Implication des interactions Quorum Sensing dépendantes dans la mise en place et la prévalence des co-infections et la virulence de B. afzelii et B. garinii, agents responsables de la Borréliose de Lyme en Europe

Implication of Quorum Sensing interactions in the establishment and the prevalence of co-infections and the virulence of B. afzelii and B. garinii, major Lyme disease causing organisms in Europe

• Auteur / Autrice : Aurélien Alafaci
• Direction : Jean-Marc Berjeaud, Julien Verdon, Vincent Delafont
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie, biologie moléculaire
• Date : Soutenance le 16/12/2021
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie, écologie, géosciences et agrosciences Théodore Monod (Poitiers ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecologie et biologie des interactions - EBI (Poitiers ; 2012-....) - Ecologie et biologie des interactions / EBI
• Partenaire(s) de recherche : faculte : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées
• Jury : Président / Présidente : Christine Braquart-Varnier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marc Berjeaud, Julien Verdon, Vincent Delafont, Géraldine Dubreuil, Sarah Bonnet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Olivier Duron, Marie-Thérèse Giudici-Orticoni

Mots clés

Mots clés contrôlés

Borrelia

Quorum sensing

Lyme, Maladie de

Tiques

Mots clés libres

Borréliose de Lyme

Tiques

Ixodes ricinus

Quorum Sensing

Borreliella

Microbiote de tiques

Borreliella afzelii

Borreliella garinii

Lyme Borreliosis

Ticks

Quorum Sensing

Borreliella

Tick microbiota

Borreliella afzelii

Borreliella garinii

Résumé

La Borréliose de Lyme est la maladie vectorielle la plus importante dans l’hémisphère nord en termes de prévalence. Elle est causée par des bactéries du genre Borreliella qui sont transmises à l’Homme par l’intermédiaire de morsures de tiques. En Europe, B. afzelii et B. garinii sont deux espèces majeures qui sont fréquemment co-détectées au sein d’une tique, soulevant l’hypothèse de l’existence d’un système leur permettant d’établir des co-infections. Le Quorum Sensing est un système de communication bactérien qui joue un rôle crucial dans le cycle de vie et la virulence des bactéries. Le Quorum Sensing induit par l’autoinducteur-2 (AI-2) permet une communication à la fois intra et inter-espèces. L’un des objectifs de cette thèse a été d’investiguer la présence, la fonctionnalité et le rôle de ce type de communication chez B. afzelii et B. garinii. Les résultats ont montré que ces deux espèces possèdent un système de communication AI-2 dépendant fonctionnel. Le développement d’outils visant à bloquer cette communication a été initié et permettra d’étudier de manière plus précise le rôle du Quorum Sensing dans la virulence des Borreliella ainsi que dans l’établissement de co-infections. En parallèle, la présence de tiques infectées par des Borreliella en Poitou-Charentes a été étudiée pour la première fois. Pour cela, le microbiote bactérien interne de tiques Ixodes ricinus a été étudié par séquençage haut-débit d’amplicons du gène codant l’ARNr 16s. Cette méthode présente l’avantage de permettre la caractérisation du microbiote bactérien dans son ensemble, à la fois les pathogènes mais également les autres genres bactériens. Un microbiote conservé/partagé des tiques analysées a été défini et la présence de séquences assignées à Borreliella spp. a été mise en évidence. Au sein de plusieurs tiques, différentes espèces de Borreliella spp. ont été détectées, indiquant de possibles co-infections.

Lyme Borreliosis is the most common vectorial disease in the northern hemisphere. It is caused by bacteria belonging to the Borreliella genus, the main species being B. afzelii and B. garinii in Europe, which are transmitted to Humans by tick bites. These species are frequently co-detected inside a tick, raising the hypothesis of the existence of a mechanism facilitating such co-infections. Quorum Sensing is a bacterial communication system crucial in the life cycle and the virulence of bacteria. The autoinducer-2 (AI-2) based communication system is involved in both intra and inter-species. One aim of this thesis was to investigate the presence, functionality, and the role of such communication in B. afzelii and B. garinii. Results have shown that both species have a functional AI-2 based communication system and the development of tools to block such communication has been initiated. These tools should provide better insight into the role played by Quorum Sensing in the virulence of these two species as well as in the establishment of co-infections. In parallel, the presence of Borreliella in ticks of the region Poitou-Charentes has been investigated. No data was available concerning tick’s infection rates by this bacterial genus even though the prevalence of the disease in this region is important. Internal bacterial microbiota of ticks has been explored by high-throughput sequencing of amplicons of the gene coding for the 16S rRNA. This method allows the characterisation of the total bacterial microbiota. A core microbiota of the ticks analysed was defined and the presence of sequences assigned to Borreliella spp. was highlighted. Inside a single tick, sequences assigned to several Borreliella spp. were detected, indicating potential co-infections.