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Identification des gènes bactériens indispensables lors d’une infection pulmonaire par Brucella dans le modèle expérimental murin

par Potemberg, Georges
Président du jury Gillet, Nicolas
Promoteur Muraille, Eric ;De Bolle, Xavier
Co-Promoteur Oberdan, Léo
Publication Non publié, 2020-04-16

Thèse de doctorat

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Résumé :

La brucellose est infection causée par les bactéries du genre Brucella. Cette maladie est répandueà travers le monde entier chez les mammifères et est transmissible aux humains. Causant notammentstérilité, avortement et destruction des articulations, la brucellose représente un risque sanitaire majeur.La chronicité et la récurrence de cette infection provoquent une morbidité importante chez l'hommemalgré des traitements antibiotiques longs et coûteux. Actuellement, les vaccins disponibles ne sont pasconsidérés comme sûrs et efficaces. Le confinement de la maladie repose en partie sur l'identification etl’élimination des troupeaux infectés. La brucellose représente toujours d'énormes pertes économiquespour les pays où la maladie est endémique. Le développement rationnel d'un vaccin atténué efficace etsûr contre les infections à Brucella nécessite l'identification des gènes de virulence indispensables à laréplication in vivo de la bactérie.Dans un modèle d'infection intranasale bien caractérisé chez la souris imitant l'infection naturellepar voie aérienne, nous avons décrit la dynamique de l'infection. En utilisant un marqueur fluorescent,nous sommes en mesure de surveiller la multiplication bactérienne in situ et de déterminer les différentesphases de l'infection. Lors d'une infection intranasale, les macrophages alvéolaires (MA) sont le principaltype cellulaire infecté mais seule une petite proportion de la MA infectée (5 à 15%) est permissive àl'infection. Les bactéries entrant dans la réplication au cours des premières 24 heures sont massivementéliminées, mais cette importante pression sélective peut être partiellement levée par des déficitsimmunitaires génétiques par exemple pour la signalisation de l’IL-17 (réponse immunitaire de type TH17)ou même par une altération de la réponse immunitaire en induisant un phénotype asthmatique (réponseimmunitaire de type TH2).Une identification approfondie de tous les gènes essentiels nécessaires à la croissance sur desmilieux riches ou des gènes conditionnellement nécessaires à la survie lors d'une infection in vitro(macrophages RAW murins) ou in vivo (souris) a été effectuée à différents moments clés précoces du cycleinfectieux en utilisant la technique du séquençage des transposons (Tn-Seq). Sur les 3140 gènes de B.melitensis, 643 sont requis pour la croissance extracellulaire sur des milieux riches. 179 gènessupplémentaires sont indispensables à la survie dans les poumons de la souris jusqu'à 5 jours aprèsl'infection. Seule la moitié de ces gènes peuvent être identifiés à l'aide du modèle in vitro standard,illustrant la limitation d'une telle approche in vitro pour identifier les exigences d'adaptation àl'environnement hôte. L'application de l'analyse en cluster montre que la plupart de ces gènes identifiéspeuvent être recadrés en voies complètes ou impliqués dans des fonctions liées. La synthèse deslipopolysaccharides, la synthèse de certains acides aminés, la B oxydation des acides gras et la cytochromeC oxydase seraient particulièrement importantes face à l'environnement hôte. Nous avons maintenantune idée plus claire des exigences minimales pour que la bactérie infecte avec succès son hôte. Enappliquant cette approche en cas d’immunodéficience pour la signalisation de l’IL-17 ou en conditionasthmatique, nous savons maintenant que l'essentialité de certains gènes peut être levée à savoir lasynthèse du core et de la chaîne O du lipopolysaccharide et la B oxydation des acides gras respectivement.La délétion génétique de certains gènes sélectionnés (10) candidats valide les résultats de nos analysesTn-Seq. Ces analyses comparatives ont le potentiel d'identifier des souches de mutants atténués quipourraient déclencher une immunité protectrice sans la capacité de se propager ou de devenir chroniqueou d'être entièrement virulente même chez des animaux avec une immunité compromise.