Soutenance de thèse de HOUMENOU Cheikh
Titre de thèse
Application des outils bio-informatiques pour l'étude de la diversité et de la dynamique de circulation des micro-organismes dans les environnements naturels et hospitaliers
Application of Bioinformatics Tools for the Study of Microbial Diversity and Circulation Dynamics in Natural and Hospital Environments
Résumé de la thèse
L'antibiorésistance constitue aujourd'hui un défi majeur pour la santé mondiale, particulièrement en Afrique subsaharienne où les systèmes de surveillance restent limités, et l'émergence de souches multirésistantes de Klebsiella pneumoniae responsables d'infections nosocomiales graves souligne l'urgence de mieux comprendre leurs origines et voies de diffusion. Nos travaux ont révélé la présence de K. pneumoniae multirésistante chez des chimpanzés vivant dans des zones protégées du Sénégal (réserve naturelle, dans la région de Kédougou, isolée de toutes activité humaine), et l'analyse comparative de souches issues de chimpanzés, de termites (source principal des protéines chez les chimpanzés) et de patients hospitalisés à Dakar a mis en évidence des proximités génétiques et la présence commune de gènes de résistance, suggérant un continuum écologique entre faune sauvage, insectes sociaux et humains. Cette observation a conduit à explorer le microbiote intestinal des termites, élément central de leur physiologie et réservoir microbien encore peu étudié, par métabarcoding 16S rRNA appliqué à sept espèces, ce qui a permis de décrire une diversité structurée par le régime alimentaire (termites fongicoles versus non fongicoles), de documenter des lignées spécifiques comme Treponema et Actinobacteria, et d'identifier leur rôle potentiel comme porteurs ou filtres de résistances. En parallèle, nous avons décrit une nouvelle espèce fongique, Penicillium remotum sp. nov., isolée des meules blanches de termitières, capable de se maintenir dans un environnement dominé par le mutualisme termite Termitomyces, révélant l'existence de niches écologiques favorisant l'émergence d'espèces opportunistes. Nous avons également contribué à la description génomique de nouvelles espèces bactériennes, notamment six espèces de Bartonella isolées de chauves-souris au Sénégal et une souche atypique de Salmonella, mettant en évidence l'importance des outils bio-informatiques et du séquençage de nouvelle génération pour l'identification taxonomique et la compréhension des dynamiques évolutives de pathogènes émergents. Enfin, nos recherches incluent une réflexion sur les pipelines bio-informatiques pour l'assemblage, l'annotation fonctionnelle et la détection des gènes de résistance, soulignant à la fois leurs apports et leurs limites. L'ensemble de ces travaux met en évidence le rôle des termites et de la faune sauvage comme modèles écologiques pour étudier la circulation et la diversification microbienne, éclaire les liens entre environnements naturels et hospitaliers, et contribue à une meilleure compréhension des mécanismes d'émergence de l'antibiorésistance et de nouvelles espèces dans une perspective intégrée One Health.
Thesis resume
Antimicrobial resistance (AMR) has become a major global health challenge, particularly in sub-Saharan Africa where surveillance systems remain limited, and the emergence of multidrug-resistant Klebsiella pneumoniae strains responsible for severe nosocomial infections highlights the urgent need to better understand their origins and routes of dissemination. Our work revealed the presence of multidrug-resistant K. pneumoniae in chimpanzees living in protected areas of Senegal (a natural reserve in the Kédougou region, isolated from human activity), and comparative analysis of strains from chimpanzees, termites (the main protein source for chimpanzees), and hospitalized patients in Dakar showed genetic relatedness and the shared presence of resistance genes, suggesting an ecological continuum between wildlife, social insects, and humans. This observation led us to explore the intestinal microbiota of termites, a central component of their physiology and a microbial reservoir still poorly studied, using 16S rRNA metabarcoding applied to seven species. This analysis revealed a structured diversity shaped by diet (fungus-growing versus non-fungus-growing termites), documented specific lineages such as Treponema and Actinobacteria, and identified their potential role as carriers or filters of resistance. In parallel, we described a new fungal species, Penicillium remotum sp. nov., isolated from the white combs of termite mounds, capable of persisting in an environment dominated by the termite–Termitomyces mutualism, revealing ecological niches that foster the emergence of opportunistic species. We also contributed to the genomic description of new bacterial species, including six Bartonella species isolated from bats in Senegal and an atypical Salmonella strain, highlighting the importance of bioinformatics tools and next-generation sequencing for taxonomic identification and understanding the evolutionary dynamics of emerging pathogens. Finally, our research includes a reflection on bioinformatics pipelines for genome assembly, functional annotation, and resistance gene detection, emphasizing both their strengths and limitations. Altogether, these studies highlight the role of termites and wildlife as ecological models for studying microbial circulation and diversification, shed light on the links between natural and hospital environments, and contribute to a better understanding of the mechanisms driving the emergence of antimicrobial resistance and new species within an integrated One Health perspective.