Soutenance de thèse de Aurélie MORAND

Introduction L'urine humaine a été considérée comme stérile pendant longtemps. Ce travail visait à établir le répertoire des bactéries connues dans les voies urinaires humaine et à analyser la composition bactérienne d’échantillons d’urine de sujets malades et de volontaires sains afin d’implémenter ce répertoire. Matériel et méthode Nous avons conduit une recherche bibliographique automatisée et manuelle pour réaliser une revue de la littérature des bactéries déjà décrites par culture et biologie moléculaire dans les urines humaine. Nous avons analysé en culture par microbial culturomics des échantillons d'urine de patients et de volontaires sains, adultes et enfants. Une étude en sous-groupe sur la population pédiatrique de notre cohorte a été réalisée en analysant les échantillons d’urine par microbial culturomics et métagénomique. Résultats Au total 562 espèces bactériennes ont été rapportées dans la littérature comme faisant partie du microbiote urinaire humain, 322 ont été décrites uniquement par culture, 101 par culture et métagénomique et 139 par métagénomique. Trois cent cinquante deux espèces (62,6%) ont été associées à au moins une déclaration de cas d'infection humaine, dont 225 (40,0%) ont été décrites comme agent causal d'infection des voies urinaires. Le répertoire bactérien des voies urinaires contient 21,4% de la diversité de procaryote connue comme étant associée à l’être humain (464 en commun) et partage 23,6% des espèces bactériennes avec le microbiote intestinal humain (350 en commun, 62,3% de l’urine). Les 4 Phyla les plus représentés dans les urines sont les Proteobactéries (35,5%), les Firmicutes (31,3%), les Actinobactéries (22,4%) et les Bacteroidetes (6,4%), tout comme dans le microbiote intestinal et global humain. Le repertoire des bactéries urinaires humaines partage une différence significative avec le microbiote intestinal concernant la proportion d’espèces bactériennes aéro-intolérantes, (100/562; 17,8% et 505/1484; 34,0% respectivement; p <0,001; OR = 9,0 [7,0-11,4]). Les études utilisant le séquençage à haut débit montrent une proportion plus élevée de bactéries aéro-intolérantes dans l'urine que les études utilisant la culture (74/240, 30,8%). Parmi les 441 échantillons d’urine testés au laboratoire par méthode microbial culturomics, nous avons isolé 459 espèces bactériennes différentes, dont 264 jamais décrites dans l'urine, 18 nouvelles espèces. Plus de bactéries aérointolérantes (161) étaient retrouvées par microbial culturomics que dans la littérature (35% versus 17,8%). Cette étude a augmenté de 39% le répertoire bactérien des urines humaines. Parmi les 684 espèces bactériennes isolées au moins une fois en culture à partir d’échantillons d'urine, 424 (62%) avaient déjà été isolées du microbiote intestinal, 218 (32%) du vagin. L’analyse des 43 échantillons d'urine d’origine pédiatriques par microbial culturomics et 38 par métagénnomique a permis d’identifier 160 espèces bactériennes différentes en culture (72 n’ont pas été retrouvées par métagenomique) et 422 espèces différentes en métagénomique (334 n’ont pas été cultivées par microbial culturomics). La richesse bactérienne des échantillons étaient significativement positivement liée à l’âge et au poids des enfants, et négativement lié à l’exposition des sujets aux antibiotiques. Parmi les espèces retrouvées uniquement en métagénomique figuraient certaines bactéries extrémophiles. Discussion Il existe un microbiote des voies urinaires humaines chez l’enfant, l’adulte, la femme, l’homme, le sujet malade, sain. Ce microbiote peut être décrit par les techniques de microbial culturomics en association à la métagénomique. La plupart des bactéries pathogènes font partie des bactéries commensales du tractus urinaire humain. Leur pouvoir pathogène peut survenir à la suite d’un déséquilibre du microbiote urinaire. La composition du microbiote urinaire semble plus proche de celle du microbiote de l'intestin que de celle du vagin.

Introduction Human urine has been considered sterile for a long time. This work aimed to establish the known bacterial repertoire of human urinary tract and analyze the bacterial composition of urine samples from sick patients and healthy volunteers to implement this repertoire. Material and method We conducted an automated and manual bibliographic research to perform a review of the literature concerning the bacteria already described by culture and molecular biology in human urine. Urine samples from healthy patients and volunteers, adults and children were analyzed by microbial culturomics. A subgroup study of the pediatric population of our cohort was performed by analyzing urine samples by microbial culturomics and metagenomics. Results A total of 562 bacterial species have been reported in the literature as part of the human urinary microbiota, 322 were described only by culture, 101 by culture and metagenomics and 139 by metagenomics only. Three hundred and fifty-two species (62.6%) were associated with at least one human case report, of which 225 (40.0%) were described as a causative agent of urinary tract infection. The bacterial human urinary tract repertoire contains 21,4% of the variety of known prokaryotic associated with human (464 common species) and shares 23.6% of bacterial species with the human gut microbiota (350 in common, 62.3% of the urine). The 4 most represented Phyla in urine are Proteobacteria (35.5%), Firmicutes (31.3%), Actinobacteria (22.4%) and Bacteroidetes (6.4%), as well as gut and global human microbiota. The repertoire of human urinary bacteria shares a significant difference with the gut microbiota regarding the proportion of aero-intolerant bacterial species, (100/562, 17.8% and 505/1484, 34.0% respectively, p <0.001; OR = 9.0 [7.0-11.4]). Studies using high-throughput sequencing show a higher proportion of aero-intolerant bacteria in urine than studies using culture (74/240, 30.8%). Among the 441 urine samples tested by the microbial culturomics method, we isolated 459 different bacterial species, of which 264 never described in the urine, 18 new species. More aerointolerance bacteria (161) were found by microbial culturomics than in the literature (35% versus 17.8%). This study increased the human urinary tract bacterial repertoire by 39%. Among the 684 bacterial species isolated at least once in culture from urine samples, 424 (62%) had previously been isolated from the gut microbiota, 218 (32%) of the vagina. Analysis of the 43 urine samples of pediatric origin by microbial culturomics and 38 by metagenomic made it possible to identify 160 different bacterial species in culture (72 were not found by metagenomics) and 422 different species in metagenomics (334 have not been cultured by microbial culturomics). The bacterial richness of the samples was significantly positively related to the age and weight of the children, and negatively related to the subjects' exposure to antibiotics. Among the species only found by metagenomics tecnhiques, we found extremophilic bacteria. Discussion There is a human urinary tract microbiota in children, adults, women, men, sick and healthy people. This microbiota can be described by microbial culturomics techniques in combination with metagenomics. Most pathogenic bacteria are part of the commensal bacteria of the human urinary tract. Their pathogenicity can occur as a result of an imbalance of the urinary microbiota. The composition of the urinary microbiota seems closer to that of the gut microbiota than that of the vagina.