Thèse soutenue

Modes et mécanismes de survie environnementale des bactéries Francisella tularensis ssp. holarctica
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Auteur / Autrice : Camille Brunet
Direction : Max Maurin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Modèles, méthodes et algorithmes en biologie, sante et environnement
Date : Soutenance le 31/03/2022
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble ; 1995-....)
Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Equipe de recherche Translational microbial evolution and engineering (Grenoble)
Laboratoire : Techniques de l’ingénierie médicale et de la complexité - Informatique, mathématiques et applications (Grenoble)
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Max Maurin, Patrice Morand, Thomas Henry
Rapporteurs / Rapporteuses : Sophie Jarraud, Nadia Haddad

Résumé

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La tularémie est une zoonose causée par la bactérie à Gram-négatif Francisella tularensis. Deux sous-espèces sont virulentes pour l’humain : F. tularensis ssp. tularensis, présente uniquement en Amérique du Nord et F. tularensis ssp. holarctica, présente dans tout l’hémisphère Nord et en Australie. Il existe des contaminations d’origine environnementale notamment par des aérosols contenant la bactérie, à l’origine d’infections pulmonaires. Cette possibilité ainsi que la haute pathogénicité de cette bactérie pour l’humain, la classe parmi les agents potentiels de bioterrorisme. Afin de maîtriser une dispersion accidentelle de F. tularensis, il est nécessaire de comprendre ses mécanismes de survie dans l’environnement. Le cycle de vie terrestre de F. tularensis ssp. holarctica est relativement bien caractérisé. A l’inverse, le cycle de vie aquatique de cette sous-espèce est encore peu caractérisé. Des contaminations humaines sporadiques et des épidémies d’origine aquatique existent après des activités aquatiques, l’ingestion d’eau contaminée ou des piqures de moustiques. Quelques études ont rapporté la persistance de F. tularensis pendant plusieurs semaines dans l’environnement, sans que les mécanismes de cette survie ne soient identifiés.L’objectif de ce travail de thèse était de caractériser la persistance de F. tularensis ssp. holarctica dans un environnement aquatique. Deux études de terrain réalisées en 2019 et en 2020 ont démontré la présence d’ADN de F. tularensis dans des étendues d’eau environnementales en France. Sur l’ensemble des deux campagnes, 9,2 % des 87 échantillons d’eau analysés contenaient de l’ADN de la bactérie responsable de la tularémie. Bien que la présence d’ADN ne soit pas une preuve de la persistance aquatique de la bactérie sous une forme infectieuse, ce travail questionne sur la survie à long terme de F. tularensis dans l’eau environnementale, et sur sa responsabilité dans certains cas de tularémie.Des modèles in vitro de survie environnementale d’une souche virulente de F. tularensis ssp. holarctica ont permis de démontrer que cette bactérie était capable de passer dans un état de dormance appelé état viable mais non-cultivable (VBNC). Dans cet état, les bactéries, n’étaient plus capables de pousser en milieu riche adapté, mais restaient vivantes. Cet état a permis aux bactéries de persister plus de 18 mois dans l’eau en échappant aux outils de détections classiques basés sur la culture bactérienne. La température de l’eau semble être un facteur essentiel pour la survie de F. tularensis, car l’état VBNC n’a été induit que dans de l’eau fraîche (4 et 18°C), alors que de l’eau plus chaude (37°C) était létale pour les bactéries en quelques jours. Bien que l’état VBNC soit un moyen de résister aux stress environnementaux, les bactéries à l’état VBNC restaient sensibles à la température, ce qui pourrait expliquer la répartition géographique de la tularémie et la persistance bactérienne limitées aux pays de l’hémisphère Nord.Une caractérisation protéomique de F. tularensis à l’état VBNC a été initiée pour finir ce travail de thèse. Un remodelage de l’enveloppe bactérienne et une régulation des facteurs de virulence semble s’opérer dans cet état de dormance. Une réduction des protéines synthétisant le peptidoglycane, les pili de type IV, le système de sécrétion de type VI et l’antigène-O a été observée.Les résultats complémentaires de ces travaux ont permis de proposer une actualisation du cycle de vie aquatique de F. tularensis ssp. holarctica. Ce travail de thèse a démontré que F. tularensis ssp. holarctica est capable de survivre plusieurs mois dans un environnement aquatique à l’état VBNC soulevant de nouvelles questions sur la résistance et la virulence de ces bactéries à l’état VBNC dans l’environnement qui devront faire l’objet de futures investigations.