Évaluation d'un cocktail de phages pour contrôler l'infection par Salmonella Enteritidis chez la volaille et caractérisation des interactions phages-bactéries

Evaluation of a phage cocktail to control Salmonella Enteritidis infection in poultry and characterization of phage-bacteria interactions

• Auteur / Autrice : Lorna Agape
• Direction : Philippe Velge
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la Vie et de la Santé
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 21/11/2023
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Infectiologie et santé publique (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Mereghetti
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Velge, Laurent Debarbieux, Luisa De sordi, Catherine Schouler, Philippe Fravalo
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Laurent Debarbieux, Philippe Fravalo

Mots clés

Mots clés libres

Salmonella

Phage

Volaille

Phagothérapie

Microbiote

Salmonella

Phage

Poultry

Phage therapy

Microbiota

Résumé

Salmonella est l'une des principales causes de maladies d'origine alimentaire liées à la consommation de produits de volaille, ce qui en fait un problème économique et de santé publique majeur. L'utilisation de bactériophages pourrait être une approche efficace pour réduire la prévalence de Salmonella chez les volailles et, par conséquent, l'incidence de la salmonellose chez l'Homme. Bien que le potentiel thérapeutique des phages ait été largement étudié, de nombreuses recherches restent à mener afin d'évaluer de manière approfondie les conditions optimales pour mettre en œuvre ces traitements. Ces travaux de thèse avaient pour but d'apporter de nouvelles données sur le potentiel thérapeutique et prophylactique des traitements à base de phages en tant qu'additifs alimentaires pour les poulets. De manière originale, nous avons étudié le devenir des phages in vivo en présence ou non du pathogène, leur impact sur le microbiote de l'hôte et l'adaptation des bactéries aux phages. Dans cette étude, un cocktail de 6 phages lytiques ayant démontré leur efficacité in vitro contre divers sérotypes de Salmonella a été utilisé de façon prophylactique et thérapeutique chez les poulets. Les résultats ont montré que l'administration courte des phages en préventif avait un effet significatif mais temporaire en réduisant la colonisation du pathogène chez les volailles au cours des premiers jours. Ils ont également montré que les phages étaient capables de réduire la charge de salmonelles après un traitement curatif juste avant l'abattage. En revanche l'inoculation récurrente des phages n'a pas permis d'obtenir de résultats concluants. De plus, nous avons évalué l'impact de l'administration des phages sur le microbiote intestinal des poulets en présence ou non du pathogène. Les résultats ont indiqué une légère modulation du microbiote, sans toutefois provoquer de dysbiose. L'émergence de résistance suite aux différents essais in vivo et la compréhension des mécanismes sous-jacents ont également été étudiés. Pour un phage en particulier, deux profils distincts d'adaptation bactérienne ont été identifiés, impliquant des modifications de la structure du LPS, au niveau génique ou non. Cette acquisition de résistance était néanmoins associée à un coût sur la fitness et sur la virulence de Salmonella. Enfin, un modèle d'étude in vitro simulant l'appareil digestif des volailles a été développé pour évaluer la stabilité des phages et leur activité en présence du pathogène en amont d'une application in vivo. Ces travaux de thèse ont montré des résultats encourageants quant à l'efficacité des traitements par phages sur Salmonella chez les poulets et ont fourni des informations essentielles pour la phagothérapie sur la cinétique des phages et leurs interactions avec les bactéries. Malgré ces avancées, certains aspects restent encore à explorer pour améliorer l'efficacité des traitements par phages en vue d'une application en élevage et réduire les infections dans la production avicole

Salmonella is one of the main causes of foodborne diseases associated with poultry products consumption, making it a significant public health concern. The use of bacteriophages could be an effective approach to reducing the prevalence of Salmonella in poultry and, consequently, the incidence of salmonellosis in humans. Although the therapeutic potential of phages has been extensively studied, more research remains to be done in order to thoroughly evaluate the optimal conditions for implementing these treatments. The aim of this thesis work was to provide new data on the therapeutic and prophylactic potential of phage-based treatments as feed additives for chickens. In an original way, we studied the behavior of phages in vivo in the presence or absence of the pathogen, their impact on the host's microbiota, and bacterial adaptation to phages. In this study, a cocktail of 6 lytic phages that demonstrated efficacy in vitro against various Salmonella serotypes was used prophylactically and therapeutically in chickens. The results showed that short-term administration of phages as a preventive measure had a significant but temporary effect in reducing pathogen colonization in poultry during the first few days. They also showed that phages were able to reduce the Salmonella load after curative treatment, just before slaughter. Conversely, recurrent phage inoculation did not yield such conclusive results. Furthermore, we evaluated the impact of phage administration on the intestinal microbiota of chickens in the presence or absence of the pathogen. The results indicated a slight modulation of the microbiota without causing dysbiosis. The emergence of resistance following various in vivo trials and the understanding of underlying mechanisms were also investigated. For a particular phage, two distinct profiles of bacterial adaptation in response to phages were identified, involving modifications of the LPS structure, at the genetic or non-genetic level. However, this acquisition of resistance was associated with a fitness and virulence cost for Salmonella. Finally, an in vitro study model simulating the poultry digestive system was developed to assess phage stability and activity in the presence of the pathogen prior to in vivo application. This thesis work showed promising results regarding the effectiveness of phage treatments against Salmonella in chickens and provided crucial insights into phage kinetics and their interactions with bacteria. Despite these achievements, there are still aspects to explore to enhance the efficacy of phage treatments for potential use in poultry farming and to reduce infections in poultry production.