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Theses

Caractérisations transcriptionnelle et phénotypique de bactéries dispersées de biofilm à Klebsiella pneumoniae

Résumé : Le développement d’un biofilm est un processus complexe qui se décline en plusieurs étapes. L’adhésion initiale des bactéries au support est suivie de la formation de microcolonies, puis de la synthèse d’une matrice extracellulaire qui englobe les bactéries donnant lieu à un biofilm mature. La dernière étape, sans doute la moins bien décrite jusqu’à présent, consiste en la dispersion du biofilm. Ce phénomène, contrôlé génétiquement, est déclenché en réponse à de nombreux signaux physiques et chimiques, telles que la température, la disponibilité en nutriments ou l’accumulation de molécules signal (peptides autoinducteurs du quorum sensing, monoxyde d’azote...). Les bactéries sessiles synthétisent alors une panoplie d’effecteurs qui permettent à certaines cellules de quitter le biofilm pour coloniser de nouveaux environnements. Dans le cadre d’infections liées aux biofilms, ce processus de dispersion est un mécanisme clé permettant la libération dans l’organisme de bactéries à partir de biofilms souvent constitués sur des matériels médicaux invasifs. Cependant, la physiologie des cellules ainsi dispersées reste relativement méconnue mais doit probablement jouer un rôle majeur dans la colonisation ultérieure et l’infection chez l’hôte. L’objectif de ce travail était de caractériser au niveau transcriptionnel et phénotypique les cellules dispersées de biofilms formés par le pathogène opportuniste Klebsiella pneumoniae, et ceci comparativement aux formes planctoniques et sessiles. Une analyse transcriptionnelle a été réalisée à partir des formes planctoniques (exponentielles et stationnaires), sessiles et dispersées, en combinant un modèle expérimental de culture en flux (flow-cell) et un séquençage global des ARN (RNAseq). Les données obtenues ont indiqué que les bactéries dispersées affichaient un profil transcriptionnel unique et distinct des autres formes bactériennes. De plus, cette analyse transcriptionnelle des formes planctoniques, sessiles et dispersées de biofilm a permis de dresser une carte exhaustive du transcriptome de K. pneumoniae au cours des différentes phases de croissance et de dégager des gènes « signatures » de chacune d’elle. Le profil transcriptionnel unique des bactéries dispersées suggère qu’elles possèdent une physiologie spécifique leur permettant de coloniser efficacement de nouveaux environnements. L’analyse des propriétés des bactéries dispersées a ainsi constitué la deuxième partie du projet, en se focalisant sur les mécanismes clés dans la physiopathologie des infections nosocomiales à K. pneumoniae, à savoir les capacités d’adhésion, de colonisation et de virulence. Le profilage phénotypique a montré que les bactéries dispersées de biofilm colonisaient significativement mieux les surfaces biotiques et abiotiques que des bactéries planctoniques. Cette capacité de colonisation accrue ne s’expliquait ni par une meilleure adhésion initiale des bactéries, ni par une activité métabolique supérieure, mais par une capacité des bactéries dispersées à former très rapidement des microcolonies. À ceci s’ajoutait un pouvoir pathogène augmenté des bactéries dispersées comparativement à la forme planctonique, avec notamment une meilleure résistance à l’activité bactéricide des macrophages. La mise au point d’un modèle murin d’infection pulmonaire adapté a été initiée ; il permettra d’analyser la virulence de ces bactéries dispersées. L’ensemble des résultats indique que les bactéries dispersées de biofilm se placent dans un état unique du cycle de vie bactérien, en étant transcriptionnellement différentes des autres formes bactériennes, et avec des propriétés mixtes, se rapprochant à la fois de la forme planctonique (activité métabolique et taux de croissance élevée) et de la forme sessile (fort pouvoir de colonisation et meilleure résistance à la phagocytose). L’ensemble de ces propriétés confère certainement un rôle déterminant dans le déclenchement d’infections liées aux biofilms.
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Theses
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Contributor : Abes Star :  Contact
Submitted on : Wednesday, July 1, 2020 - 3:13:49 PM
Last modification on : Thursday, July 2, 2020 - 3:46:08 AM

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2017CLFAS015_GUILHEN.pdf
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  • HAL Id : tel-02886428, version 1

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Cyril Guilhen. Caractérisations transcriptionnelle et phénotypique de bactéries dispersées de biofilm à Klebsiella pneumoniae. Médecine humaine et pathologie. Université Clermont Auvergne, 2017. Français. ⟨NNT : 2017CLFAS015⟩. ⟨tel-02886428⟩

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