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

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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 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 ...

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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 Projetdethèse2010• Directiondethèse:PascalSimonet,directeurderechercheauCNRS• Collaborations:LaboratoireAmpère:Prof.TimothyM.Vogel(projetANRMetasoil),DrJean‐MichelMonier(projetADEME,Générique).ProjetAFSSET(soumis):PrAntoineAndremont(hôpitalBichat,Paris)ProjetADEME‐Générique(financé):DrEmilieGardeur‐Algros(IPL,Nancy)PrDominiqueSchneider(UJF,Grenoble)• Titredelathèse:Etudedelaprévalence,deladiversitéetdespotentialitésdedisséminationdesgènesderésistanceàdesantibiotiquesdanslessolssousdeuxconditionsenvironnementalesextrêmesvis‐à‐visd’uneexpositionàdesantibiotiques.• Contextescientifique:LʹhistoiredelʹHommesecaractériseparunebataillecontinuellecontrelesmicroorganismesàlʹoriginedʹinfectionsetdemaladies.Iln’estnulbesoinderappelericil’apportdesantibiotiquesdanslaluttecontrelesmaladiesinfectieuses,cesmoléculesconstituantunedesdécouvertesfondamentalesduXXèmesiècle.Lavictoireliéeàladécouvertedesantibiotiquesnʹacependantétéquedecourtedurée,remiseencauseparlarapiditéaveclaquellelesbactériessesontadaptées,l’acquisitiondemulti‐résistancesparnombred’entreeuxétantenpassedecomplètementmodifierlerapportdeforceentrelemicrobeetl’homme.Lesdéterminantsderésistancesesontprogressivementdiversifiéset,dufaitdeleurlocalisationfréquentesurdesélémentsgénétiquesmobiles,sesontrapidementdisperséspartransferthorizontalentrebactéries.Desdonnéesscientifiquesrécentesconvergentpourprésenterlesbactériesdusolcommeleréservoiràpartirduquellesgènesderésistanceseraienttransmisauxbactériespathogènesdel’hommeetdesanimaux.Lagrandemajoritédesantibiotiquesprescritsaujourd’huienmédecinehumaineetvétérinairetrouventleuroriginechezlesbactériesisoléesdusol.Eneffet,cesmoléculesconstituentpourlesgermesproducteursunarsenalchimiquequileurpermetd’accroîtreleurvaleuradaptativevis‐à‐visdesautresmicroorganismes,enleurpermettantd’éliminerPascal SIMONET Ampère  EcoleCentrale de Lyon– 36, Av. Guy de Collongue  69134 Ecully cedex  France Tél : +33 (0) 4 72 18 60 92Fax :+33 (0) 4 78 43 37 17email : pascal.simonet@eclyon.fr http://www.amperelab.fr

« Environmental Microbial Genomics »Group deleurentourageimmédiatd’autresorganismescompétiteurspourlesmêmesressourcesnutritives.Inévitablement,desmécanismesderésistancesesontdéveloppés,déjàparlesgermesproducteurspours’immunisercontreleursproprescomposésmaisaussipard’autresbactériespouréchapperàl’agressionchimique.Lalocalisationdecesmécanismesderésistancesurdesplasmides,destransposons,desséquencesd’insertionetleurregroupementauseindestructuresappeléesintégronsetsuper‐intégronsleurassureunpotentieldedispersionredoutablementefficaceauseindelamicroflore(Mazel,2006;Walsh,2006).• Objectifsdelathèse:L’objectifdelathèseviseraàétudierlaprévalenceetladiversitédesgènesderésistanceàdesantibiotiquesdanslessolsetdedéfinirlespotentialitésdecesdéterminantsgénétiquesàêtretransférésparmilamicroflore,notammentsousl’influencedel’activitéhumaine.Pourrépondreàcesquestions,deuxsituationsextrêmesconcernantl’activitéhumaineserontprisesencompte:Leprojetdethèsetireraprofitdel’existence,enSud‐Guyane,duvillageamérindiendeTrois‐ Sauts,isoléaucœurdelaforêtamazoniennequisertdesiteexpérimentalàuneétudeglobalesurl’écologiedelarésistanceauxantibiotiquesdansdifférentsécosystèmes(hommes,animauxdomestiquesetsauvages,eaux,solsetc.)(projetsoumispourfinancementàl’AFSSET).L’intérêtdecesitetientaufaitquelescinqàsix‐centamérindiensWayampisédentairesquiyviventselonunmodetraditionnel,avecuntrèsfaibleapportalimentaireextérieurontétésoignéspardestraitementsantibiotiquesparfaitementrépertoriésetrapportésdansdescarnetsdesantéindividuels.Cettesituationpermettradedéterminerl’état«naturel»delamicrofloretelluriquedanscertainséchantillonsdesoldelaforêtnonsoumisàunepressionantibiotiqued’origineanthropiqueencomparantceséchantillonsàceuxprélevésàl’intérieurduvillageoùunusagemaitrisédecertainesmoléculesantibiotiquesbienidentifiéesaétéréalisé.Lasecondesituationextrêmeétudiéeconcernedessolseuropéensconcernésparl’amendementenpleinchampparlesdéjectionsd’animauxdefermestraitéspardesantibiotiques(Projetfinancéparl’ADEME).Cespratiquesagricolessonteneffetsusceptiblesdemodifierlastructuredescommunautésbactériennesdusoletleniveauduréservoirdegènesderésistancedufaitqu’ellesreprésententunevéritableinoculationdusolparlessouchesbactériennesdutractusdigestifquiontrésistéauxtraitementsantibiotiquesappliquésauxanimaux.L’effetpotentieln’estcependantpaslimitéàcetteinoculationmaisdoitaussiconsidérerl’apportdemoléculesantibiotiquesquereprésentel’amendementpardesdéjectionspotentiellementcontaminéesparcesmoléculesbio‐activesquiontétéexcrétéesdanslesurineset/oulesfècesdesanimaux.Pascal SIMONET Ampère  EcoleCentrale de Lyon– 36, Av. Guy de Collongue  69134 Ecully cedex  France Tél : +33 (0) 4 72 18 60 92Fax :+33 (0) 4 78 43 37 17email : pascal.simonet@eclyon.fr http://www.amperelab.fr

« Environmental Microbial Genomics »Group • Approchesméthodologiques:Cestravauxvisantàaccroîtrelesconnaissancessurlesdéterminantsgénétiquescodantlarésistanceàdesantibiotiquesdanslesbactériesdusol,entermesdeprévalence,dediversitéetdepotentialitésdedisséminationhorizontaleserontabordés,pourchacunedessituationsenvironnementalesétudiéesparuneapprochemétagénomique.Celle‐ciseraappliquéeauxéchantillonsdesolprovenantdirectementduterrainmaiségalementdeceuxissusdemicrocosmesdesolensemencésaulaboratoire,soitpardessolutionsd’antibiotiques,soitpardeséchantillonsdefumiersprélevésdanslesfermes,avantd’êtreincubésaulaboratoiresurdespériodesdetempsallantjusqu’àdeuxannées.Pourcefaire,lesoldelastationagronomiquedeRothamstedserautilisédufaitdestravauxsystématiquesdeséquençagedumétagénomeactuellementencours(projetMetasoil,coordinationTMVogel,Ampère)quifournirontunebasepourlesétudesd’évolutiondelacommunautébactérienneetdespopulationsrésistantesauxmoléculesétudiées.Adifférentstemps(0,1mois,6moiset24mois)seronteffectuésenparallèleladéterminationdesconcentrationsdesmoléculesd’antibiotiquespardosagechimique(collaborationavecIPL,Nancy,projetADEME),l’inventairedesgènesderésistanceàdesantibiotiquesetdesséquencesd’ADNflanquantesetla«description»delastructuredescommunautésbactériennesentermesdeniveauxpopulationnelsatteintsparplusieursmilliersdebactériescibles.• Résultatsattendus:Lesrésultatsgénéréslorsdecestravauxdevraientconduireàcompléterlacartegénomiquedesprocessusderésistanceenrévélantdesgènesaccroissantlavaleuradaptativedeleurhôtebactérienprincipalementdanslesconditionsdeconcentrationélevéeduproduitetencomparantauxsituationsoùl’influenceanthropiqueestnulleoutrèscontrôlée.Ilsdevraientaussipermettrededéfinirs’ilestpossiblededétecterenconditionsdelaboratoire(microcosmes)oudeterrain(GuyaneouEurope)lamiseenplacedansletempsdeprocessusévolutifsetadaptatifsbactériensspécifiquementliésautransferthorizontal.• Compétencesducandidatrequises:Microbiologie,Ecologiemicrobienne,biologiemoléculaire(phylochips,qPCR),génomique,bio‐informatique,bio‐statistique.

Pascal SIMONET Ampère  EcoleCentrale de Lyon– 36, Av. Guy de Collongue  69134 Ecully cedex  France Tél : +33 (0) 4 72 18 60 92Fax :+33 (0) 4 78 43 37 17email : pascal.simonet@eclyon.fr http://www.amperelab.fr

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