Soutenance de thèse de Alexia BORDIGONI

Le cancer du col de l’utérus est une pathologie d’origine infectieuse. Il est au deuxième rang des cancers féminins dans le monde, principalement dans les pays en développement, en termes d’incidence et de mortalité. La principale cause d'apparition de néoplasies cervicales intraépithéliales (CIN) est la persistance d'infection à papillomavirus humains à haut risque oncogénique (hrHPV), majoritairement les HPV16/18. Plusieurs études suggèrent une association des vaginoses bactériennes (BV) avec une prévalence et une persistance plus élevée des infections vaginales à HPV ainsi qu'une corrélation avec le développement de CIN. La BV est une infection vaginale caractérisée par un déclin massif des Lactobacilles, remplacés par des bactéries pathogènes anaérobies. L’origine de cette dysbiose est inconnue mais pourrait impliquer des bactériophages. La BV est rencontrée chez 10-50% des femmes en âge de procréer avec de multiples complications de sévérité variable. De plus en plus d'études suggèrent que le microbiote vaginal joue un rôle important dans la persistance ou la régression de l'infection virale et de la maladie subséquente. Dans cette thèse, j’ai participé à l’augmentation des connaissances sur le répertoire du microbiote vaginal via (i) la description de 4 nouvelles espèces bactériennes isolées de femmes atteintes de BV par culturomique et taxonogénomique ; (ii) l’analyse métagénomique de la composition et de la dynamique du virome vaginal chez des sujets sains ou souffrants de BV suivis avant, pendant et après une antibiothérapie. J’ai décrit une dominance et une dynamique rapide des HPVs au cours du traitement alors que peu, ou aucun HPV n’est détecté chez les contrôles. En condition physiologique et pathologique, le microbiote vaginal est également dominé par des phages notamment de la famille des Siphoviridae. Dans les bases de données (DB) publiques, seuls 63 génomes complets et caractérisés de phages infectant les Lactobacilles sont disponibles, dont un seul isolé à partir d’une souche vaginale de L. jensenii (Lv1). Afin d’incrémenter les DB, d’améliorer l’annotation des métagénomes viraux, de mieux comprendre le rôle des phages dans les dysbioses et l’étiologie de la vaginose, j’ai induit, séquencé et caractérisé des prophages de souches vaginales (L. crispatus, L. gasseri, et G. vaginalis). Étant donné que la BV récidive dans 50% des cas 6 mois après une antibiothérapie et vu le potentiel lien entre BV, infections à HPV et CIN, il est important de trouver de nouvelles approches préventives et/ou thérapeutiques de ces pathologies. Ainsi, je présente des résultats préliminaires et prometteurs sur l’effet in vitro de différentes souches bactériennes vaginales, d’antibiotiques utilisés dans le traitement des BV et d’un pigment d’algue, sur le niveau d’expression des oncogènes E6 et E7, la réponse inflammatoire et la viabilité de cellules cancéreuses possédant l’HPV16 ou l’HPV18 intégré. Enfin, ce projet de thèse a conduit au développement et à la validation clinique, d’un outil performant de détection et de quantification des oncogènes E6 et E7 des HPV16 et HPV18. Ces 2 triplex de qPCR pourront être utilisés comme supports supplémentaires des tests HPV traditionnels pour valider spécifiquement la présence et quantifier l'ADN des HPV16/HPV18. Ils pourront également être utilisés en seconde intention, pour le suivi de patients à risque de développer des lésions. La compréhension de la physiologie et du développement de pathologies humaines nécessite la caractérisation structurale, fonctionnelle et temporelle de l’ensemble du microbiote (bactéries, virus, eucaryotes) dans un écosystème donné. Cela exige l’incrémentation des bases de données et l’étude de l’interaction entre l’hôte et ses microorganismes associés. L’intérêt grandissant pour l’étude et la caractérisation du microbiote vaginal ouvre de nouvelles perspectives quant à la compréhension de ses pathologies, leur prévention et leur traitement.

Cervical cancer is an infectious disease. In terms of incidence and mortality, it is at the second place of female cancer in the world, mainly in developing countries. The main cause of the occurrence of cervical intraepithelial neoplasia (CIN), is the persistence of infection by high-risk oncogenic human papillomavirus (hrHPV), mostly HPV16/18. Several studies suggest an association of bacterial vaginosis (BV) with a higher prevalence and persistence of vaginal HPV infections as well as a correlation with the development of CIN. BV is a vaginal infection characterized by a massive decline of Lactobacilli, which are replaced by pathogenic anaerobic bacteria. The origin of this dysbiosis is unknown but could involve bacteriophages. BV is encountered in 10-50% of women of childbearing age with multiple complications of varying severity. Mounting evidence suggests that the vaginal microbiota plays an important role in the persistence or regression of viral infection and subsequent disease. During this thesis, I increased our knowledge about the repertoire of microorganisms associated with the vaginal environment through (i) the description of 4 new bacterial species isolated from women with BV using culturomics and taxonogenomics and (ii) via a metagenomic study of the composition and dynamics of the vaginal virome in healthy subjects and patients with BV surveyed before, during and after antibiotic treatment. I have thus described a large dominance and rapid dynamics of HPVs during treatment, whereas little, or no HPVs were detected in controls. In physiological and pathological conditions, the vaginal microbiota is also dominated by different phages families notably the Siphoviridae. In the public databases (DB), only 63 complete and fully characterized genomes of phage infecting Lactobacilli are available, from which only one was isolated from a vaginal strain of L. jensenii (Lv1). To increment DB, improve viral metagenome annotation, better understand the role of phages in dysbiosis as well as the etiology of vaginosis, I induced, sequenced, and characterized prophages from vaginal isolates of L. crispatus, L. gasseri and G. vaginalis. Given that BV recurrence occurs in 50% of the cases 6 months after antibiotherapy and given the potential link between vaginosis, HPV infections and CIN, it is critical to find new preventive and/or therapeutic approaches to these pathologies. I therefore also present promising preliminary results of the in vitro effect of different vaginal bacterial strains, antibiotics used in the BV treatment and algae pigment on the E6 and E7 oncogene expression levels, the inflammatory response, and the viability of tumor cells with integrated HPV16 or HPV18. Finally, this thesis project led to the development of a powerful tool for the detection and quantification of E6 and E7 oncogenes of high-risk HPV16 and HPV18 and its clinical validation. These qPCR triplexes can be used as an additional support for traditional HPV assays to specifically validate the presence and quantify HPV16/HPV18 DNA. Also, they can be used in second intention, for the follow-up of patients at risk of developing lesions. Understanding the physiology and the development of human pathologies requires the structural, functional, and temporal characterization of the microbiota as a whole (bacteria, viruses, eukaryotes) in a given ecosystem. This implies the incrementation of DB, as well as the study of the interaction between the host and its associated microorganisms. The growing interest toward the study and characterization of the vaginal microbiota opens new perspectives for the understanding of its pathologies, their prevention, and their treatment.