Étude des microbiotes endogènes et exogènes de patients atteints de maladie respiratoire chronique - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2019

Assessment of endogenous and exogenous microbiotas of patients with chronic respiratory disease

Étude des microbiotes endogènes et exogènes de patients atteints de maladie respiratoire chronique

Résumé

The microorganisms, some of which preceded us billions of years ago, have been identified from the North Pole to the bottom of the ocean until in the atmosphere. The advent of High Throughput Sequencing (HTS) technologies has facilitated the discovery and study of these microbial communities, including the human body. Thus, the human body appears to be composed of ten times more microorganisms than its own cells. Notably, the intestinal microbiota is one of the most investigated; it is composed of a significant biomass. In contrast, studies on the pulmonary microbiota are only in their early stages, particularly in the context of chronic respiratory diseases (CRD). While until recently lungs were considered as sterile organs, they are now found to be composed of a poly-microbial community of bacteria, viruses, phages and fungi. In the case of CRD, such as asthma and cystic fibrosis studied in this PhD work, the composition of the pulmonary microbiota determined by NGS appears to correlate with the clinical course of the patients.In cystic fibrosis (the most common genetic disease in the Caucasian population) and asthma (a multifactorial disease attributed to environmental factors associated with a genetic predisposition which knows a constantly increasing prevalence), changes in abundance and diversity (known as dysbiosis) of bacterial communities (endogenous microbiota) are well documented. However, the study of endogenous mycobiota (fungal community that resides into the lungs) remains much less investigated. Indeed, it presents methodological challenges inherent to its very low biomass, but also to the structure of fungi wall.In addition, very few information exits on the relationship between the endogenous pulmonary microbiota of patients and the corresponding indoor environment (or exogenous microbiota), whereas this specific fungal exposure represents a known risk factor for the development of a CRD. The study of such microbial exposome also presents methodological challenges, in terms of sampling and characterization of the microbial communities that are also of low biomass.The main objective of this work was initially to optimize mycobiota analysis, using an artificial fungal community from the extraction steps to the selection of the most efficient fungal targets to perform targeted metagenomics in cystic fibrosis and asthma context. Concerning the study of the microbial exposome, the evaluation of a device for the collection of microorganisms present in the patient's indoor environment was developed during this work in order to provide an optimized, standardized, and scientifically relevant tool.Secondly, the NGS characterization of endogenous microbiota and mycobiota of cystic fibrosis patients was investigated by taking into account their clinical state, in particular the existence of a pulmonary exacerbation. Correlations involving fungal genera known to be medically relevant such as Aspergillus, Scedosporium and Candida have been identified by focusing on the inter-kingdom network between bacteria and fungi identified in patients. It allowed us to confirm (from our experimental data) the role of the endogenous mycobiota in the ecological model “Climax / Attack" adapted to cystic fibrosis. [...]
Du pôle nord au fin fond des océans jusque dans l’atmosphère, des microorganismes, qui nous ont précédé pour certain il y a des milliards d’années, ont été identifiés. L’avènement des technologies de séquençage haut débit (NGS) a facilité la découverte et l’étude de ces communautés microbiennes issues de divers milieux, dont le corps humain. Ainsi, le corps humain apparait composé de dix fois plus de microorganismes que de ses propres cellules. Le microbiote intestinal, de biomasse importante, est l’un des plus étudiés. En revanche, les études portant sur le microbiote pulmonaire n’en sont qu’à leurs prémisses, en particuliers dans le cadre de maladies respiratoires chroniques (MRC). Alors que les poumons étaient jusque très récemment considérés comme stériles, ils s’avèrent être composés d’une communauté poly-microbienne constituée de bactéries, de virus, de phages et de micromycètes. Dans le cas des MRC, comme l'asthme et la mucoviscidose étudiés dans ce travail, la composition du microbiote pulmonaire déterminée par NGS semble corrélée à l’évolution clinique des patients.Dans la mucoviscidose (maladie génétique la plus fréquente dans la population caucasienne) comme dans l’asthme (une pathologie multifactorielle attribuée à des facteurs environnementaux associés à une prédisposition génétique qui connait une prévalence en constante augmentation), les modifications en abondance et diversité (ou dysbiose) des communautés bactériennes (microbiote endogène) sont bien documentées. Cependant, l’étude du mycobiote endogène (des communautés de micromycètes au niveau pulmonaire) reste beaucoup moins réalisée. En effet, cette étude du mycobiote présente des défis méthodologiques inhérents à sa très faible biomasse, mais aussi à la structure même de la paroi des champignons.De plus, peu d’informations existent sur les relations entre ce microbiote pulmonaire endogène et celui de l’environnement immédiat des patients (microbiote exogène ou exposome), alors que cet exposome microbien en particulier fongique représente un facteur de risque connu de développement d’une MRC. L’étude de l’exposome microbien présente un challenge méthodologique, en termes d’échantillonnage et de caractérisation des communautés microbiennes qui sont aussi de faible biomasse.L’objectif de ce travail était dans un premier temps d’optimiser l’analyse du mycobiote, à partir de communautés artificielles de micromycètes depuis l’étape d’extraction jusqu’à la sélection des cibles les plus efficientes pour une approche de métagénomique ciblée appliquée à l’étude du mycobiote dans la mucoviscidose et l’asthme. Concernant l’étude de l’exposome microbien, l’évaluation d’un dispositif de recueil des microorganismes présents dans l’environnement intérieur des patients a fait l’objet d’un développement durant ce travail de thèse ; ceci afin de mettre à disposition de la communauté scientifique un outil optimisé et standardisé.Dans un second temps, les microbiotes et mycobiotes endogènes de patients atteints de mucoviscidose, caractérisés par NGS ont été analysés en prenant en compte l’état clinique des patients, notamment l’existence d’une exacerbation pulmonaire. En s’intéressant aux interactions interrègnes entre les bactéries et les micromycètes identifiés chez ces patients, des corrélations impliquant des genres fongiques connus comme pathogènes et pouvant être responsable de colonisation et/ou infections tel qu’Aspergillus, Scedosporium et Candida ont été mises en évidences. Ceci a permis pour la première fois de confirmer (à partir de nos données expérimentales) la place du mycobiome endogène dans le modèle écologique « Climax/Attack » adapté à la mucoviscidose. [...]
Fichier principal
Vignette du fichier
VANDENBORGHT_LOUISE-EVA_2019.pdf (4.06 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03112231 , version 1 (16-01-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03112231 , version 1

Citer

Louise-Eva Vandenborght. Étude des microbiotes endogènes et exogènes de patients atteints de maladie respiratoire chronique. Médecine humaine et pathologie. Université de Bordeaux, 2019. Français. ⟨NNT : 2019BORD0410⟩. ⟨tel-03112231⟩

Collections

STAR U-BORDEAUX
412 Consultations
431 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More