Soutenance de thèse de SOUAD BELKACEMI

Ecole Doctorale
Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité
Biologie-Santé - Spécialité Maladies Infectieuses
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Microbiote,Treponema,Culture,,
Keywords
Microbiota,Treponema,Culture,,
Titre de thèse
La culture de genre bacterien Treponema
The culture of Treponema genus
Date
Jeudi 26 Novembre 2020
Adresse
19-21 Boulevard Jean Moulin, 13005 Marseille
1
Jury
Directeur de these M. Didier RAOULT IHU – Méditerranée Infection
Rapporteur Mme Patricia RENESTO Université Grenoble Alpes
Rapporteur M. Max MAURIN Université Grenoble Alpes
Examinateur M. Bernard LA SCOLA IHU – Méditerranée Infection

Résumé de la thèse

Les tréponèmes sont des bactéries fastidieuses comprenant des espèces commensales, du microbiote humain et des pathogènes notoires tels que T. pallidum, agent de la syphilis chez l’homme, et T. denticola membre de complexe rouge fortement associée à la maladie parodontale. Depuis le début du 20e siècle, de nombreuses études se sont attelées infructueusement à la culture axénique de cette espèce. On distingue deux courants dans la culture de T. pallidum : le courant empirique allant de 1905 à 1971 axé sur le développement des milieux de culture basés sur les fluides biologiques et la mise en place des conditions de culture, particulièrement de l’anaérobiose par la méthode de Noguchi et le courant de co-culture avec des lignes cellulaires de mammifère axé sur l’adaptation des milieux de culture à la croissance de T. pallidum et au maintien de sa virulence. La méthode de Noguchi a cependant permis d’obtenir les premiers isolats de tréponèmes oraux. Depuis lors, plusieurs milieux ont été développés, chacun adapté au besoin nutritionnel des espèces spécifiques de tréponèmes. La première partie de ce doctorat s’est attelée à la formulation d’un milieu unique pour les tréponèmes, de manière à disposer d’un milieu standard pour l’isolement de la plupart des tréponèmes. Dans ce but, les éléments les plus fréquemment utilisés et favorables à la croissance des tréponèmes ont été assemblés afin de mettre au point le milieu « Raoult-T ». Ce travail a également porté sur la mise en place d’une technique d’isolement efficace, permettant non seulement l’isolement primaire des tréponèmes à partir d’un échantillon complexe, mais aussi l’élimination des microorganismes contaminants. Cette méthode basée sur la filtration passive exploite la très forte motilité des tréponèmes et leur faible diamètre cellulaire. Ce travail a permis d’élargir le répertoire des tréponèmes isolés de la cavité buccale humaine de dix à treize, et ainsi de mettre à disposition de la communauté scientifique de nouveaux génomes de tréponèmes. De plus, par le screening de nombreux agents antimicrobiens, l’effet bénéfique, de deux molécules antimitotiques, la vinblastine et la vincristine, sur la croissance des tréponèmes testés a été mis en évidence. La présence de tréponèmes au sein du microbiote intestinal a été strictement associées aux populations rurales et ancestrales, ayant une alimentation dépourvue de produits transformés. En comparant in-silico des métagénomes prévalents en tréponèmes à d’autres dépourvus de tréponèmes, nous avons identifié de potentiels antagonistes, fortement fréquents en l’absence de tréponèmes comprenant essentiellement des membres de la famille des Bifidobacteriaceae et des genres Bacteroides et Streptococcus. L’activité antagoniste a été confirmés in vitro par des tests d'inhibition contre Treponema denticola. Nos résultats montrent une inhibition de la croissance des tréponèmes en présence des Bifidobacterium (B. bifidum, B. longum, B. breve) et Bacteroides (B. ovatus, B. uniformis et B. thetaiotaomicron) avec une corrélation positive aux prédictions in-silico. Au cours de ces travaux, 12 nouvelles espèces ont été isolées et décrites par le concept taxonogenomics parmi lesquels 3 nouvelles espèces de tréponèmes, contribuant ainsi à l’expansion du répertoire de tréponèmes connus et isolés mais également à celui du répertoire humain.

Thesis resume

Treponemes are fastidious bacteria including commensals of the human microbiota as well as pathogens such as Treponema pallidum the agent of syphilis in humans, and Treponema denticola, a member of the red complex strongly associated with periodontal disease. Since the beginning of the 20th century, numerous studies have been unsuccessful in the axenic culture of this species. There are two eras in the culture of T. pallidum: the empirical era going from 1905 to 1971 focused on the development of culture media based on biological fluids and the improvement of culture conditions, particularly anaerobiosis through the Noguchi method and the co-culture era with mammalian cell lines focused on the adaptation of cell culture media to the growth of T. pallidum and the preservation of its virulence. However, Noguchi's method allowed the first isolates of oral treponemes. Since then, several media have been developed, each one adapted to the nutritional requirement of specific species of treponemes. The first part of this doctorate focused on formulating a standard medium for the isolation of most treponemes. For this purpose, the most frequently used and favorable elements to the growth of treponemes were assembled in order to develop the “T-Raoult” medium. This work also focused on the development of an efficient isolation technique, allowing the primary isolation of treponemes from a complex sample with elimination of contaminants. This method, based on passive filtration, exploits the very high motility of treponemes and their small cell diameter. Thanks to this work, the repertoire of treponemes isolated from the human oral cavity was expanded from ten to thirteen with new genomes of treponemes therefore available to the scientific community. In addition, by screening numerous antimicrobial agents, the beneficial effect of two antimitotic molecules, vinblastine and vincristine, on the growth of the treponemes tested was demonstrated. The presence of treponemes in the intestinal microbiota has been strictly associated with rural and ancestral populations with a diet deprived of processed products. The in-silico comparison of metagenomes prevalent in treponemes with metagenomes lacking treponemes allowed the prediction of potential antagonists, highly frequent in the absence of treponemes. These predicted antagonists consisted mainly of members of the Bifidobacteriaceae family and of the Bacteroides and Streptococcus genera. The antagonist activity was confirmed in vitro using inhibition tests against Treponema denticola. Our results show an inhibition of the growth of treponemes in the presence of Bifidobacterium (B. bifidum, B. longum and B. breve) and Bacteroides (B. ovatus, B. uniformis and B. thetaiotaomicron) with a positive correlation to the predictions in-silico. Additionally, 12 new species were isolated and described by the taxonogenomics concept, including 3 new species of treponemes, thus contributing to the expansion of the repertoire of known and isolated treponemes but also to that of the human repertoire.