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Yueying Zhu (équipe IIP) a le plaisir de vous convier à sa soutenance de thèse intitulée "Identification et caractérisation de déterminants moléculaires de virulence impliqués dans l’acquisition du fer chez Flavobacterium psychrophilum".

La soutenance aura lieu le lundi 12 décembre 2022 à 14H00 dans l'amphithéâtre Jacques Poly du bâtiment 440 à l’INRAE de Jouy-en-Josas. 

Cette thèse a été réalisée sous la direction de Tatiana Rochat et d'Eric Duchaud dans l’unité VIM.

Le jury sera composé de :
Mirjam CZJZEK - Directeure de Recherche, CNRS et Sorbonne Université, Station Biologique de Roscoff - Rapporteur
Ségolène CALVEZ - Maîtresse de conférences, ONIRIS/Ecole Nationale Vétérinaire de Nantes - Rapporteur
David PÉREZ-PASCUAL - PhD, Institut Pasteur - Examinateur
Isabelle GUENAL - Professeure, UVSQ/EPHE - Examinatrice
Eric DUCHAUD - Directeur de Recherche, INRAE - Directeur de thèse
Tatiana ROCHAT - Chargée de Recherche, INRAE - Encadrante de thèse

La soutenance de thèse se déroulera en français.

Résumé : Les maladies infectieuses sont un frein majeur au développement raisonné de l’aquaculture. Flavobacterium psychrophilum (Fp) est l’agent responsable de la flavobactériose, une maladie affectant les poissons d’eau douce, essentiellement les salmonidés, associée à des mortalités élevées et d’importantes pertes économiques dans le monde. La maladie se caractérise par une destruction des tissus et une septicémie hémorragique, dont le contrôle s’appuie sur l’antibiothérapie susceptible de provoquer des risques environnementaux comme le développement et la dissémination de bactéries résistantes. Pour développer des mesures spécifiques contre les infections à Fp, une compréhension approfondie du processus infectieux ainsi que des mécanismes de virulence sont nécessaires. Si l’identification et la caractérisation phénotypique des isolats cliniques de Fp sont bien décrites dans la littérature, les facteurs moléculaires impliqués dans la virulence sont peu connus. Des difficultés liées à l’identification de gènes de virulence candidats et le manque d’outils génétiques constituent les principaux facteurs qui ont freiné cette recherche. Les objectifs de mon projet de thèse étaient d’identifier des gènes impliqués dans la virulence afin de mieux caractériser au niveau moléculaire le processus infectieux chez la truite arc-en-ciel, un hôte naturel de Fp. Le processus infectieux a tout d’abord été caractérisé grâce à l’analyse simultanée du profil d’expression des gènes de la bactérie et de son hôte par des expériences de Dual RNA-seq à partir d’organes infectés. Ces travaux ont permis d’identifier des gènes bactériens surexprimés in vivo qui pourraient jouer un rôle important dans la pathogenèse et les interactions hôte-pathogène. Dans un deuxième temps, certains ont été caractérisés par des approches de mutagénèse et de caractérisation des mutants obtenus. Des travaux précédents avaient suggéré que les capacités protéolytiques, hémolytiques et d’adhérence de Fp étaient associées à la pathogénicité. La croissance de cette bactérie dépend aussi de la disponibilité en fer et ses capacités à acquérir ce métal pourraient être un élément majeur pour la colonisation de l’hôte. Deux systèmes de transport prédits comme impliqués dans l’acquisition de l’hème ont été caractérisés in vitro et in vivo dans un modèle d’infection expérimentale chez la truite arc-en-ciel. Nous montrons que ces systèmes sont non redondants et contribuent tous deux à la virulence bactérienne. Le système Hfp permet de capturer le fer nutritif en condition de carence, alors que le système BfpR est actif en présence de fortes quantités d’hémoglobine. Le mutant bfpR présentant des phénotypes pléiotropes, des analyses approfondies ont été réalisées incluant des analyses transcriptomiques ainsi que l’identification et la caractérisation de suppresseurs afin de mieux comprendre son rôle dans l’adaptation bactérienne à un environnement contenant des quantités élevées d’hémoglobine, condition rencontrée lors de l’infection. 

Abstract: Infectious diseases are a major obstacle to the sustainable development of aquaculture. Flavobacterium psychrophilum (Fp) is the causative agent of flavobacteriosis, a disease affecting freshwater fish, essentially salmonids, associated with high mortalities and significant economic losses worldwide. The disease is characterized by tissue destruction and hemorrhagic septicemia. The disease control relies on antibiotics causing environmental risks such as the development and dissemination of antibiotic-resistant bacteria. To develop specific measures against Fp infections, a deep understanding of the infectious process as well as the mechanisms of pathogenicity is required. Although the identification and phenotypic characterization of clinical isolates of Fp are well described in the literature, the molecular factors involved in virulence are yet poorly known. Difficulties in identifying candidate genes potentially involved in bacterial virulence and the lack of efficient genetic tools to manipulate the bacterium are the main factors that hinder research on these aspects. The objectives of my thesis were to identify genes involved in virulence in order to better characterize at the molecular level the infectious process in rainbow trout, a Fp natural host. First, the infectious process was characterized thanks to the simultaneous analysis of the gene expression profiles of the bacterium and its host by Dual RNA-seq experiments from infected organs. This work allowed the identification of bacterial genes up-regulated in vivo that may be important for pathogenesis and host-pathogen interactions. Some were then characterized using mutagenesis and phenotyping of mutants. Previous studies proposed that proteolytic, hemolytic, and adhesion abilities of Fp were associated with pathogenicity. The growth of this bacterium also depends on the availability of iron and its ability to acquire this metal could be a major element for host colonization. Two transport systems predicted to be involved in heme acquisition were characterized in vitro and in vivo in an experimental infection model in rainbow trout. We show that these systems are non-redundant and both contribute to bacterial virulence. The Hfp system allows to capture iron when scarcely available, whereas BfpR acts in the presence of high amounts of hemoglobin. The bfpR mutant presents pleiotropic phenotypes, in-depth analyzes were then carried out including transcriptomic analyses as well as identification and characterization of suppressors in order to better understand the role of BfpR in bacterial adaptation to environments containing large amounts of hemoglobin, a condition encountered during infection.