Microbiote vaginal et infections materno-foetales à Streptococcus agalactiae

Vaginal microbiota and group B Streptococcus materno-fetal infection

• Auteur / Autrice : Brice Le gallou
• Direction : Philippe Lanotte
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la Vie et de la Santé
• Date : Inscription en doctorat le 02/11/2023
• 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)

Mots clés

Mots clés libres

Microbiote vaginal

Next-generation sequencing (NGS)

Femmes enceintes

Infections materno-foetales

Streptococcus agalactiae

Vaginal microbiota

Next-generation sequencing (NGS)

Pregnancy

Maternofetal infections

Group B Streptococcus

Résumé

A ce jour, l'exploration du microbiote vaginal est relativement limitée à quelques travaux d'équipes de renommée mondiale (1). Son analyse est néanmoins primordiale à la compréhension des mécanismes physio-pathologiques pouvant conduire soit au portage de pathogènes responsables d'infections materno-fœtales, soit à des circonstances obstétricales particulières (menace d'accouchement prématuré, rupture prématurée des membranes). Actuellement, la description du microbiote vaginal se base sur une catégorisation parmi 5 types de communauté bactérienne ou Community State Type (CST) (1). Ces CST correspondent à des communautés différentes de bactéries, chacune majoritairement représentée par une ou plusieurs espèces précises. Le rôle des différents Lactobacillus au sein du tractus génital féminin commence à se préciser. Par exemple, la diminution de l'abondance en Lactobacillus sp. ou une prédominance en L. iners (CST-III) favoriserait l'augmentation de la diversité bactérienne, pouvant conduire à un échec de grossesse ou un accouchement prématuré. Au contraire, la colonisation majoritairement par L. crispatus (CST-I) aurait un rôle protecteur, permettant le maintien d'un pH acide et donc une faible diversité en espèces bactériennes (2). La relation entre les différents types de microbiotes et le portage de Streptococcus agalactiae, pouvant conduire à des infections materno-fœtales sévères, n'est pas connue à ce jour et nécessite donc d'être explorée. En effet, il s'agit de la première bactérie responsable d'infections materno-fœtales, et différentes souches, en particulier celles appartenant au CC17, ont été mises en évidence dans ce contexte (3,4). L'objectif principal de ce travail de Thèse sera d'analyser le microbiote vaginal au cours de la grossesse et d'étudier sa relation avec la survenue d'une éventuelle infection materno-fœtale. Trois situations seront ainsi explorées. Tout d'abord, la caractérisation du microbiote associé au portage de Streptococcus agalactiae visera à mettre en évidence des marqueurs favorables à la colonisation par cette espèce au cours de la grossesse, et ceux pouvant favoriser une éventuelle infection materno-fœtale. Une analyse du microbiote vaginal dans le contexte de prématurité sera également réalisée, notamment en lien avec les infections materno-fœtales, puisque dans ces circonstances, S. agalactiae mais également d'autres bactéries pathogènes comme les enterobactérales, peuvent être impliquées. En effet, certains CST (III et IV) favoriseraient l'apparition d'une rupture prématurée des membranes fœtales, un accouchement prématuré voir une infection materno-fœtale. Enfin, une analyse du microbiote dans le pré-partum et le post-partum immédiat sera effectuée afin de décrire son évolution au moment de l'accouchement dont certaines situations seraient favorables à des infections. Identifier un ou plusieurs marqueurs prédictifs de survenue d'évènements indésirables au cours de la grossesse ou lors de l'accouchement permettrait d'améliorer le suivi global des patientes et la détection des grossesses à risque. L'ensemble des prélèvements seront soumis à une méthode de métagénomique ciblée sur le gène codant l'ARNr 16S (Kit 16S barcoding Oxford Nanopore Technologies, MinION), analysée à l'aide du pipeline Emu, développé spécialement pour cette technique, ce qui permettra de décrire le microbiome bactérien dans son ensemble. En parallèle, les prélèvements seront analysés par la méthode conventionnelle faisant intervenir la culture sur milieux gélosés associée à un examen direct. Une recherche particulière des pathogènes principaux (S. agalactiae notamment) sera également réalisée par utilisation de gélose sélective et par PCR spécifique du type GeneXpert. Une méthode de métagénomique non ciblée « shotgun » sera réalisée sur une partie des prélèvements afin de confirmer les résultats obtenus. Cette méthode permettra la caractérisation exhaustive de l'ensemble des acides nucléiques présents dans le prélèvement (ADN et ARN), ce qui complètera nos résultats en apportant d'autres éléments concernant le portage de levures, mais également la description du virome, notamment concernant les bactériophages. 1. Ravel J, Gajer P, Abdo Z, Schneider GM, Koenig SSK, McCulle SL, et al. Vaginal microbiome of reproductive-age women. Proc Natl Acad Sci U S A [Internet]. 2011 2. Baud A, Hillion KH, Plainvert C, Tessier V, Tazi A, Mandelbrot L, et al. Microbial diversity in the vaginal microbiota and its link to pregnancy outcomes. Sci Rep [Internet]. 2023 3. Beauruelle C, Branger M, Cochard T, Pastuszka A, Biet F, Lanotte P. Whole-Genome Sequencing Confirms the Coexistence of Different Colonizing Group B Streptococcus Isolates Underscored by CRISPR Typing. Microbiol Resour Announc. 2020 Jan 30;9(5). 4. Le Gallou B, Pastuszka A, Lemaire C, Mereghetti L, Lanotte P. Group B Streptococcus CRISPR1 Typing of Maternal, Fetal, and Neonatal Infectious Disease Isolates Highlights the Importance of CC1 in In Utero Fetal Death. Microbiology Spectrum [Internet]. 2023

To date, vaginal microbiota exploration has been limited to some works from world-renowned teams (1). Nevertheless, the vaginal microbiota analysis is essential for understanding the physio-pathological mechanisms that can lead either to the carriage of pathogens responsible for maternal and neonatal infections, or to specific obstetric circumstances (premature delivery threat or early rupture of membranes). Nowadays, descriptions of the vaginal microbiota are based on a classification among 5 types of bacterial community or Community State Type (CST) (1). These CSTs correspond to different communities of bacteria, each mainly represented by one or more specific species. The role of Lactobacillus species within the female genital tract is clarifying. For example, the decrease in Lactobacillus sp. abundance, or a predominance of L. iners (CST-III), may lead to an increase in bacterial diversity, which could lead to pregnancy failure or premature delivery. Conversely, colonization mainly by L. crispatus (CST-I) would have a protective role, allowing the maintenance of an acidic pH and therefore a low diversity of bacterial species (2). The relationship between each type of microbiota described and the carriage of Streptococcus agalactiae, which can lead to severe maternal-fetal infections, is not known to date and therefore needs to be explored. Indeed, S. agalactiae is the first bacteria responsible for neonatal infections, and different strains, in particular those belonging to CC17, have been highlighted in this context (3,4). The main objective of this Thesis will be to analyze the vaginal microbiota during pregnancy and to study its relationship with the occurrence of a possible maternal-fetal infection. Three situations will thus be explored. First of all, the characterization of the microbiota associated with the carriage of Streptococcus agalactiae will aim to highlight markers associated with colonization by this species during pregnancy, and those which may lead to a neonatal infection. An analysis of the vaginal microbiota in prematurity context will also be carried out, particularly in relation to neonatal infections. S. agalactiae but also other pathogenic bacteria such as Enterobacterales may be involved in this context. Indeed, some CSTs (III and IV) would promote the appearance of an early rupture of membranes, a premature delivery or even a maternal and/or fetal infection. Finally, a microbiota analysis by comparing the pre-partum and immediate post-partum period will be carried out in order to describe its evolution at the time of delivery, in order to highlight favorable situations of infections. Identifying one or more predictive markers for the occurrence of adverse events during pregnancy or childbirth would improve the overall monitoring of patients and the detection of high-risk pregnancies. All samples will be analyzed by full-length 16S rRNA gene Nanopore sequencing technology (16S barcoding Kit Oxford Nanopore Technologies, MinION) and using the Emu pipeline specifically developed for this technique, which will allow to describe the bacterial microbiome. At the same time, samples will be analyzed using the conventional method involving culture on agar media combined with direct analysis with Gram coloration. Main pathogens (S. agalactiae in particular) will also be sought using selective agar and by specific PCR of the GeneXpert type. A shotgun metagenomic method will be used on some samples in order to confirm the results obtained. This method will allow the exhaustive characterization of all nucleic acids present in the sample (DNA and RNA). This will complete our results by providing other elements concerning the carriage of yeasts, but also the description of the virome, especially concerning bacteriophages. 1. Ravel J, Gajer P, Abdo Z, Schneider GM, Koenig SSK, McCulle SL, et al. Vaginal microbiome of reproductive-age women. Proc Natl Acad Sci U S A [Internet]. 2011 2. Baud A, Hillion KH, Plainvert C, Tessier V, Tazi A, Mandelbrot L, et al. Microbial diversity in the vaginal microbiota and its link to pregnancy outcomes. Sci Rep [Internet]. 2023 3. Beauruelle C, Branger M, Cochard T, Pastuszka A, Biet F, Lanotte P. Whole-Genome Sequencing Confirms the Coexistence of Different Colonizing Group B Streptococcus Isolates Underscored by CRISPR Typing. Microbiol Resour Announc. 2020 Jan 30;9(5). 4. Le Gallou B, Pastuszka A, Lemaire C, Mereghetti L, Lanotte P. Group B Streptococcus CRISPR1 Typing of Maternal, Fetal, and Neonatal Infectious Disease Isolates Highlights the Importance of CC1 in In Utero Fetal Death. Microbiology Spectrum [Internet]. 2023