Soutenance de thèse de CHEICK OUMAR GUINDO

Les archaea méthanogènes (appelées méthanogènes dans ce document) sont les plus prévalentes parmi les archaea des microbiotes oral et digestif humains. Dans le microbiote digestif humain, les archaea méthanogènes ressortissent des genres Methanobrevibacter et Methanomassiliicoccus. Ces microorganismes consomment l'hydrogène issu des fermentations bactériennes anaérobies pour la production du méthane comme produit métabolique, d'où leur nom. Les archaea méthanogènes sont présentes dans le microbiote humain dès la naissance avec une diversification au fil des années. Cependant, le répertoire complet, les sources et les dynamiques des méthanogènes restent méconnus chez l’homme. Dans le cadre de cette Thèse, nous nous sommes intéressés à l’étude des sources et de la dynamique d’acquisition des méthanogènes chez l’homme. Dans une première partie, nous avons revu la littérature sur l’ensemble des rôles physiologiques des méthanogènes associés au microbiote humain. Notre revue a mis en évidence l’énorme déficit de connaissances et des informations partiellement contradictoires concernant les méthanogènes humains, ainsi que la nécessité d'étudier la dynamique des populations de méthanogènes et leur rôle exact au sein du microbiote humain. Dans la seconde partie de nos travaux de Thèse, nous avons optimisé et développé de nouveaux protocoles pour l’identification et la culture en routine des méthanogènes d’intérêt clinique dans le laboratoire de microbiologie clinique. Nos travaux expérimentaux ont eu pour résultat de réduire le temps d’isolement par culture et de sous-culture de Methanobrevibacter smithii et de Methanobrevibacter oralis, d’isoler par culture et de sous-cultiver Methanobrevibacter smithii sans aucun apport gazeux, d’isoler par culture une nouvelle espèce de méthanogène que nous avons nommée Methanomassiliia massiliensis à partir du fluide buccal et enfin, d’identifier les méthanogènes d’intérêt clinique par spectrométrie de masse MALDI-TOF-MS. Concernant la dynamique des méthanogènes chez l’homme, nous avons montré par une approche polyphasique incluant la PCR-séquençage et les microscopies, que la période intra-utérine constitue le premier moment d’acquisition de Methanobrevibacter smithii avec la détection sans précédent de ce méthanogène dans le méconium de nouveau-nés prématurés. Également, nous avons ouvert la possibilité de transmission zoonotique des méthanogènes en montrant que les contacts étroits avec des animaux domestiques ainsi que la consommation du lait et des produits laitiers de certains animaux sont associées à la diversification des méthanogènes chez l’homme. Les résultats de notre Thèse constituent des avancées majeures dans la compréhension des sources et de la dynamique d’acquisition des méthanogènes du microbiote humain et invitent à développer un milieu biphasique standard pour l’isolement et la culture rapide des méthanogènes directement à partir des échantillons cliniques, permettant de poursuivre des investigations pour isoler par culture les méthanogènes détectés dans le méconium et dans les produits laitiers.

Methanogenic archaea (referred to as methanogens in this document) are the most prevalent archaea in human oral and digestive microbiota. In the human digestive microbiota, the methanogenic archaea belong to the genera Methanobrevibacter and Methanomassiliicoccus. These microorganisms consume hydrogen from anaerobic bacterial fermentations to produce methane as a metabolic product, hence their name. Methanogenic archaea are present in the human microbiota from birth with diversification over the years. However, the complete repertoire, sources and dynamics of methanogens remain unknown in humans. In the framework of this thesis, we are interested in the study of the sources and the dynamics of methanogen acquisition in humans. In the first part, we reviewed the literature on the physiological roles of methanogens associated with the human microbiota. Our review highlighted the huge knowledge gap and partially conflicting information regarding human methanogens, as well as the need to study the population dynamics of methanogens and their exact role within the human microbiota. In the second part of our thesis work, we optimized and developed new protocols for the routine identification and culture of methanogens of clinical interest in the clinical microbiology laboratory. Our experimental work resulted in reducing the time of isolation by culture and subculture of Methanobrevibacter smithii and Methanobrevibacter oralis, isolation by culture and subculture of Methanobrevibacter smithii without any gas supply, isolation by culture a new species of methanogen that we have named Methanomassiliia massiliensis from oral fluid and finally, to identify methanogens of clinical interest by MALDI-TOF-MS mass spectrometry. Concerning the dynamics of methanogens in humans, we have shown by a polyphasic approach including PCR-sequencing and microscopy, that the intrauterine period constitutes the first moment of acquisition of Methanobrevibacter smithii with the unprecedented detection of this methanogen in the meconium of preterm newborns. Also, we opened the possibility of zoonotic transmission of methanogens by showing that close contact with domestic animals as well as the consumption of milk and dairy products from certain animals are associated with the diversification of methanogens in humans. The results of our thesis constitute major advances in the understanding of the sources and the dynamics of methanogen acquisition in the human microbiota and invite the development of a standard biphasic medium for the isolation and rapid culture of methanogens directly from clinical samples, allowing further investigations to isolate by culture the methanogens detected in meconium and in dairy products.