Soutenance de thèse de NDOUR Ousmane
Titre de thèse
« Recherche de l'étiologie des cas de Noma (cancrum oris) dans la région de Diourbel, Sénégal »
“Research into the aetiology of cases of Noma (cancrum oris) in the Diourbel region, Senegal”
Résumé de la thèse
Le noma est une maladie gangréneuse mortelle qui affecte la bouche et le visage, principalement chez les enfants des régions tropicales et subtropicales vivant dans l'extrême pauvreté. Une étiologie infectieuse est fortement suspectée, mais aucun micro-organisme responsable n'a encore été identifié. Nous avons donc mené une étude cas-témoins culturomique appariée selon l'âge et le sexe afin d'isoler les espèces bactériennes associées au noma et d'évaluer leur teneur en toxines génomiques et leur cytotoxicité comme mécanisme potentiel dans la physiopathologie du noma. Pour atteindre nos objectifs, une étude cas-témoins a été menée en 2023 dans la région de Diourbel (Sénégal) chez des enfants âgés de 5 à 9 ans. Des échantillons de plaque gingivale ont été analysés par culturomique microbienne. De plus, des tests cytotoxiques ont été réalisés sur des cellules MRC5, suivis d'un séquençage génomique des souches cytotoxiques pour identifier la production de toxines. Nous avons aussi évalué la sensibilité aux antibiotiques utilisés pour le traitement du noma sur les souches cytotoxiques isolées dans cette étude. Au total, cinq cas de noma et cinq témoins appariés selon l'âge et le sexe ont été inclus. 102 espèces ont été isolées, dont cinq espèces jusqu'alors inconnues. Les espèces cariogènes Streptococcus mutans et Scardovia wiggsiae n'ont été détectées que dans les cas de noma. Il est intéressant de noter que les sept souches de S. wiggsiae étaient cytotoxiques. De même, huit souches du groupe Bacillus cereus n'ont été identifiées que dans les cas, dont six souches cytotoxiques. Après séquençage génomique, six souches de Bacillus pacificus et deux souches de Bacillus anthracis (pXO1 et pXO2 négatives) ont été identifiées. Les gènes codant pour les toxines typiques (hbl, nhe, ces, entFM, bceT, hlyIII) ont été détectés dans les huit souches du groupe B. cereus, mais les cytotoxines nécrosantes K1 (cytK-1) et K2 (cytK-2) n'ont été identifiées que chez B. anthracis. Globalement, au moins une souche cytotoxique a été isolée de chaque cas, mais aucune n'a été trouvée chez les témoins. Les résultats de l'antibiogramme sur des souches du groupe B. cereus contre montre que toutes les souches testées étaient sensibles à la clindamycine. Globalement, toutes les souches cytotoxiques de Bacillus associées aux cas de noma présentaient une résistance élevée au métronidazole (CMI > 256 µg/mL pour toutes les souches testées), suggérant que cet antibiotique serait inefficace pour prévenir la cytotoxicité liée à Bacillus dans les cas de noma de notre étude. De même, les CMI élevées obtenues pour l'amoxicilline suggèrent que cette molécule ne constituerait pas la meilleure option thérapeutique. La clindamycine et la vancomycine pourraient représenter des options thérapeutiques pour les cas de noma associés au groupe Bacillus cereus. Des souches cytotoxiques de diverses espèces bactériennes ont été identifiées dans la plaque gingivale de tous les cas de noma, mais pas chez les témoins appariés. Une spécificité microbienne distincte a été observée avec l'isolement inattendu de B. anthracis, une bactérie hautement pathogène pour l'homme. Des toxines nécrosantes (CytK1) précédemment décrites ont été identifiées. L'analyse du microbiote par culturomique microbienne a joué un rôle déterminant dans ces résultats, qui ouvrent de nouvelles perspectives pour la compréhension des mécanismes de la maladie et l'amélioration de la prise en charge clinique.
Mots clés : Noma, Bacillus anthracis, Scardovia wiggsiae, microbiota, cytotoxin-K, cytotoxicity, strains, cancrum oris, antibiogramme
Thesis resume
Noma is a deadly gangrenous disease that affects the mouth and face, primarily in children living in extreme poverty in tropical and subtropical regions. An infectious etiology is strongly suspected, but no causative microorganism has yet been identified. We therefore conducted an age- and sex-matched case-control culturomics study to isolate bacterial species associated with noma and to evaluate their genomic toxin content and cytotoxicity as a potential mechanism in the pathophysiology of noma. To achieve our objectives, a case-control study was conducted in 2023 in the Diourbel region of Senegal among children aged 5 to 9 years. Gingival plaque samples were analyzed using microbial culturomics. Additionally, cytotoxicity tests were performed on MRC5 cells, followed by genomic sequencing of cytotoxic strains to identify toxin production. We also performed antibiotic susceptibility testing using the Etest method on cytotoxic strains isolated in this study against antibiotics used for noma treatment. In total, five noma cases and five age- and sex-matched controls were included. 102 species were isolated, including five previously unknown species. The cariogenic species Streptococcus mutans and Scardovia wiggsiae were detected only in noma cases. Notably, all seven S. wiggsiae strains were cytotoxic. Similarly, eight Bacillus cereus group strains were identified exclusively in cases, six of which were cytotoxic. After genomic sequencing, six Bacillus pacificus strains and two Bacillus anthracis strains (pXO1 and pXO2 negative) were identified. Genes encoding typical toxins (hbl, nhe, ces, entFM, bceT, hlyIII) were found in all eight B. cereus group strains, but the necrotizing cytotoxins K1 (cytK-1) and K2 (cytK-2) were identified only in B. anthracis. Overall, at least one cytotoxic strain was isolated from each case, but none were found in controls. Antibiotic susceptibility testing results for B. cereus group strains showed that all tested strains were sensitive to clindamycin but resistant to amoxicillin and metronidazole. For amoxicillin/clavulanic acid, intermediate MICs were observed (MIC = 3-4 µg/mL for B. anthracis and B. pacificus strains and MIC = 3 µg/mL for F. sokhnae). Overall, all cytotoxic Bacillus strains associated with noma cases showed high resistance to metronidazole (MIC > 256 µg/mL for all tested strains), suggesting that this antibiotic would be ineffective in preventing Bacillus-related cytotoxicity in noma cases from our study. Similarly, the high MICs obtained for amoxicillin suggest that this molecule would not be the best therapeutic option. Clindamycin and vancomycin could represent therapeutic options for Bacillus cereus group-related noma. Cytotoxic strains of various bacterial species were identified in the gingival plaque of all noma cases but not in matched controls. A distinct microbial specificity was observed with the unexpected isolation of B. anthracis, a highly pathogenic bacterium in humans. Previously described necrotizing toxins (CytK1) were identified. Microbiota analysis using microbial culturomics played a key role in these results, which open new perspectives for understanding disease mechanisms and improving clinical management.
Key words : Noma, Bacillus anthracis, Scardovia wiggsiae, microbiota, cytotoxin-K, cytotoxicity, strains, cancrum oris, Antibiogram