Etude de la dynamique temporelle du microbiote digestif des bovins domestiques pour la compréhension du portage de clones d'Escherichia coli pathogènes et résistants aux antibiotiques
Study of temporal dynamics of gut microbiota in cattle to understand carriage of pathogenic and antibiotic resistant Escherichia coli clones
par Méril MASSOT sous la direction de Erick DENAMUR et de France MENTRÉ
Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie. Microbiologie
ED 562 Bio Sorbonne Paris Cité

Soutenue le mardi 20 novembre 2018 à Sorbonne Paris Cité

Sujets
  • Bovins -- Manipulation
  • Escherichia coli
  • Microbiote
  • Résistance aux antibiotiques
  • Shiga-toxines

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Mots clés
Souches productrices de toxines de Shiga (STEC)
Resumé
CLes usages antibiotiques chez les bovins domestiques combinés à l'immense diversité et plasticité génomique de l'espèce Escherichia coli multiplient les contextes favorables à l'émergence au sein du microbiote digestif bovin de souches productrices de toxines de Shiga (STEC) et de souches résistantes aux antibiotiques. Cependant, la grande variété des systèmes d'élevage complique notre compréhension du risque sanitaire global que ces populations bactériennes représentent. Dans ce travail, nous avons eu recours à deux modèles bovins pour comprendre le contexte écologique et génomique de la dynamique de portage fécal des STEC et des souches d'E. coli résistantes aux antibiotiques au sein de leur réservoir. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés aux populations commensales d'E. coli de vaches adultes en l'absence d'exposition antibiotique, dans une zone rurale au Zimbabwe, où l'impact des activités humaines sur le microbiote intestinal des bovins était aussi faible que possible. Nous avons mis en évidence des populations commensales d'E. coli multiclonales et spécifiques de leur hôte, avec un taux de rotation des clones dominants similaire entre les vaches et une taille de population stable sur une courte période de temps. Des STEC et des clones résistants aux antibiotiques ont été détectés de manière transitoire. Dans un second temps, nous avons étudié le microbiote fécal de veaux de boucherie en élevage intensif dans des fermes d'engraissement en Bretagne. Dès leur plus jeune âge, ces veaux reçoivent par voie orale, et sur de longues périodes, des traitements antibiotiques polychimiques. Dans une première étude, nous avons mis en évidence une transformation de leur microbiote fécal, avec une augmentation de la diversité intra-veau au cours de l'engraissement et un phénomène de convergence accélérée lors du premier mois. Un effet des antibiotiques a été observé sur la diversité intra-veau mais était limité dans le temps, ce qui suggère une résilience forte du microbiote fécal aux antibiotiques. Chez ces veaux, la taille de la population d'E. coli était impactée par la dose de lactose et atteignait un maximum lors du deuxième mois de l'engraissement, avec une influence des antibiotiques sur sa dynamique temporelle. Dans une seconde étude, nous avons montré que les veaux étaient colonisés par divers clones d'E. coli producteurs de β-lactamases à spectre étendu (BLSE) et multi-résistants, dont la persistance du portage semblait liée à l'antibiothérapie au début de l'engraissement et à leur capacité de diffusion au sein d'une ferme.Les résultats de ces travaux montrent l'existence de plusieurs dynamiques des populations commensales bactériennes à différents niveaux de granularité. L'exposition prolongée aux antibiotiques des veaux de boucherie en début d'engraissement suivie d'une expansion de la niche écologique des E. coli commensaux a induit une colonisation massive et persistante de celle-ci par des clones producteurs de BLSE. Des clones STEC multi-résistants et producteurs de BLSE ont été retrouvés chez les veaux de boucherie. L'un de ces clones est un pathovar hybride émergeant, responsable de syndromes hémolytiques et urémiques associés à des septicémies chez l'homme.