Mots-Clés

bioinformatique Salmonella poulet métagénomique métatranscriptomique

Description

La salmonellose, pathologie causée par la bactérie Salmonella, est importante du fait des pertes économiques qu’elle cause à l’industrie alimentaire et de la menace qu’elle fait peser sur la santé humaine. En effet Salmonella est la seconde cause de maladies humaines d’origine alimentaire, entraînant une mortalité substantielle. En fonction de l’hôte et du phénotype, Salmonella a la capacité de causer un large spectre de maladies allant de l’infection systémique létale à l’infection asymptomatique. Chez le porc et le poulet, Salmonella peut induire une infection systémique potentiellement létale ou une gastroentérite, mais induit fréquemment du portage asymptomatique.

Parmi les souches de Salmonella circulant chez les porcs, le variant monophasique de Salmonella Typhimurium est d’un intérêt sanitaire particulier. En effet il est issu d’un clade de Salmonella présentant de multiples résistances aux antibiotiques. Le variant monophasique de Salmonella Typhimurium est à l’origine d’un épisode épidémique démarré en 2006 et toujours en cours chez les porcs de Grande Bretagne et au-delà.

La dynamique de transmission de Salmonella, comme d’autres agents pathogènes, repose notamment sur les individus dits « super excréteurs ». Ces animaux, qui excrètent de haut niveaux de bactéries sont non seulement responsables de la plupart des contaminations de leurs congénères, et peuvent donc également contaminer les produits carnés au moment de l’abattage. La compréhension et le contrôle de la super-excrétion sont donc des clés pour garantir la qualité des produits de la filière.

D’après les connaissances sur les interactions hôte/Salmonella obtenus en modèle murin de gastroentérite, le pathogène utilise ses facteurs de virulence pour modifier l’écosystème intestinal. En résumé, après l'infection, l'invasion tissulaire est détectée par le système immunitaire inné, entraînant une augmentation des accepteurs d'électrons dérivés de l'hôte dans la lumière intestinale liés à la réponse inflammatoire. En particulier, les espèces réactives de l'oxygène (ROS) sont responsables de l'appauvrissement des bactéries productrices de butyrate. De plus, l'inflammation favorise une activité métabolique au sein de l'épithélium conduisant à la production d'oxygène et de lactate. À leur tour, ces métabolites favorisent l'expansion de Salmonella et d'Enterobacterales endogènes associées, qui rivalisent pour la suprématie dans la nouvelle niche nutritive (PMID:33361269).

Ce processus a été en partie mis en évidence dans une étude précédente de Kempf et al. (PMID: 36629432). Dans ce travail, des porcs ont été infectés expérimentalement par le variant monophasique de Salmonella Typhimurium. La réponse immunitaire a été étudiée en utilisant les niveaux d'expression des gènes immunitaires; la composition du microbiote intestinal a été caractérisée par metabarcoding. Les analyses des données ont révélé que la réponse inflammatoire était d'abord modifiée, puis la composition taxonomique et les fonctions du microbiote intestinal étaient altérées, et enfin un pic d'excrétion de Salmonella était observé (ces différences étant exacerbés chez les porcs super-émetteurs). Ainsi, les observations faites dans ce modèle soutiennent chez une espèce de rente ce qui est actuellement connu sur l'infection par Salmonella en modèle murin de gastroentérite (c'est-à-dire chez des souris avec un microbiote intestinal modifié par des antibiotiques).

En tant que suite à cette étude, les mécanismes sous-jacents à la super-excrétion et à la faible excrétion de Salmonella doivent encore être étudiés. En particulier, une excrétion plus élevée ou plus faible devrait impliquer des différences quantitatives et/ou qualitatives dans l'ingénierie de l'écosystème par le pathogène. En particulier, nous pensons que les fonctions du microbiote intestinal, avant et après l'infection, devraient différencier les porcs présentant des niveaux d'excrétion contrastés.

Dans un premier temps l’étudiant se familiarisera avec les outils de traitement des données métagénomiques issues du matériel collecté dans l’étude de Kempf et al. (PMID: 36629432). L’ADN total, extrait et séquencé préalablement au stage, sera ainsi analysé par l’étudiant à l’aide de ces outils. L’analyse des patrons d’expression des gènes du microbiote intestinal (métatranscriptomique) sera réalisée par le prestataire à la suite du séquençage. Les données omiques produites seront ainsi disponibles pour l’étudiant. L’étudiant réalisera l’intégration des résultats acquis en métagénomique avec ces données métatranscriptomiques afin notamment de dégager les relations entre abondances des fonctions apportées par le microbiote et leur niveau d’expression.

Ce stage sera réalisé en co-supervision avec Florian Plaza-Oñate (MetaGenoPolis) basé à l’INRAE de Jouy-en-Josas.