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Salma Hachfi de l'équipe BES soutiendra sa Thèse Mercredi 16 Mars à 14h :

"Destin et comportement des spores du groupe Bacillus cereus chez la drosophile et la souris"

devant le jury composé de :

Présidente du jury :                      

Christine Coustau

Rapporteurs:                    

Bruno Lemaitre
Phillipe Gérard                                

Examinateur:

Bernard Charroux  

Directeur/trice de Thèse :

Armel Gallet
Laurent Boyer

Résumé :

Le groupe Bacillus cereus (B. cereus) regroupe des bactéries Gram-positives issues de l’environnement. Ces bactéries sont capables de sporuler quand les conditions sont défavorables. Les membres de ce groupe peuvent être impliqués dans des intoxications alimentaires représentant ainsi la troisième cause d'intoxication alimentaire en Europe et la deuxième en France. L’espèce B. thuringiensis (Bt) appartient au groupe B. cereus et se caractérise par la production de cristaux parasporaux contenant des toxines Cry insecticides avec une forte spécificité d’action. Ainsi, les spores et les cristaux de Bt sont utilisés comme bioinsecticides pour lutter spécifiquement contre les larves de lépidoptères ravageurs. Une fois les spores et les cristaux ingérés par les larves de lépidoptères, les toxines Cry contenues dans le cristal sont libérées et détruisent l'épithélium intestinal. Ensuite, le passage et la germination des spores dans l'hémolymphe entraînent une mort rapide du ravageur par septicémie. L’utilisation accrue de ces bioinsecticides Bt pose la problématique des risques engendrés sur les organismes non ciblés.

En utilisant le modèle Drosophila melanogaster (un organisme non-cible de Bt), il a été montré que les formes végétatives de Bt sont rapidement éliminées de l'intestin. Cette élimination est due à l'activation de la réponse immunitaire innée locale. Cependant, des études disparates suggéraient que les spores de Bt pouvaient persister dans les intestins des mammifères. Afin d’étudier le comportement des spores dans l'intestin des organismes non ciblés et l’implication de la réponse immunitaire innée, j’ai utilisé deux modèles de laboratoire : Drosophila melanogaster et la souris. En premier lieu, j'ai pu montrer qu’après une ingestion ponctuelle, les spores persistent jusqu'à 10 jours dans l'intestin moyen des drosophiles et au moins 5 jours dans l’intestin grêle des souris. Ce résultat m’a conduit à étudier le devenir de ces spores dans l’intestin. J'ai ainsi montré, par une approche en microscopie à fluorescence sur intestins entiers, que les spores s'accumulaient et germaient préférentiellement dans les parties postérieures de l’intestin moyen de drosophile et de l’intestin grêle de souris. J’ai ensuite confirmé ces résultats qualitatifs par une approche quantitative en dénombrant spores et bactéries végétatives dans les différentes régions de l’intestin. Ainsi, toutes mes données suggèrent que la réponse immunitaire innée au niveau de la région postérieure de l’intestin moyen/grêle est inefficace pour éliminer rapidement les spores et les bactéries germées. J'ai enfin montré que de nombreuses spores du groupe B. cereus, autre que Bt, se comportaient de la même manière.

Dans l'intestin moyen de la drosophile, la réponse immunitaire innée est localisée principalement dans les régions antérieures et se manifeste par une production d’espèces réactives de l’oxygène et de peptides antimicrobiens (PAMs). Mes résultats montrent que les spores n’induisent pas de réponse immunitaire intestinale. Etonnamment, j’ai même observé que la production de PAMs était réprimée. J’ai ensuite démontré que l’ingestion de spores induit l’expression de gènes codant pour des régulateurs négatifs (PGRP-SC1, -SC2 et -LB) de la réponse immunitaire innées au niveau intestinal. Enfin, en utilisant des combinaisons de mutants des deux voies de signalisation immunitaires, Imd et Toll, j’ai pu caractériser pour la première fois leur coexistence dans l'intestin moyen de la drosophile.

Dans un second temps, je me suis intéressée à la réponse inflammatoire induite par Bt en utilisant les macrophages de souris qui jouent un rôle prépondérant dans la mise en place d’une réponse immunitaire cellulaire. L'activation du complexe cytoplasmique, l'inflammasome NLRP3, a été identifié comme réponse inflammatoire importante des macrophages. J’ai montré que suite à l’infection des macrophages par les cellules végétatives, ces dernières étaient rapidement phagocytées, cette phagocytose permettant l’activation de l’inflammasome NLRP3. A l'inverse, j’ai montré que, bien que les spores soient phagocytées, aucune réponse inflammatoire n’est induite. Ces spores persistent alors dans les macrophages.

Mes travaux apportent des données scientifiques quant au comportement et au devenir des spores de Bt dans l'intestin d'organismes non-cibles et aiderons les autorités de Sécurité Alimentaire à mettre en place des mesures pour améliorer l'utilisation des biopesticides Bt afin de limiter leurs effets non intentionnels.

Mots Clefs : Le groupe Bacillus cereus, drosophile, souris, spores, réponse immunitaire innée