Composition et dynamique du microbiote vaginal : facteurs associés et rôle dans l’infection par Chlamydia trachomatis

Composition and dynamics of the vaginal microbiota : associated factors and role in Chlamydia trachomatis infection

• Auteur / Autrice : Jeanne Tamarelle
• Direction : Élisabeth Delarocque Astagneau, Jacques Ravel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Santé publique - épidémiologie
• Date : Soutenance le 18/12/2019
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé Publique (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biostatistique, Biomathématique, Pharmacoépidémiologie et Maladies Infectieuses (Villejuif) - Biostatistique- Biomathématique- Pharmacoépidémiologie et Maladies Infectieuses / B2PHI
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (1991-....)
• Jury : Président / Présidente : Laurence Meyer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rodolphe Thiébaut, M. Pilar Francino, Olivia Peuchant
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Rodolphe Thiébaut, M. Pilar Francino

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vagin

Infections sexuellement transmissibles

Chlamydia trachomatis

Microflore

Mots clés libres

Chlamydia trachomatis

Infection Sexuellement Transmissible (IST)

Microbiote vaginal

Microbiome

Sequençage

Interaction hôte-Pathogène

Chlamydia trachomatis

Sexually Transmitted Infection (STI)

Vaginal microbiota

Microbiome

Sequencing

Host-Pathogen interaction

Résumé

Chlamydia trachomatis (CT) est une bactérie sexuellement transmissible responsable d’infections génitales hautes pouvant conduire à une infertilité tubaire ou à des grossesses extra-utérines. C’est l’infection sexuellement transmissible la plus fréquente dans le monde, y compris en France. Les données épidémiologiques indiquent que l’incidence de cette infection est en augmentation malgré les mesures de contrôle mises en place, ce qui motive la révision des recommandations actuelles de dépistage de l’infection à CT. Le microbiote vaginal pourrait jouer un rôle majeur dans la prévention des IST via la compétition écologique et la production de métabolites, dont l’acide lactique. Le microbiote vaginal correspond à un équilibre dynamique fragile et susceptible d’être modifié par un ensemble d’expositions, parmi lesquelles les pratiques sexuelles et d’hygiène intime, l’exposition aux antibiotiques mais aussi la présence de pathogènes. L’objectif général de cette thèse est d’étudier ce triangle d’associations entre expositions, microbiote vaginal et infection par CT, à travers l’étude de la composition et de la dynamique du microbiote vaginal. Nous avons cherché à répondre aux questions suivantes : existe-t-il des marqueurs de l’infection par CT au niveau du microbiote vaginal ? La composition et la structure du microbiote vaginal sont-elles modifiées par l’infection par CT et la prise d’antibiotiques ? Quels sont les expositions associées à des perturbations du microbiote vaginal ? Une première étape a consisté à réaliser un état de l’art et d'estimer l’association entre microbiote vaginal et infection par CT dans la littérature, ainsi que pour trois autres IST d’importance clinique, et à évaluer le rôle de plusieurs facteurs dans l’hétérogénéité des mesures d’association observées. Dans un second temps, nous avons estimé cette association en s'appuyant sur la caractérisation moléculaire du microbiote vaginal, dans deux études en France et aux Etats-Unis. Nous avons montré qu’il y avait une surreprésentation des communautés bactériennes dominées par Lactobacillus iners (CST III) et de celles dépourvues de Lactobacillus spp. (CST IV) chez les femmes infectées par CT. En étudiant l’évolution du microbiote vaginal dans l’étude américaine, après traitement par azithromycine et clairance de CT, nous avons montré que le microbiote vaginal ne parvenait pas à évoluer vers un état optimal. Ce résultat laisse supposer qu’il persiste après traitement un risque vis-à-vis des réinfections. Enfin, dans deux études longitudinales à échantillonnage fréquent aux Etats-Unis, nous avons étudié les expositions associées à l’incidence et à la clairance d’un CST IV. Nous avons montré que lorsque le microbiote vaginal n’était pas dominé par L. iners, les facteurs associés à l’incidence d’un CST IV et à sa clairance étaient essentiellement les menstruations, tandis que chez les femmes dont le microbiote vaginal est dominé par L. iners, les menstruations mais aussi l’usage de lubrifiant, les douches vaginales, l’origine ethnique, l’âge et les rapports sexuels non protégés étaient associés à l’incidence d’un CST IV ou à sa clairance. Ainsi, ce travail de thèse a permis d'une part de confirmer l’association entre microbiote vaginal dépourvu de Lactobacillus et infection par CT en population en s'appuyant sur le séquençage génomique, et d'autre part de distinguer l’espèce L. iners des autres espèces de Lactobacillus et d’évaluer le risque associé au CST III. En permettant une meilleure compréhension de l’histoire naturelle de CT et des dynamiques du microbiote vaginal, nous espérons proposer des pistes pour améliorer les stratégies de contrôle de l’infection par CT et d’autres IST. Le potentiel innovant du projet réside dans l’usage de méthodes moléculaires nous permettant d’affiner notre approche de la santé en intégrant la prédisposition individuelle aux infections sexuellement transmissibles, ainsi ouvrant la voie vers la médecine personnalisée.

Chlamydia trachomatis (CT) is a sexually transmitted bacteria responsible for cervicitis, urethritis, and pelvic inflammatory diseases leading to subsequent tubal infertility and ectopic pregnancies. It is the most frequent sexually transmitted infection worldwide, including in France. Epidemiological data indicate that the incidence rate is increasing despite the implementation of control measures, which motivates the revision of current screening strategies. The vaginal microbiota could play a major role in preventing sexually transmitted infections through ecological competition and metabolites, such as lactic acid production. The vaginal microbiota corresponds to a fine-tuned equilibrium likely to be modified by exposures such as sexual practices, hygiene practices, antibiotics but also presence of pathogens. The overall objective of this thesis is to study the association in this triangle composed of external exposures, vaginal microbiota and CT infection, through the study of the vaginal microbiota composition and dynamics. We aimed at answering these questions: are there biomarkers of CT infection in the vaginal microbiota? Are the vaginal microbiota composition and structure modified by CT infection and antibiotic consumption? What are the exposures associated with perturbations of the vaginal microbiota? To answer these questions, the first step consisted of a state of the art to estimate the association between vaginal microbiota and CT infection in the literature, as well as three other clinically relevant sexually transmitted infections, and to evaluate the role of several factors in the observed heterogeneity between studies. In a second step, we estimated this association using molecular characterization of the vaginal microbiota in two studies in France and in the United States. We showed that Lactobacillus iners-dominated communities (CST III) and Lactobacillus-deprived communities (CST IV) were over-represented among CT-positive women. By studying the vaginal microbiota after azithromycin treatment and CT clearance in the American study, we showed that the vaginal microbiota did not evolve towards an optimal state, suggesting that women may stay at risk of CT reinfections. Finally, in two longitudinal studies using frequent sampling in the United States, we studied exposures associated with incidence and clearance of a CST IV. We showed that when the vaginal microbiota was not dominated by L. iners, menses was the main factor associated with incidence and clearance of a CST IV, while for women whose vaginal microbiota is dominated by L. iners, menses but also lubricant use, douching, ethnic origins, age and condomless vaginal sex were associated with CST IV incidence and/or clearance. Therefore, this thesis allowed on the one hand to confirm the association between Lactobacillus-deprived vaginal microbiota and CT infection using genome sequencing, and on the other hand to single out L. iners from other Lactobacillus spp. and to evaluated the risk associated with CST III. By enabling a better understanding of the natural history of CT and of the vaginal microbiota dynamics, we hope to contribute to improving strategies for the control of CT infection and other STIs. The innovative potential of the project lies in the use of molecular methods, which allows refining of our approach of health management by integrating individual predisposition to sexually transmitted infections, thus paving the way for personalized medicine.