Ecole Doctorale

Sciences de la Vie et de la Santé

Spécialité

Biologie-Santé - Spécialité Maladies Infectieuses

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

Microbiote,Tractus Urinaire,Probiotiques,Transplantation de Microbiote Fécale,Candidate Phyla Radiation,Nouvelles Espèces

Keywords

Microbiota,Urinary Tract,Probiotics,Fecal Microbiota Transplantation,Candidate Phyla Radiation,New Species

Titre de thèse

Exploration de l'impact des probiotiques sur le microbiote urinaire humain par les approches culturomiques et métagénomiques
Exploration of the impact of probiotics on the human urinary microbiota using culturomic and metagenomic approaches

Date

Vendredi 26 Novembre 2021 à 13:30

Adresse

19-21 Bd Jean Moulin, 13005 Marseille Salle 8

Jury

Directeur de these M. Jean-Christophe LAGIER Aix Marseille Université- IHU Méditerrannée Infection- Microbes, Evolution, Phylogénie et Infection (MEPHI)
Rapporteur Mme Patricia RENESTO CNRS - Centre national de la recherche scientifique
Rapporteur M. Max MAURIN CHU de Grenoble
Examinateur Mme FLORENCE FENOLLAR Aix Marseile Université- IHU Méditerranée Infection

Résumé de la thèse

Grâce à l'application des techniques de séquençage de nouvelle génération, la présence d’un microbiome des voies urinaires a été mise en évidence. En effet, la communauté microbienne du système urinaire a été non seulement associée au maintien de la santé, mais les altérations de sa composition ont également été liées à diverses pathologies urinaires telles que les infections urinaires. En outre, la reconnaissance récente du microbiome urinaire a suscité un intérêt accru pour les approches non-antibiotiques telles que les probiotiques, proposés comme alternatives aux antibiotiques pour la prévention de ces infections. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux effets des probiotiques sur la flore du système urinaire dans deux contextes, en combinant des méthodes culture-dépendantes et culture-indépendantes. Les données sur l'apport oral en probiotiques, notamment par l'alimentation et ses implications sur le microbiote urinaire sont limitées. Par conséquent, dans la première partie, l'impact de la supplémentation en probiotiques via un yaourt disponible dans le commerce, a été étudié en analysant 58 échantillons d'urine d'adultes en bonne santé avant et après sa consommation, permettant de démontrer une modification de la composition du microbiote urinaire ; en outre, nous avons mis en évidence que les bactéries isolées du yaourt avaient la propriété antimicrobienne d'inhiber la croissance de pathogènes potentiels in vitro. Ce travail a également fourni la preuve d'un transfert oral de la souche de Lactobacillus reuteri contenue dans le yaourt dans les urines de 11% des sujets volontaires. Par ailleurs, des études récentes ont montré que l'intestin joue également un rôle crucial dans la santé urinaire des individus. L'objectif de notre seconde étude était d'évaluer l'influence de la transplantation fécale sur la diversité du microbiote urinaire et de vérifier si les souches fécales étaient capables de survivre et de coloniser les voies urinaires. Les matières fécales de donneurs sains ainsi que l'urine de patients ayant subi une transplantation fécale ont été analysées avant et après 3 jours suivant cette intervention. Après la transplantation, 10 isolats fécaux avec des génomes identiques ont été identifiés dans les échantillons d'urine de 50 % des patients. D'autre part, nous avons également réussi à détecter la présence du phylum Candidatus Saccharibacteria, membre du superphylum des Candidate Phyla Radiation dans 7,9% des échantillons d'urine présentant également les caractéristiques morphologiques associées à leur présence en microscopie électronique. Enfin, douze nouvelles espèces appartenant à différents phyla ont également été isolées et décrites par le concept de taxonogénomique, contribuant ainsi à une expansion du répertoire humain. Ces travaux, portant sur l'étude du microbiome urinaire chez les individus sains, ainsi que son implication dans les maladies, pourraient ouvrir un champ d'étude potentiel, conduisant au développement de nouvelles perspectives dans la promotion de l'homéostasie urinaire, le diagnostic et les stratégies de traitement alternatives des maladies et troubles du système urinaire.

Thesis resume

Thanks to the application of next-generation sequencing techniques, the presence of a urinary tract microbiome has been recently demonstrated. Indeed, the microbial community of the urinary system has not only been associated with health, but also with alterations within its composition which have been linked to various urinary pathologies, such as urinary tract infections. Furthermore, the recent acknowledgement of the existence of an urinary microbiome has led to an increased interest in non-antibiotic approaches such as probiotics, which have been proposed as alternatives to antibiotics for the prevention of such infections. During this thesis, we investigated the effects of probiotics on the urinary tract flora in two contexts, through a combination of culture-dependent and culture-independent methods. Data on the oral intake of probiotics, particularly through the diet, and its implications on the urinary microbiota remain limited. Therefore, in the first part, the impact of probiotic supplementation via a commercially available yogurt was studied through the analysis of 58 urine samples of healthy adults before and after its consumption, demonstrating a change in the composition of the urinary microbiota; furthermore, the bacteria isolated from the yogurt were revealed to have the antimicrobial property to inhibit the growth of potential pathogens in vitro. This work also provided evidence of an oral transfer of the Lactobacillus reuteri strain contained in the yogurt into the urine of 11% of the volunteer subjects. Moreover, recent studies have shown that the gut also plays a crucial role in the urinary health of individuals. The objective of our second study was to evaluate the influence of fecal transplantation on the diversity of the urinary microbiota and to investigate whether fecal strains were able to survive and colonize the urinary tract. The fecal material of healthy donors as well as the urine of recipients of fecal transplants were analyzed before and after 3 days following this procedure. After transplantation, 10 fecal isolates with identical genomes were identified in the urine samples of 50% of the patients. Additionally, we also managed to detect the presence of the phylum Saccharibacteria, member of the phylum Candidate Radiation in 7.9% of the urine samples showing the biological characteristics associated with their presence. Finally, twelve new species belonging to different phyla were isolated and described by the concept of taxono-genomics, making a contribution to the expansion of the human repertoire. These findings, deriving from the study of the urinary microbiome in healthy individuals, as well as its involvement in diseases, could open a potential field of study, leading to the development of new perspectives for the promotion of urinary homeostasis, diagnosis and alternative treatment strategies of diseases and disorders of the urinary system.