Contributing to the study of bacterial genetic diversity in outdoor air samples
CONTRIBUTION A L'ETUDE DE LA DIVERSITE GENETIQUE BACTERIENNE ET A LA CARACTERISATION DE BACTERIES PRESENTES DANS DES PRELEVEMENTS ATMOSPHERIQUES
Résumé
The detection, and even the identification, of airborne bacteria is required by a large variety of civilian (medical diagnosis, quality control of food, air, water or soil,...) and military sectors (biological defence). This report deals with the genetic diversity of Bacillus anthracis and the analysis of the bacterial composition of atmospheric samples. The precise identification of B. anthracis strains (study of the genetic diversity of bacteria) is based on typing tandem repeats and punctual mutations. The results of these two methods are in agreement although tandem repeats typing is more resolutive. The study of the bacterial composition of air participate in the validation of a detection system which has to be able to characterise, in less than one hour, airborne pathogens at a concentration of a few bacteria per liter of air. The protocol developed here permits the detection of 1 pg of pure DNA in less than two hours. The study of the bacterial composition of air uses this same protocol slightly modified in order to analyse more samples. The analysis of four days of collection emphasizes that the atmospheric background can vary from 30 minutes to 30 minutes. The sensibility of the method used is about 100 bacteria per liter of air. Interestingly, peaks of individual species have been observed.
La détection, voire l'identification, de bactéries dans l'air trouve une large application dans le domaine civil (diagnostic médical, surveillance de la qualité des aliments, de l'eau, de l'air ou du sol,...) et militaire (défense biologique). L'objectif principal de cette thèse a été, d'une part, d'étudier la diversité génétique de Bacillus anthracis et, d'autre part, d'analyser la composition bactérienne de prélèvements atmosphériques. L'identification précise de souches de B. anthracis (étude de la diversité de cette espèce bactérienne) repose, d'une part, sur une approche par typage de répétitions en tandem et, d'autre part, sur une approche par typage de mutations ponctuelles. Les résultats obtenus par ces deux méthodes indépendantes sont en accord. Cependant, les répétitions en tandem apportent une bien meilleure résolution. L'étude de la composition bactérienne de l'air participe à la validation d'un système de détection. Celui-ci doit être capable de caractériser en moins d'une heure, la présence de quelques bactéries par litre d'air de l'environnement. Le protocole développé ici permet de détecter 1 pg d'ADN pur en moins de deux heures, sans faire appel à une étape d'amplification génique. L'analyse du bruit de fond atmosphérique tire parti de ce protocole, à l'exception de quelques modifications qui permettent d'analyser un plus grand nombre d'échantillons. Les résultats de quatre collectes soulignent que le bruit de fond atmosphérique peut varier de demi-heure en demi-heure. Le seuil de sensibilité de la méthode est d'environ 100 bactéries par litre d'air.
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