Soutenance de thèse de Sami KHABTHANI

Peu de temps s’est écoulé entre la découverte hasardeuse de la pénicilline jusqu’aux premières observations de bactéries résistantes aux antibiotiques. Les réseaux de surveillance épidémiologiques rapportent une augmentation des bactéries multi-résistantes aux antibiotiques alors que les industries pharmaceutiques abandonnent la recherche de nouveaux composés antimicrobiens. Cet abandon est initialement dû à l’échec d’identification de nouveaux antibiotiques et la redécouverte de molécules déjà connues. En effet, les antibiotiques sont des produits naturels sécrétés par des bactéries ou par des champignons. Les bactéries qui synthétisent des antibiotiques vont se protéger contre ce produit en possédant un gène de résistance dans leur génome. Ce gène de résistance peut se transférer par des mécanismes de transfert latéral de gènes et ainsi se disperser dans d’autres populations bactériennes. Ainsi, la découverte de nouvelles espèces bactériennes représente toujours un espoir d’identification de nouveaux antibiotiques mais permet aussi de caractériser des réservoirs de gènes de résistances connus ou inconnus. Au sein de l’Institut Hospitalo-Universitaire Méditerranée Infection, un grand nombre de nouvelles espèces bactériennes isolées du microbiote humain a été découvert par une technique innovante de culture appelée « culturomique». Nous avons mené un travail afin d’évaluer l’impact positif ou négatif que peuvent avoir ces bactéries du microbiote humain sur la thématique de l’antibiorésistance. Cette thèse se divise donc en deux axes principaux et sont i- la recherche de nouvelles substances antimicrobiennes ii- l’évaluation du réservoir de gènes de résistance nouveaux et/ou connus dans ces populations bactériennes. Dans un premier temps, nous avons réalisé une revue de la littérature sur les différentes stratégies in silico et in vitro ayant permis l’identification de nouveaux composés antimicrobiens synthétisés par des enzymes appelées Synthases de Peptides Non Ribosomaux et Synthases de Polycétides, (ou Non-Ribosomal Peptides Synthases, Polykteides Synthases, NRPS-PKS). Puis, nous avons, par des analyses in silico, recherché des bactéries sécrétrices de nouveaux antibiotiques en nous intéressant particulièrement aux produits de ces enzymes, les Peptides Non-Ribosomiques et Polycétides (Non-Ribosomal Peptides and Polykétides, NRP et PK). Forts de ces analyses, nous avons sélectionnés des bactéries candidates et avons testé leur activité antimicrobienne in vitro contre des bactéries pathogènes pour l’Homme par la méthode de Cross-tests. Dans le second axe de cette thèse, nous nous sommes intéressés en premier lieu à la résistance à la fosfomycine. Cet antibiotique fait partie des « vieux antibiotiques » dont la réintroduction pour le traitement des infections à bactéries multirésistantes (MDR bacteria) est envisagée. Nous avons donc évalué la résistance à la fosfomycine de 25 nouvelles espèces bactériennes. Pour les trois bactéries dont la Concentration Minimale Inhibitrice (CMI) est la plus élevée, nous avons recherché les gènes responsables de cet effet. Enfin, nous avons fait une description de la prévalence des différents gènes de résistance au sein de 335 nouvelles espèces bactériennes. À la suite de cette analyse, nous avons mis en évidence par des approches in silico des nouveaux variants de gènes de résistance mais aussi des preuves d’échanges de gènes résistance entre le microbiote humain et des bactéries pathogènes pour l’Homme.

Little time has passed since the hazardous discovery of penicillin until the first observations of antibiotic-resistant bacteria. Epidemiological surveillance networks report an increase in Multi-Drug Resistant bacteria as the pharmaceutical companies have abandoned the search for new antimicrobial compounds. This abandonment was initially due to the failure to identify new antibiotics and the rediscovery of already known molecules. Indeed, antibiotics are natural products secreted by bacteria or fungi. Bacteria that synthesise antibiotics protect themselves against this product by possessing a resistance gene in their genome. This resistance gene can be transferred by lateral gene transfer mechanisms and spread through bacterial populations. Thus, the discovery of new bacterial species always represents a hope for the identification of new antibiotics but also allows us to characterise the reservoir of known or unknown resistance genes that they represent. At the Institut Hospitalo-Universitaire Méditerranée Infection, many new bacterial species isolated from the human microbiota have been discovered by innovative culture techniques called "culturomics". We have carried out work to evaluate the positive or negative impact that these bacteria of the human microbiota can have on the issue of antibiotic resistance. This thesis is therefore divided into two mains parts: i) the search for new antimicrobial substances and ii) the evaluation of the reservoir of new and known resistance genes in these bacterial populations. Firstly, we carried out a literature review on the different in silico/in vitro strategies that have enabled the identification of new antimicrobial compounds synthesised by enzymes called NRPS-PKS. Then, through in silico analyses, we searched for bacteria secreting new antibiotics with a particular interest in NRP and PK. Based on these analyses, we selected candidate bacteria and tested their antimicrobial activity against human pathogenic bacteria using the cross-test method. In the second part of this thesis, we firstly focus on fosfomycin resistance. This antibiotic is one of the “old antibiotics” whose reintroduction for the treatment of multidrug-resistant infections is being considered. We therefore evaluated the fosfomycin resistance of 25 new bacterial species. For three bacteria with the highest Minimum Inhibitory Concentration (MIC), we looked for the genes responsible for this effect. Finally, we described the prevalence of the different resistance genes in 335 new bacterial species. As a result of this analysis, in silico analyses revealed new variants of resistance genes, but also evidence of exchanges of resistance genes between the human microbiota and human pathogenic bacteria.