Rapport sur le mémoire de thèse de M. Benoit Chatry, intitulé

Ecole Centrale de Lyon - INSA de Lyon - Université Lyon 1
Ampère
Unité Mixte de Recherche du CNRS - UMR 5005
Génie Electrique, Electromagnétisme, Automatique, Microbiologie environnementale
et Applications
« Environmental Microbial Genomics » Group
Pascal SIMONET
Ampère - Ecole Centrale de Lyon– 36, Av. Guy de Collongue - 69134 Ecully cedex - France
Tél : [phone] Fax : [phone] e-mail : [email protected]
http://www.ampere-lab.fr
Projetdethèse2010
• Directiondethèse:
PascalSimonet,directeurderechercheauCNRS
• Collaborations:
LaboratoireAmpère:Prof.TimothyM.Vogel(projetANRMetasoil),DrJean‐MichelMonier
(projetADEME,Générique).
ProjetAFSSET(soumis): PrAntoineAndremont(hôpitalBichat,Paris)
ProjetADEME‐Générique(financé):
DrEmilieGardeur‐Algros(IPL,Nancy)
PrDominiqueSchneider(UJF,Grenoble)
• Titredelathèse:
Etudedelaprévalence,deladiversitéetdespotentialitésdedisséminationdesgènesde
résistanceàdesantibiotiquesdanslessolssousdeuxconditionsenvironnementalesextrêmes
vis‐à‐visd’uneexpositionàdesantibiotiques.
• Contextescientifique:
LʹhistoiredelʹHommesecaractériseparunebataillecontinuellecontrelesmicroorganismes
àlʹoriginedʹinfectionsetdemaladies.Iln’estnulbesoinderappelericil’apportdes
antibiotiquesdanslaluttecontrelesmaladiesinfectieuses,cesmoléculesconstituantunedes
découvertesfondamentalesduXXèmesiècle.
Lavictoireliéeàladécouvertedesantibiotiquesnʹacependantétéquedecourtedurée,
remiseencauseparlarapiditéaveclaquellelesbactériessesontadaptées,l’acquisitionde
multi‐résistancesparnombred’entreeuxétantenpassedecomplètementmodifierle
rapportdeforceentrelemicrobeetl’homme.Lesdéterminantsderésistancesesont
progressivementdiversifiéset,dufaitdeleurlocalisationfréquentesurdeséléments
génétiquesmobiles,sesontrapidementdisperséspartransferthorizontalentrebactéries.
Desdonnéesscientifiquesrécentesconvergentpourprésenterlesbactériesdusolcommele
réservoiràpartirduquellesgènesderésistanceseraienttransmisauxbactériespathogènes
del’hommeetdesanimaux.
Lagrandemajoritédesantibiotiquesprescritsaujourd’huienmédecinehumaineet
vétérinairetrouventleuroriginechezlesbactériesisoléesdusol.Eneffet,cesmolécules
constituentpourlesgermesproducteursunarsenalchimiquequileurpermetd’accroître
leurvaleuradaptativevis‐à‐visdesautresmicroorganismes,enleurpermettantd’éliminer

Ecole Centrale de Lyon - INSA de Lyon - Université Lyon 1
Ampère
Unité Mixte de Recherche du CNRS - UMR 5005
Génie Electrique, Electromagnétisme, Automatique, Microbiologie environnementale
et Applications
« Environmental Microbial Genomics » Group
Pascal SIMONET
Ampère - Ecole Centrale de Lyon– 36, Av. Guy de Collongue - 69134 Ecully cedex - France
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deleurentourageimmédiatd’autresorganismescompétiteurspourlesmêmesressources
nutritives.Inévitablement,desmécanismesderésistancesesontdéveloppés,déjàparles
germesproducteurspours’immunisercontreleursproprescomposésmaisaussipar
d’autresbactériespouréchapperàl’agressionchimique.
Lalocalisationdecesmécanismesderésistancesurdesplasmides,destransposons,des
séquencesd’insertionetleurregroupementauseindestructuresappeléesintégronset
super‐intégronsleurassureunpotentieldedispersionredoutablementefficaceauseindela
microflore(Mazel,2006;Walsh,2006).
• Objectifsdelathèse:
L’objectifdelathèseviseraàétudierlaprévalenceetladiversitédesgènesderésistanceà
desantibiotiquesdanslessolsetdedéfinirlespotentialitésdecesdéterminantsgénétiquesà
êtretransférésparmilamicroflore,notammentsousl’influencedel’activitéhumaine.
Pourrépondreàcesquestions,deuxsituationsextrêmesconcernantl’activitéhumaineseront
prisesencompte:
Leprojetdethèsetireraprofitdel’existence,enSud‐Guyane,duvillageamérindiendeTrois‐
Sauts,isoléaucœurdelaforêtamazoniennequisertdesiteexpérimentalàuneétude
globalesurl’écologiedelarésistanceauxantibiotiquesdansdifférentsécosystèmes
(hommes,animauxdomestiquesetsauvages,eaux,solsetc.)(projetsoumispour
financementàl’AFSSET).L’intérêtdecesitetientaufaitquelescinqàsix‐centamérindiens
Wayampisédentairesquiyviventselonunmodetraditionnel,avecuntrèsfaibleapport
alimentaireextérieurontétésoignéspardestraitementsantibiotiquesparfaitement
répertoriésetrapportésdansdescarnetsdesantéindividuels.Cettesituationpermettrade
déterminerl’état«naturel»delamicrofloretelluriquedanscertainséchantillonsdesoldela
forêtnonsoumisàunepressionantibiotiqued’origineanthropiqueencomparantces
échantillonsàceuxprélevésàl’intérieurduvillageoùunusagemaitrisédecertaines
moléculesantibiotiquesbienidentifiéesaétéréalisé.
Lasecondesituationextrêmeétudiéeconcernedessolseuropéensconcernéspar
l’amendementenpleinchampparlesdéjectionsd’animauxdefermestraitéspardes
antibiotiques(Projetfinancéparl’ADEME).Cespratiquesagricolessonteneffetsusceptibles
demodifierlastructuredescommunautésbactériennesdusoletleniveauduréservoirde
gènesderésistancedufaitqu’ellesreprésententunevéritableinoculationdusolparles
souchesbactériennesdutractusdigestifquiontrésistéauxtraitementsantibiotiques
appliquésauxanimaux.L’effetpotentieln’estcependantpaslimitéàcetteinoculationmais
doitaussiconsidérerl’apportdemoléculesantibiotiquesquereprésentel’amendementpar
desdéjectionspotentiellementcontaminéesparcesmoléculesbio‐activesquiontété
excrétéesdanslesurineset/oulesfècesdesanimaux.

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et Applications
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• Approchesméthodologiques:
Cestravauxvisantàaccroîtrelesconnaissancessurlesdéterminantsgénétiquescodantla
résistanceàdesantibiotiquesdanslesbactériesdusol,entermesdeprévalence,dediversité
etdepotentialitésdedisséminationhorizontaleserontabordés,pourchacunedessituations
environnementalesétudiéesparuneapprochemétagénomique.Celle‐ciseraappliquéeaux
échantillonsdesolprovenantdirectementduterrainmaiségalementdeceuxissusde
microcosmesdesolensemencésaulaboratoire,soitpardessolutionsd’antibiotiques,soitpar
deséchantillonsdefumiersprélevésdanslesfermes,avantd’êtreincubésaulaboratoiresur
despériodesdetempsallantjusqu’àdeuxannées.Pourcefaire,lesoldelastation
agronomiquedeRothamstedserautilisédufaitdestravauxsystématiquesdeséquençagedu
métagénomeactuellementencours(projetMetasoil,coordinationTMVogel,Ampère)qui
fournirontunebasepourlesétudesd’évolutiondelacommunautébactérienneetdes
populationsrésistantesauxmoléculesétudiées.Adifférentstemps(0,1mois,6moiset24
mois)seronteffectuésenparallèleladéterminationdesconcentrationsdesmolécules
d’antibiotiquespardosagechimique(collaborationavecIPL,Nancy,projetADEME),
l’inventairedesgènesderésistanceàdesantibiotiquesetdesséquencesd’ADNflanquantes
etla«description»delastructuredescommunautésbactériennesentermesdeniveaux
populationnelsatteintsparplusieursmilliersdebactériescibles.
• Résultatsattendus:
Lesrésultatsgénéréslorsdecestravauxdevraientconduireàcompléterlacartegénomique
desprocessusderésistanceenrévélantdesgènesaccroissantlavaleuradaptativedeleur
hôtebactérienprincipalementdanslesconditionsdeconcentrationélevéeduproduiteten
comparantauxsituationsoùl’influenceanthropiqueestnulleoutrèscontrôlée.Ilsdevraient
aussipermettrededéfinirs’ilestpossiblededétecterenconditionsdelaboratoire
(microcosmes)oudeterrain(GuyaneouEurope)lamiseenplacedansletempsdeprocessus
évolutifsetadaptatifsbactériensspécifiquementliésautransferthorizontal.
• Compétencesducandidatrequises:
Microbiologie,Ecologiemicrobienne,biologiemoléculaire(phylochips,qPCR),génomique,
bio‐informatique,bio‐statistique.