Soutenance de thèse de MIKRAT Youssra
Titre de thèse
Clostridium butyricum : des souches pathogènes à un probiotique prometteur
Clostridium butyricum: From Pathogenic Strains to a Promising Probiotic
Résumé de la thèse
Clostridium butyricum est un anaérobie strict, sporulé, à Gram positif et de forme bacillaire, présent dans le sol ainsi que dans l'intestin des humains et des animaux sains. Cette bactérie est impliquée à la fois dans le développement de l'entérocolite ulcéro-nécrosante (ECUN) chez les nouveau-nés prématurés et dans des effets probiotiques bénéfiques contre les infections à Clostridioides difficile (ICD) dans la population adulte. Les mécanismes sous-jacents à la fois à sa pathogénicité et à son action probiotique restent mal compris. Cette thèse détaille l'épidémiologie, la diversité génomique, la virulence et le potentiel probiotique de C. butyricum à travers une revue de la littérature, d'une surveillance d'épidémies, de séquençage complet du génome, d'analyses des profils plasmidiques, de typages moléculaires, de tests de cytotoxicité et d'essais d'inhibition sur C. difficile. Les enquêtes d'épidémie ont révélé une transmission croisée de souches de C. butyricum entre unités lors de transferts de patients. L'analyse des isolats de C. butyricum a montré une variation du contenu plasmidique selon les groupes phylogénétiques, avec une forte association entre le phénotype clinique et les profils plasmidiques. L'analyse cgSNP a fourni une résolution plus fine que le cgMLST, permettant ainsi un meilleur suivi des épidémies d'ECUN. Les souches de C. butyricum ont présenté un fort potentiel cytotoxique lors de tests de cytotoxicité par contact direct, indépendamment de la production d'acide butyrique. Trente souches ont inhibé la croissance de C. difficile. L'analyse génomique a révélé la présence d'un cluster NRPS unique dans leur génome, ainsi que des composés détectés par MALDI-TOF, supposés correspondre à des NRP responsables du mécanisme antimicrobien. Ces résultats mettent en évidence la double nature de C. butyricum et l'importance d'une caractérisation génomique au niveau de la souche pour orienter le diagnostic précoce de l'ECUN et le développement de traitements probiotiques ciblés contre les ICD.
Thesis resume
Clostridium butyricum is a spore-forming, gram-positive, rod-shaped, obligate anaerobe found in the soil and the intestines of healthy humans and animals. This bacterium has been found to be implicated both in the development of necrotizing enterocolitis in premature infants and in beneficial probiotic effects against Clostridioides difficile infections in the adult population. The mechanisms underlying the pathogenicity as well as the probiotic action remain unclear. This thesis investigated the epidemiology, genomic diversity, virulence, and probiotic potential of C. butyricum through a combination of a literature review, outbreak investigation, whole-genome sequencing, plasmid profiling, molecular typing, cytotoxicity assays, and inhibition tests on C. difficile. The outbreak investigations revealed a cross-transmission of C. butyricum strains between units during patient transfers. Analysis of C. butyricum isolates showed varying plasmid content across phylogenetic groups, with a strong association between the clinical phenotype and plasmid profiles. cgSNP analysis provided higher resolution than cgMLST, thus, a better NEC outbreak tracking. C. butyricum strains exhibited a high cytotoxic potential through direct contact cytotoxicity testing, independent of butyric acid production. Thirty C. butyricum strains inhibited C. difficile growth. Genomic analysis revealed a unique Non-Ribosomal Protein Synthase cluster in their genome, as well as compounds detected by MALDI-TOF that are believed to correspond to NRP responsible for the antimicrobial mechanism. These findings demonstrate C. butyricum's dual nature and the importance of strain-level genomic characterization in directing the early diagnosis of NEC and the development of targeted probiotic treatments against CDI.