Rôle des éléments intégratifs conjugatifs de la famille d’ICE SXT/R391 dans la dissémination des gènes d’antibiorésistance en milieu aquatique - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 2021

Role of the integrative conjugative elements of the SXT/R391 family in the dissemination of antibiotic resistance genes in aquatic environments

Rôle des éléments intégratifs conjugatifs de la famille d’ICE SXT/R391 dans la dissémination des gènes d’antibiorésistance en milieu aquatique

Abstract

Antibiotic resistance is a major global health issue. In 2016, a report on antibiotic resistance estimated that at least 700,000 deaths per year worldwide, were linked to antibiotic resistance. Projections indicate that by 2050, the number of deaths could reach 10 million per year in the absence of new measures to control the emergence and the spread of antibiotic resistances (O’Neill, 2016). While antibiotic therapy is an important part of the antibiotic resistance selection problem, it is now believed that the spread of resistant bacteria, or their resistance genes in or between human, animal, and environmental spheres, might be the key.There are several families of mobile genetic elements at the origin of the dissemination of antibiotic resistance genes between bacteria, but relatively few studies on their relative abundances, their respective host range, or their dissemination in the environment. In this study, we determined the bacterial host range of the integrative conjugative elements (or ICEs) from the SXT/R391 family by qPCR from environmental strain collections, then from two aquatic environments using an epicPCR approach. The latter allows linking a fragment of the 16S rRNA gene to a fragment of interest, here a specific fragment of the traB gene from SXT/R391 elements. We then identified new environmental hosts, so far never described in the literature (ie Tolumonas auensis,), as a possible vector of SXT/R391 ICEs and their genes. Therefore, our data demonstrated that, contrary to what we find in the literature, the dissemination of SXT/R391 ICEs is not only limited to Vibrio species like Vibrio cholerae.We also identified molecules activating the expression of the ICE SXTMO10 transfer genes in E. coli MG1656, evaluated the real effect in vitro of some of those molecules (like ciprofloxacin) on the transfer frequency of the element, and monitored its dissemination in environmental conditions. Experiments conducted in other hosts likely to have an ICE SXT/R391 in the environment, demonstrated different regulatory patterns ranging from the loss of inducibility to the lack of transfer. Those preliminary results indicate that, in the context of an environmental dissemination, the behavior of SXT/R391 ICEs depends on their host.
L’antibiorésistance est un problème de santé publique majeur. En 2016, un rapport sur la résistance aux antibiotiques a estimé que près de 700 000 morts par an étaient liées à la résistance aux antibiotiques dans le monde. Des projections estiment qu’en 2050, ce chiffre pourrait atteindre 10 millions de morts annuelles en absence de nouvelles mesures pour limiter l’émergence et la propagation de résistances (O’Neill, 2016). Si la sélection de l’antibiorésistance par l’antibiothérapie est une composante importante du problème, on estime aujourd’hui que la dissémination de bactéries résistantes ou de leurs gènes de résistance, dans ou entre les sphères humaines animales et environnementales, en est probablement la clé.Il existe plusieurs familles d’éléments génétiques mobiles à l’origine de la dissémination de gènes de résistance aux antibiotiques entre bactéries et finalement, assez peu d’études qui traitent de leurs abondances et spectres d’hôtes respectifs ou de leur dissémination dans l’environnement. Dans ce travail, nous avons notamment déterminé le spectre d’hôtes des éléments intégratifs et conjugatifs (ou ICE) de type SXT/R391, dans des collections d’isolats environnementaux par qPCR, puis dans deux environnements aquatiques grâce à une approche par epicPCR. L’epicPCR est méthode de biologie moléculaire permet de lier un fragment du gène codant pour l’ARNr 16S à un fragment d’intérêt, ici un fragment spécifique au gène traB des éléments SXT/R391. Ainsi, nous avons identifié une batterie d’hôtes environnementaux, encore jamais décrits à ce jour (eg Tolumonas auensis,), comme possible courroie de transmission environnementale des ICE SXT/R391 et de leurs gènes cargo. Ces données tendent à démontrer que, contrairement à ce qui prévaut dans la littérature, la conséquence de la dissémination des ICE SXT/R391 ne se limitent pas à une diffusion de l’antibiorésistance au sein des Vibrio, notamment Vibrio cholerae.Nous avons également identifié des molécules induisant l’expression de gènes de transfert de l’ICE SXTMO10 chez E. coli MG1656, évalué l’effet de plusieurs de ces molécules, dont la ciprofloxacine, sur la fréquence de transfert de l’élément in vitro, et suivi sa dissémination dans des conditions environnementales. Des expériences menées dans d’autres hôtes susceptibles d’héberger un ICE SXT/R391 dans l’environnement montrent des schémas de régulation différents allant de la perte217d’inductibilité à l’absence de transfert. Bien que relativement préliminaires, ces résultats indiquent que, dans le contexte d’une dissémination environnementale, le comportement des ICE SXT/R391 est relativement versatile en fonction de l’hôte qui les héberge.
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Cite

Véronica Roman. Rôle des éléments intégratifs conjugatifs de la famille d’ICE SXT/R391 dans la dissémination des gènes d’antibiorésistance en milieu aquatique. Génétique. Université de Lorraine, 2021. Français. ⟨NNT : 2021LORR0276⟩. ⟨tel-03684712⟩
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