Pets as the main source of two zoonotic species of the Trichophyton mentagrophytes complex in Switzerland, Arthroderma vanbreuseghemii and Arthroderma benhamiae

In cases of highly inflammatory dermatophytosis in humans, it is important to identify the possible source of animal transmission in order to prevent recurrence, family outbreaks or rapidly progressing epidemics. A survey of dermatophytes in pets during a 14-month period in Switzerland revealed, in addition to Microsporum canis, two different species of the Trichophyton mentagrophytes complex, Arthroderma benhamiae and Arthroderma vanbreuseghemii, all causing inflammatory dermatophytoses. Arthroderma benhamiae was only and frequently isolated from guinea pigs. Arthroderma vanbreuseghemii was isolated mainly from European short hair cats, but also from dogs and in one case from a pure-bred cat. Ninety-three percent of the cats carrying A. vanbreuseghemii were hunters and all had skin lesions. In contrast, cats with skin lesions that were strictly indoors were found to be almost exclusively infected by M. canis. Therefore, it can be suspected that infection with A. vanbreuseghemii occurred during hunting and that the natural source of this dermatophyte is either soil or an animal other than the cat, most probably a rodent.

Comprehensive analysis of proteins secreted by dermatophytes in a protein medium which to some extent mimic "in vivo" growth parameters

RESUME : Les dermatophytes sont les agents infectieux les plus fréquents responsables de la plupart des mycoses superficielles chez les humains et chez les animaux. Ces infections, dermatophytoses, également appelées tineas ou teignes, sont fréquentes et causent des problèmes de santé publique au niveau mondial. La capacité d'envahir et de progresser au sein des structures kératinisées est probablement liée à la sécrétion de différentes enzymes kératinolytiques, qui sont considérées comme la principale caractéristique liée à la pathogénicité de ces champignons. L'objectif de ma thèse a été premièrement de progresser dans l'identification et la caractérisation des nouvelles protéines sécrétées, afin de mieux comprendre a) la capacité globale des dermatophytes à envahir les structures kératinisées, et b) les différences dans la virulence et la spécificité d'hôte que présentent les espèces étudiées .Pour progresser dans l'identification et la caractérisation de ces nouvelles protéines, les secretomes de six espèces de dermatophytes (Trichophyton rubrum, Trichophyton violaceum, Trichophyton soudanense, Trichophyton equinum, Arthroderma vanbreuseghemii et Trichophyton tonsurans) ont été étudiés. Bien qu'il y ait un niveau globalement élevé de similitude entre les protéases sécrétées, les différentes espèces de dermatophytes sécrètent des profiles protéiques distincts lorsqu'elles sont cultivées dans les mêmes conditions de culture, et donc une signature spécifique a pu être associé à chaque espèce. Ces profiles ont été un outil avantageux pour identifier et cartographier les protéines orthologues aux six espèces et ont aussi permit la discrimination d'espèces très proches comme T. tonsurans et T. equinum qui ne peuvent pas être différenciées par l'ADN ribosomal. Ce travail également présente ce que l'on croit être la première identification global des protéines sécrétées par les dermatophytes dans des conditions de culture que incitent l'activité protéolytique extracellulaire. Ce catalogue de protéines, comprenant des endo- and exo- proteases, autres hydrolases, oxydoreductases et des protéines avec fonction inconnue, représente probablement le spectre d'enzymes qui permettent la dégradation des tissus kératinisés en composés qui peuvent être assimilés par le champignon. Les résultats suggèrent qu'un changement écologique pourrait être associé à une expression différentielle des gènes codant les protéines sécrétées, en particulier, les protéases, plutôt qu'à des divergences génétiques au niveau des gènes codant les protéines orthologues. Une sécrétion différentielle des protéines par les dermatophytes pourrait également être responsable de la variabilité inflammatoire qui causent ces agents infectieux chez les différents hôtes. Par conséquent, les protéines identifiées ici sont également importantes pour faire la lumière sur la réponse immunitaire de l'hôte au cours du processus infectieux. SUMMARY : Dermatophytes are the most common infectious agents responsible for superficial mycosis in humans and animals. Dermatophytoses, also called tineas or ringworm, are frequent and cause public health problems worldwide. The secretion of different keratinolytic enzymes is believed to be a key pathogenicity-related characteristic of these fungi. The aim of this work was first to progress in the identification and characterization of novel secreted proteins, in order to better understand a) the overall capability of dermatophytes to invade keratinised structures, and b) differences in virulence and host-specificity of the investigated species. To progress in the identification and characterization of novel proteins, the secretomes from Trichophyton rubrum, Trichophyton violaceum, Trichophyton soudanense, Trichophyton equinum, Arthroderma vanbreuseghemii and Trichophyton tonsurans were studied. Although there is a high global level of similarity among the secreted proteases, different dermatophyte species produce distinct patterns of proteins when grown in the same culture medium, and so a specific signature could be associated to each species. These patterns were useful to identify and map orthologous proteins among the six species, as well as to discriminate the closely related species T. tonsurans and T. equinum, which cannot be differentiated by ribosomal DNA. This work also presents the first in-depth identification of the major proteins secreted by dermatophytes growing under conditions promoting extracellular proteolytic activity. This catalogue of proteins, which include several endo- and exo- proteases, other hydrolases, oxydoreductases, and proteins of unknown function, probably represents the spectrum of enzymes that allow the degradation of keratinized tissues into compounds which can be assimilated by the fungus. The results suggest that ecological switching could be related to a differential expression of genes encoding secreted proteins, particularly, proteases, rather than genetic divergences of the genes encoding orthologous proteins. Differential secretion of proteins by Dermatophyte species could also be responsible for the variable inflammation caused by the infectious agent within the host. Therefore, the proteins here identified are also important to shed light into the immune response of the host during the infection process.

Characterization of a new potential virulence factor of Microsporum canis, the secreted subtilisin Sub6

Background: Microsporum canis is a dermatophyte responsible for cutaneous superficial mycoses in domestic carnivores and humans. The pathogenesis of dermatophytoses, including M. canis infections, remains poorly understood. Secreted proteases including members of the subtilisin family are thought to be involved in the infection process. In particular the subtilisin Sub6 could represent a major virulence factor.Objective: The aim of this work was to (i) isolate the M. canis SUB6 genomic DNA and cDNA (ii) produce Sub6 as a recombinant protease (rSub6) and (iii) produce a specific anti-Sub6 polyclonal serum. Material and methods: Genomic SUB6 was amplified by PCR using specific primers and M. canis IHEM 21239 DNA as a target. The SUB6 cDNA was obtained by reverse transcriptase (RT)-PCR using total RNA extracted from the same M. canis strain grown in liquid medium containing feline keratin as unique nitrogen source. Both SUB6 cDNA and genomic DNA were sequenced. The SUB6 cDNA was cloned in pPICZA to produce recombinant Sub6 (rSub6) in Pichia pastoris KM71. This protease rSub6 was produced in methanol medium at a yield of 30 mg ml)1 and purified by anion exchange chromatography using a DEAE-sepharose column. Polyclonal antibodies against purified rSub6 were produced in a rabbit using a standard immunization procedure with saponin as the adjuvant. Seventy days after the first immunization, serum was collected and IgG were purified by affinity chromatography.Results: The coding sequence for M. canis SUB6 from genomic DNA contains 1410 bp and 3 introns, while the cDNA contains a 1221 bp open reading frame. Deduced amino acid sequence analysis revealed that Sub6 is synthesized as a 406 amino acids preproprotein. The predicted catalytic domain has 286 amino acids, a molecular mass of 29.1 kDa and five potential N-glycosylation sites. SDS-PAGE of rSub6 revealed a single polypeptide chain with an apparent molecular mass of 37 kDa. Purified rabbit IgG were shown to be specific for Sub6 using ELISA.Conclusion: We have characterized for the first time Sub6 from a dermatophyte species as a recombinant secreted active enzyme and purified it until homogeneity. Active rSub6 and Sub6 specific antiserum will be used to further study the role of M. canis Sub6 protease in pathogenesis, notably the pattern of in vivo Sub6 secretion in different host species.

An outbreak of Arthroderma vanbreuseghemii dermatophytosis at a veterinary school associated with an infected horse.

We report a case of an outbreak of inflammatory dermatophytoses caused by Arthroderma vanbreuseghemii (formally Trichophyton mentagrophytes pro parte) that involved an infected horse, the owner and at least 20 students, staff and stablemen at a veterinary school in Bern (Switzerland) that presented highly inflammatory dermatitis of the body and the face. Transmission from human to human was also recorded as one patient was the partner of an infected person. Both the phenotypic characteristics and ITS sequence of the dermatophytes isolated from the horse and patients were identical, consistent with the conclusion that the fungus originated from the horse. Three infected persons had not been in direct contact with the horse. Although direct transmission from human to human cannot be ruled out, fomites were most likely the source of infection for these three patients. Inspection of the literature at the end of the nineteenth and beginning of the twentieth century revealed that this dermatophyte was frequently transmitted from horses to humans in contact with horses (stablemen, coachmen, carters and artillery soldiers). The rarity of the present case report at the present time is likely related to the transformation of civilisation from the nineteenth century to nowadays in Europe with the change of horse husbandry. In addition, the inadequate immune response of the horse and the high number of people in contact with it at the equine clinic may explain the exceptional aspect of this case report.

Identification des dermatophytes en cultures sur la base de leurs critères macroscopiques et microscopiques

Contexte : Les dermatophytes sont des champignons filamenteux parasites spécialisés qui dégradent les tissus kératinisés. Ils sont responsables de la plupart des mycoses de la peau, du cuir chevelu et des cheveux, et des ongles. Le choix du traitement des dermatophytoses dépend des symptômes et du dermatophyte incriminé parmi une quinzaine d'espèces possibles. L'identification des dermatophytes se fait en général sur la base des caractères macroscopiques et microscopiques des cultures. L'identification est parfois difficile ou reste incertaine car il peut y avoir des variations d'un isolat à l'autre au sein d'une même espèce. Cependant, les espèces sont facilement identifiées sur la base de séquences d'ADN. En pratique, des séquences d'ADN ribosomique suffisamment polymorphes sont le plus souvent utilisées pour discriminer les espèces de dermatophytes. Des méthodes spécialisées et sophistiquées telles que les séquences d'ADN et la spectrométrie de masse sont de plus en plus proposées dans la littérature pour identifier les dermatophytes. Toutefois, ces méthodes ne peuvent pas être utilisées directement par un médecin dans un cabinet médical. C'est pourquoi des méthodes plus simples basées sur l'observation de caractères phénotypiques des champignons en culture ne devraient pas être abandonnées. Objectif : Etablir une clé d'identification dichotomique se basant sur des caractères macroscopiques et microscopiques permettant une identification fiable du dermatophyte par la culture. Des clés d'identification des espèces seront élaborées et testées pour leur validation en parallèle avec leur identification par des méthodes de Biologie Moléculaire. Créer un outil simple qui pourra être utilisé au laboratoire par des médecins ou des biologistes non spécialisés en mycologie pour identifier les dermatophytes sans avoir recours à une technologie sophistiquée. Méthodes : Inventaire des espèces isolées de 2001 à 2012 au laboratoire de dermatologie du CHUV. Inventaire des caractères phénotypiques permettant de caractériser chaque espèce. Création d'un système dichotomique sur la base des caractères phénotypiques pour séparer et identifier les espèces (clé d'identification des espèces). Résultats attendus : Les résultats attendus sont définis au niveau des objectifs. L'outil doit être accessible pour des personnes inexpérimentées qui pourront alors identifier les dermatophytes. Plus-value : Les dermatophytoses sont fréquemment diagnostiquées. Cet outil est destiné à tous les dermatologues installés et au personnel de laboratoire qui ne sont pas nécessairement spécialisés en la matière.