le Gal

Thèse de doctorat en Biologie-santé

Sous la direction de Gilles Nevez.

Le président du jury était Georges Barbier.

Le jury était composé de Gilles Nevez, Georges Barbier, Florence Robert-Gangneux, Philippe Hauser, Yannick Le Meur, Anne Totet.

Les rapporteurs étaient Florence Robert-Gangneux, Philippe Hauser.


  • Résumé

    Le genre Pneumocystis désigne un groupe de champignons opportunistes présentant une étroite spécificité d'hôte. Il détermine lors d'immunodépression sévère une infection pulmonaire grave, la pneumonie à Pneumocystis (PPC). La transmission de Pneumocystis par voie aérienne d'un hôte développant une PPC à un hôte susceptible a été démontrée à l'aide des modèles murins. Les travaux menés chez la souris ont montré également que des sujets immunocompétents colonisés par Pneumocystis murina peuvent transmettre le champignon à des souris immunodéprimées qui développeront une PPC ultérieurement. Les individus colonisés par Pneumocystis sp., ainsi que ceux développant une PPC, participeraient au réservoir du champignon. La survenue de cas groupés de PPC en milieu hospitalier est en faveur de la transmission interindividuelle de Pneumocystis jirovecii (P.jirovecii) chez l’homme. La détection de l'ADN de P.jirovecii dans l'air exhalé par les patients développant une PPC suggère que cette transmission se fait par voie aérienne. La caractérisation des populations infectées par P.jirovecii et la caractérisation génotypique du champignon au sein de son réservoir humain constituent la base de ce travail de recherche. Nous avons montré que la prévalence de la colonisation par P.jirovecii est faible chez les patients atteints de mucoviscidose et suivis dans notre CHU. La participation de ces patients au réservoir de P.jirovecii à Brest serait donc marginale. Cette faible prévalence pourrait être le reflet d'une faible circulation du champignon dans les communautés humaines dans notre région. Nous avons évalué le dosage du ß-1,3-D glucane sérique pour dépister les populations infectées. Ce dosage couplé à la détection de P.jirovecii dans les prélèvements respiratoires par la microscopie et la PCR, permet de différencier les patients développant une PPC et les patients présentant une colonisation pulmonaire par P.jirovecii. De plus, les premières données sur le ß-1,3-D glucane au cours de la primo-infection chez le nourrisson ont été obtenues.En termes de caractérisation de P.jirovecii dans notre région, l'analyse du locus dihydropteroate synthase (DHPS) a montré que: i) le lieu habituel de résidence plutôt que le lieu de diagnostic de l’infection à P.jirovecii serait un facteur prédictif d’infection par un mutant, ii) P.jirovecii pourrait circuler en France d’une région à une autre via des voyageurs infectés, iii) la prévalence de mutants potentiellement résistants chez les patients vivant effectivement à Brest était de 0%. L'analyse des séquences des "internal transcribed spacers" (ITS) 1 et 2 de P. jirovecii conforte l'hypothèse que les patients développant une PPC et les patients colonisés sont infectés par des populations fongiques présentant des caractéristiques identiques. Tous les patients, quelle que soit la présentation clinique de leur infection, constitueraient un réservoir unique et commun de P.jirovecii. Les travaux de génotypage ont constitué l'étape préalable nécessaire à l'analyse de cas groupés d'infections à P.jirovecii survenus chez des patients transplantés rénaux au CHU de Brest. Nous avons apporté des données originales sur le rôle des patients colonisés en tant que source potentielle de P. jirovecii dans un contexte d'acquisition et de transmission nosocomiales du champignon. Par ailleurs, la concordance partielle ou complète des génotypes ITS et DHPS dans les couples "prélèvements d'air–LBA" réalisés chez des patients développant une PPC est compatible avec l’exhalation du champignon et sa diffusion aérienne dans l’environnement hospitalier. Ces données apportent des arguments pour l'application de mesures de prévention des infections nosocomiales à P. jirovecii. Les précautions "gouttelettes" recommandées par la Société Française d'Hygiène Hospitalière devraient être appliquées a minima aux patients développant une PPC. Nous proposons leur extension aux patients colonisés par le champignon.


  • Résumé

    The genus Pneumocystis represents a group of opportunistic fungi that show strong host specificity. It is the cause of severe pneumonia (Pneumocystis Pneumonia [PCP]) in immunocompromised subjects. Pneumocystis transmission from a host with PCP to another susceptible host via the airborne route has been demonstrated in rodent models. Moreover, it has been established that Pneumocystis murina can be transmitted from immunocompetent mice, transiently colonized by the fungus, to immunocompromised susceptible mice that subsequently develop PCP. Colonized subjects and those developing PCP may be part of the fungus reservoir. Reports of PCP case cluster in hospital strongly suggest that Pneumocystis jirovecii (P.jirovecii) transmission in humans may also occur. P.jirovecii DNA detection in the air surrounding PCP patients is consistent with the transmission of P.jirovecii via the airborne route.Our goals were to characterize human populations infected with P.jirovecii and to characterize P.jirovecii within its human reservoir. We showed that P.jirovecii was rarely involved in pulmonary colonization in patients with cystic fibrosis monitored in the Brest Hospital. Thus this patient population was not part of the human reservoir of the fungus in our region (Brittany, Western France). This low prevalence of colonization may reflect a low level of P.jirovecii circulation within human communities in Brittany. In order to improve the identification of patients infected with P.jirovecii, we evaluated ß-1,3-D glucan detection in serum samples. We showed that serum ß-1,3-D glucan levels combined with P.jirovecii detection in pulmonary samples using microscopic examination and a PCR assay make it possible to distinguish between PCP and pulmonary colonization. Moreover the first data on ß-1,3-D glucan levels during primary infection were obtained.In order to characterize P.jirovecii in our region, we performed the typing of P.jirovecii isolates from infected patients monitored at Brest hospital, using the dihydropteroate synthase (DHPS) and the internal transcribed spacer (ITS) 1 and 2 locus analysis. DHPS typing showed that i) the usual city of patient residence rather that the city in which the diagnosis of P.jirovecii infection has been made is a predictor of mutants, ii) mutants can be imported from one region to another through infected visitors, iii) the prevalence of mutants potentially resistant to sulfonamides was 0% in patients who effectively lived in the Brest geographic area. Results of ITS analysis in PCP patients and colonized patients are consistent with the hypothesis that these 2 patient groups are infected with similar P.jirovecii populations. All infected patients, whatever their clinical presentation, may be part of a common and unique reservoir of the fungus. We investigated an outbreak of P.jirovecii infections in 18 renal transplant recipients using the same typing method combined with patient encounter analysis. The results provided evidence of the role of colonized patients as potential sources of P.jirovecii. The same typing method was applied to pairs of pulmonary samples and room air samples of PCP patients. Full or partial matches of P.jirovecii types in pulmonary and air sample pairs were observed. These results are consistent with P.jirovecii exhalation by PCP patients in their close environment. These data support arguments for applying droplet precautions, at least to PCP patients, to prevent P.jirovecii transmission, as recommended by the "Société française d'hygiène hospitalière". We suggest extending droplet precautions to colonized patients to achieve the prevention of P.jirovecii nosocomial infections.

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