PhD Defense:

Caractérisation des biofilms in vitro et évaluation de la diversité génomique et de la transmission de Clostridioides difficile

Clostridioides difficile est un pathogène anaérobie strict à Gram positif qui forme des spores et infecte les humains et les animaux. Il représente un défi de santé globale. Après un traitement antibiotique perturbant le microbiote intestinal, C. difficile peut se multiplier, produire des toxines et déclencher une infection. Il est le principal agent responsable de diarrhées nosocomiales et post-antibiotiques, avec un taux de récidive de 15 à 25%. Ses biofilms pourraient jouer un rôle dans la colonisation, la persistance et les récidives. Par ailleurs, les infections communautaires augmentent, en raison du caractère ubiquitaire des spores dans l’environnement, chez les animaux d’élevage et de compagnie, ainsi que dans de nombreuses matrices alimentaires. L’INRAE et l’Anses ont isolé d’équidés autopsiés en Normandie entre 2018 et 2021, 35 souches de C. difficile (dont 26 toxinogènes) de 11 ribotypes (RT) déterminés par le CNR Clostridioides difficile. Parallèlement, l’INRAE a collecté 28 souches toxinogènes isolées de patients des CHU de Rouen et de Caen durant la même période, et de 8 ribotypes confirmés par le CNR et identiques à ceux des souches toxinogènes équines. Les objectifs de cette thèse étaient de caractériser les biofilms formés par les souches équines et d’évaluer la diversité génomique de ces souches et leur potentiel de transmission entre hôtes équins et humains. Le biovolume et la structure tridimensionnelle des biofilms intacts, et la biomasse des biofilms adhérents à la surface ont été étudiés en milieu riche (BHIS glucose). Pour des souches représentatives, les biofilms ont été comparés aux cultures planctoniques pour la production de toxines, de spores et la tolérance à la vancomycine en traitement précoce ou tardif. Le séquençage complet des génomes a été réalisé pour évaluer leur diversité et leur proximité phylogénétique. Mes résultats ont montré que les biofilms des souches non toxinogènes de RT 009 sont plus adhérents au support et plus denses que ceux des autres souches, qu’elles soient toxinogènes ou non. Pour les souches représentatives, Les biofilms et les cultures planctoniques dans les mêmes conditions en milieu riche ne produisent pas de toxines détectables et sporulent faiblement. Alors que l’addition tardive de vancomycine à une concentration fortement inhibitrice n’a pas d’effet sur la viabilité, ni en cuture, ni en biofilms, son addition précoce diminue nettement la viabilité en culture planctonique, mais faiblement en biofilm. Ainsi, l’addition précoce de vancomycine réduit la charge de C. difficile, mais son efficacité moindre en biofilms pourrait contribuer à la difficulté à l’éradiquer.  Les analyses des 62 génomes ont révélé un pan-genome de 8419 gènes comprenant un core-genome de 23 % et un génome accessoire de 77 % traduisant une importante diversité. Par comparaison des différences alléliques (cgMLST), des souches isolées d’équidés présentaient une relation clonale (≤ 3 allèles), démontrant une transmission entre animaux, y compris de haras différents. De plus, une souche équine et une souche clinique montraient une grande similarité (3 allèles) suggérant une transmission inter-espèces, dont la source reste à déterminer. Mon travail a enrichi la compréhension de la menace posée par C. difficile pour la Santé Globale. Il a révélé deux propriétés importantes des biofilms : i) l’adhérence accrue au support des souches non toxinogènes de RT 009, qui pourrait défavoriser la colonisation ultérieure par des souches toxinogènes, ii) la plus grande tolérance à un traitement précoce par la vancomycine, suggérant un rôle dans la persistance. Enfin, mon travail a contribué à une meilleure compréhension de l’épidémiologie de C. difficile et confirmé son potentiel de transmission inter-espèces.

Jury members:

Christiane FORESTIER, Professeure, Université Clermont Auvergne, Rapporteur et Examinatrice

Georges DAUBE, Professeur, Université de Liège, Rapporteur et Examinateur

Claire JANOIR, Professeure, Univserité Paris-Saclay, Examinatrice

Caroline LE MARECHAL, Chargée de recherche, Anses, Examinatrice

Supervised by

Isabelle POQUET et Frédéric BARBUT