Identification et caractérisation de gènes chez Salmonella enterica sérovar Typhi impliqués dans l’interaction avec les macrophages humains.

Le genre bactérien Salmonella regroupe plus de 2500 sérovars, mais peu sont responsables de pathologies humaines. Salmonella enterica sérovar Typhi (S. Typhi) est reconnu pour son importance médicale à travers le globe. S. Typhi cause la fièvre typhoïde chez l’Homme, une maladie infectieuse létale caractérisée par la dissémination systémique de la bactérie vers des organes du système réticulo-endothélial. La fièvre typhoïde représente un fardeau pour la santé mondiale, notamment auprès des pays en développement où les conditions sanitaires sont désuètes. La situation se complique davantage par l’apparition de souches résistantes aux antibiotiques. De plus, les deux vaccins licenciés sont d’efficacité modérée, présentent certaines contraintes techniques et ne sont pas appropriés pour les jeunes enfants et nourrissons. La phase systémique de l’infection par Salmonella repose sur sa survie dans les macrophages du système immunitaire. Dans ce compartiment intracellulaire, la bactérie module les défenses antimicrobiennes grâce à de multiples facteurs de virulence encodés dans son génome. Les mécanismes moléculaires sollicités sont complexes et finement régulés. Malgré les progrès scientifiques réalisés précédemment, plusieurs incompréhensions persistent au sujet de l’adaptation de ce pathogène dans les macrophages de l’hôte. Pour mieux concevoir les déterminants génétiques de S. Typhi impliqués dans l’interaction avec ces cellules, une stratégie de sélection négative a été appliquée afin de vérifier systématiquement l’effet direct des gènes pendant l’infection. En premier temps, une librairie de mutants par transposon chez S. Typhi a été créée pour l’infection de macrophages humains en culture. Après 24 heures d’infection, la présence des mutants fut évaluée simultanément par analyse sur des biopuces de Salmonella. Au total, 130 gènes ont été sélectionnés pour leur contribution potentielle auprès des macrophages infectés. Ces gènes comptaient des composantes d’enveloppe bactérienne, des éléments fimbriaires, des portions du flagelle, des régulateurs, des facteurs de pathogenèse et plusieurs protéines sans fonction connue. En deuxième temps, cette collection de gènes a dirigé la création de 28 mutants de délétion définie chez S. Typhi. Les capacités d’entrée et de réplication intracellulaire de ces mutants au sein des macrophages humains ont été caractérisées. D’abord, les macrophages ont été co-infectés avec les mutants en présence de la souche sauvage, pour vérifier la compétitivité de chacun d’eux envers cette dernière. Ensuite, les mutants ont été inoculés individuellement chez les macrophages et leur infectivité fut mesurée comparativement à celle de la souche sauvage. Sommairement, 26 mutants ont présenté des défauts lorsqu’en compétition, tandis que 14 mutants se sont montrés défectueux lorsque testés seuls. Par ailleurs, 12 mutants ont exposé une déficience lors de l’infection mixte et individuelle, incluant les mutants acrA, exbDB, flhCD, fliC, gppA, mlc, pgtE, typA, waaQGP, STY1867-68, STY2346 et SPI-4. Notamment, 35 nouveaux phénotypes défectueux d’entrée ou de survie intracellulaire chez Salmonella ont été révélés par cette étude. Les données générées ici offrent plusieurs nouvelles pistes pour élucider comment S. Typhi manipule sa niche intracellulaire, menant à l’infection systémique. Les gènes décrits représentent des cibles potentielles pour atténuer la bactérie chez l’humain et pourraient contribuer au développement de meilleures souches vaccinales pour immuniser contre la fièvre typhoïde.

Production and immunogenicity of selected proteins of Salmonella Enteritidis

Au cours des dernières années, Salmonella Enteritidis est devenus les sérotypes les plus souvent isolés chez les patients canadiens, les cas étant liés à la consommation de viande de poulet et d’œufs crus. Les vaccins tués commercialement disponibles pour la volaille, stimulent mal l'immunité mucosale, tandis que l'utilisation de vaccins vivants reste controversée. Par conséquent, un vaccin sous-unitaire par voie orale peut être une solution. Cinq protéines bactériennes ont été choisies comme candidates potentielles et identifiées, soit Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, Enolase, Lipoamide dehydrogenase, DNA protection during starvation protein et Elongation factor-Tu. Notre objectif a été de produire et de purifier ces protéines et de démontrer leur immunogénicité. Les gènes des protéines ont été amplifiés et clonés dans le vecteur pQE-30 pour expression dans Escherichia coli M15. La purification a été effectuée par FPLC. Des poules pondeuses SPF ont été séparées en 6 groupes et injectées par voie intramusculaire à different âges avec une des 5 protéines, ou le PBS chez le groupe témoin. Les œufs ont été ramassés pendant l'expérience et du sang a été prélevé à 36 semaines d'âge. Les anticorps IgY ont été extraits à partir du jaune d'oeuf et du sérum, et les IgA à partir du blanc d'oeuf. Des immunodots, westernblots et ELISA ont évalué l'immunogénicité des protéines et les niveaux d'anticorps induits . Nous avons constaté que ces cinq protéines pourraient stimuler la production d'anticorps spécifiques in vivo. GAPDH, Enolase et DPS ont induit des titres d'anticorps plus élevés que LpdA et EF-Tu.

Rôle du régulateur Fur et des petits ARN non codants RfrA et RfrB dans l’homéostasie du fer et la virulence de Salmonella

La régulation de l’homéostasie du fer est cruciale chez les bactéries. Chez Salmonella, l’expression des gènes d’acquisition et du métabolisme du fer au moment approprié est importante pour sa survie et sa virulence. Cette régulation est effectuée par la protéine Fur et les petits ARN non codants RfrA et RfrB. Le rôle de ces régulateurs est d’assurer que le niveau de fer soit assez élevé pour la survie et le métabolisme de Salmonella, et assez faible pour éviter l’effet toxique du fer en présence d’oxygène. Les connaissances concernant le rôle de ces régulateurs ont été principalement obtenues par des études chez S. Typhimurium, un sérovar généraliste causant une gastro-entérite chez les humains. Très peu d’informations sont connues sur le rôle de ces régulateurs chez S. Typhi, un sérovar humain-spécifique responsable de la fièvre typhoïde. Le but de cette étude était de déterminer les rôles de Fur, RfrA et RfrB dans l’homéostasie du fer et la virulence de Salmonella, et de démontrer qu’ils ont une implication distincte chez les sérovars Typhi et Typhimurium. Premièrement, Fur, RfrA et RfrB régulent l’homéostasie du fer de Salmonella. Les résultats de cette étude ont démontré que Fur est requis pour la résistance au stress oxydatif et pour une croissance optimale dans différentes conditions in vitro. La sensibilité du mutant fur est due à l’expression des petits ARN RfrA et RfrB, et cette sensibilité est beaucoup plus importante chez S. Typhi que chez S. Typhimurium. Également, Fur inhibe la transcription des gènes codant pour les sidérophores en conditions riches en fer, tandis que les petits ARN RfrA et RfrB semblent être importants pour la production d’entérobactine et de salmochélines chez S. Typhi lors de conditions pauvres en fer. Ensuite, ces régulateurs affectent la virulence de Salmonella. Fur est important pour la motilité de Salmonella, particulièrement chez S. Typhi. Fur est nécessaire pour l’invasion des deux sérovars dans les cellules épithéliales, et pour l’entrée et la survie de S. Typhi dans les macrophages. Chez S. Typhimurium, Fur ne semble pas impliqué dans l’interaction avec les macrophages. De plus, les petits ARN RfrA et RfrB sont importants pour la multiplication intracellulaire de Salmonella dans les macrophages pour les deux sérovars. Finalement, la protéine Fur et les petits ARN RfrA et RfrB régulent l’expression de l’opéron fimbriaire tcf, absent du génome de S. Typhimurium. Un site de liaison putatif de la protéine Fur a été identifié dans la région promotrice de tcfA chez S. Typhi, mais une régulation directe n’a pas été confirmée. L’expression de tcf est induite par le fer et par Fur, et est inhibée par les petits ARN RfrA et RfrB. Ainsi, ces régulateurs affectent des gènes de virulence qui sont retrouvés spécifiquement chez S. Typhi. En somme, ce projet a permis de démontrer que les régulateurs de l’homéostasie du fer de Salmonella peuvent affecter la résistance de cette bactérie pathogène à différents stress, notamment le stress oxydatif, la croissance en conditions de carence en fer ainsi que la virulence. Ces régulateurs jouent un rôle distinct chez les sérovars Typhi et Typhimurium.

Prevalence of Salmonella in retail whole chicken carcasses in Hanoi, Vietnam

Au Vietnam, les informations sur la contamination de la viande de volaille par les salmonelles sont presque limitées. L’étude cherche à comparer la prévalence des salmonelles entre les marchés traditionnels et les supermarchés ainsi qu’entre les carcasses fraîches et congelées en plus de mesurer la température interne au moment de l’achat. Deux cent quarante-cinq carcasses de poulets entiers ont été achetées des marchés et des supermarchés dans sept arrondissements de la ville de Hanoi au Vietnam de juin à juillet 2011. L’échantillonnage a inclu 110 carcasses fraîches de marchés traditionnels (F/M), 109 carcasses fraîches des supermarchés (F/SM) et 26 carcasses congelées des supermarchés (FZ/SM). La température intérieure des carcasses a été évalué au moment de l’achat des carcasses. Salmonella a été isolé à partir de rinçage de carcasses et les isolats ont été sérotypés. La prévalence de carcasses positives pour Salmonella était de 66,5% (163/245) et variait entre les trois catégories : 84,55% (93/110) de F/M, 59,63% (65/109) de F/SM et 19,23% (5/26) de FZ/SM (P<0.05). Pour un total de 25 sérovars détectés, le sérovar principal fut Agona (24,78%) suivi de Albany (20,43%) et enfin Corvallis (10%). Deux des sérovars repérés se retrouvaient sur les mêmes carcasses pour 66 échantillons (26,9%). La température interne des carcasses des marchés traditionnels et des supermarchés était associé une différence significative (P < 0.05) avec une température moyenne de 27,3°C et 15,8°C respectivement. Cette étude dévoile une prévalence élevée de Salmonellaspp.des carcasses de poulets à Hanoi et démontre une difficulté partagée par tous les types de marchés à maintenir une température adéquate des carcasses.

Étude de la distribution de Salmonella comme un descripteur des enjeux de biosécurité dans un réseau de production: élevages et abattoir de porcs.

La production porcine a fait l’objet de plusieurs études visant à réduire la prévalence de Salmonella sur les carcasses à l’abattoir. Ces études ont ciblé l’élevage comme une source de la contamination observée. Malgré la multitude de facteurs de risques identifiés dans les travaux antérieurs, des étapes restent à investiguer dans le réseau de production primaire porcin. L’objectif de ce projet était de décrire la contamination à l’interface du réseau de production porcin: entre la ferme et l’abattoir. Pour ce faire, un réseau composé de dix fermes et un abattoir a été choisi incluant les trasporteurs. Trente visites de fermes, 36 suivis de camions lors du chargement - livraison et 18 investigations de la cour arrière de l’abattoir ont été réalisés au cours des 13 mois de la phase terrain du projet. De ces 738 échantillons, les résultats ont démontré des profils spécifiques de fermes cumulant 9 sérovars de Salmonella et 4 lysotypes différents de S. Typhimurium. Le quai de chargement à la ferme présentait 34,21% d’échantillons positifs. Des isolats non différenciables de S. Derby contaminaient ce site pour quatre fermes distinctes. Dans la cour d’abattoir, Salmonella a été retrouvée abondamment sur tous les trajets de circulation des camions (67% n=144). L’existence d’un lien dynamique de contamination par le camion de livraison des porcs lors des opérations de livraison à l’interface élevage- abattoir a été documentée. Cette interface représente un réservoir de Salmonella et donc un risque permanent de contamination croisée du réseau de production vers l’abattoir mais aussi de retour vers l’élevage

Caractérisation et surexpression des fimbriae de type chaperon-placier de Salmonella enterica sérovar Typhi

Salmonella enterica sérovar Typhi (S. Typhi) est l’agent responsable de la fièvre typhoïde et cause environ 200 000 morts et 27 millions de cas annuellement. C’est un pathogène entérique dont le réservoir est restreint à l’Homme. Les raisons de cette restriction d’hôte sont méconnues et pourraient dépendre de l’expression de facteurs d’adhésion à des étapes importantes au cours de la pathogenèse. L’annotation bioinformatique du génome de S. Typhi identifie 12 fimbriae de type chaperon-placier (FCP), un curli ainsi qu’un pilus de type IV. L’objectif de ce projet de recherche est d’étudier ces systèmes d’adhésion peu caractérisés. D’abord, le niveau d’expression de ces gènes a été évalué dans différentes conditions de culture in vitro en utilisant une approche de gènes rapporteurs. L’expression des 14 systèmes d’adhésion a été détectée. Nos résultats indiquent qu’une carence en fer favorise l’expression des opérons bcf et csg. Indépendamment du fer, l’expression de bcf, csg, pil, sef, sta, stc, stg et sth est influencée par la richesse nutritive du milieu. L’incubation en milieu LB liquide favorise l’expression de la plupart des systèmes d’adhésion par rapport à un milieu LB liquide sans agitation ou un milieu LB solide. En somme, l’expression des systèmes d’adhésion de S. Typhi a été observée et est influencée par des conditions environnementales. Dans un second volet, nous avons tent de surexprimer les différents systèmes d’adhésion chez une souche d’E. coli ou de S. Typhi afimbriaire. Avec cette approche, nous avons été en mesure de démontrer que l’opéron tcf encode pour un fimbria fonctionnel que l’on a pu observer en microscopie électronique. L’expression de tcf chez une souche afimbriaire d’E. coli et S. Typhi a également diminué leur capacité d’adhésion à des cellules épithéliales intestinales humaines lors d’essais in vitro. Nos observations démontrent que l’expression des systèmes d’adhésion retrouvés chez S. Typhi est influencée par les conditions enviroi9onnementales. Au moins un de ces systèmes est fonctionnel. Ceci suggère une contribution des systèmes d’adhésion retrouvés chez S. Typhi lors de l’interaction de ce pathogène avec l’humain.

Biochemical and molecular investigations on Salmonella serovars from seafood

The present investigation was envisaged to determine the prevalence and identify the different Salmonella serovar in seafood from Cochin area. Though, the distribution of Salmonella serovars in different seafood samples of Cochin has been well documented, the present attempt was made to identify the different Salmonella serovars and determine its prevalence in various seafoods. First pan of this investigation involved the isolation and identification of Salmonella strains with the help of different conventional culture methods. The identified isolates were used for the further investigation i.e. serotyping, this provides the information about the prevalent serovars in seafood. The prevalent Salmonella strains have been further characterized based on the utilization of different sugars and amino acids, to identify the different biovar of a serovar.A major research gap was observed in molecular characterization of Salmonella in seafood. Though, previous investigations reported the large number of Salmonella serovars from food sources in India, yet, very few work has been reported regarding genetic characterization of Salmonella serovars associated with food. Second part of this thesis deals with different molecular fingerprint profiles of the Salmonella serovars from seafood. Various molecular typing methods such as plasmid profiling, characterization of virulence genes, PFGE, PCR- ribotyping, and ERIC—PCR have been used for the genetic characterization of Salmonella serovars.The conventional culture methods are mainly used for the identification of Salmonella in seafood and most of the investigations from India and abroad showed the usage of culture method for detection of Salmonella in seafood. Hence, development of indigenous, rapid molecular method is most desirable for screening of Salmonella in large number of seafood samples at a shorter time period. Final part of this study attempted to develop alternative, rapid molecular detection method for the detection of Salmonella in seafood. Rapid eight—hour PCR assay has been developed for detection of Salmonella in seafood. The performance of three different methods viz., culture, ELISA and PCR assays were evaluated for detection of Salmonella in seafood and the results were statistically analyzed. Presence of Salmonella cells in food and enviromnental has been reported low in number, hence, more sensitive method for enumeration of Salmonella in food sample need to be developed. A quantitative realtime PCR has been developed for detection of Salmonella in seafood. This method would be useful for quantitative detection of Salmonella in seafood.

Physicochemical and molecular characterization of bacteriophages ΦSP-1 and ΦSP-3, specific for pathogenic Salmonella and evaluation of their potential as biocontrol agent

This thesis entitled Physicochemical and molecular characterization of bacteriophages ΦSP-1and ΦSP-3, specific for pathogenic Salmonella and evaluation of their potential as biocontrol agent . Salmonella were screened using standard methodologies from various environmental samples including chicken caecum. Salmonella strains, which were previously isolated and stocked in the lab, were also included in this study as host, for screening Salmonella specific lytic phages. The Salmonella strain in this study designated as S49 which helped in phage propagation by acting as host bacteria was identified as Salmonella enterica subsp. enterica by 16S rRNA gene analysis and serotyping . A total of three Salmonella specific phage named as ΦSP-1, ΦSP-2 and ΦSP-3 were isolated from chicken intestine samples via an enrichment protocol employing the double agar overlay method. ΦSP-1 and ΦSP-3 showing consistent lytic nature were selected for further study and were purified by repeated plating after picking of single isolated plaques from the lawns of Salmonella S49 plates. Both the phages produced small, clear plaques indicating their lytic nature. ΦSP-1 and ΦSP-3 were concentrated employing PEG-NaCl precipitation method before further characterization. The focus of present study was to isolate, characterize and verify the efficacy of lytic bacteriophages against the robust pathogen Salmonella, capable of surviving under various hostile conditions. Two phages, ΦSP-1 and ΦSP-3, belonging to two families, Podovoridae and Siphoviridae were isolated.

Studies on the microbial pathogens salmonella and vibrio parahfamolyticus in selected marine products

This thesis deals initially with a literature reference survey ,taxonomy, their incidence in selected food fishes and shellfishes, and their incidence and distribution, their survival during different types of processing, their heat survival at temperatures of 50 ,55 and 60 degree centigrade their growth initiation at different low levels of pHs(4.0 to 10) ,and their developmental resistance to various chemical agents. The trials for the study were collected from various landing centre at cochin and the retail outlets. Based on these data collections the researcher was able to obtain more knowledge of the processing technology and the survival of pathogens like salmonella and vibrio parahaemolyticus.

Potential public health significance of faecal contamination and multidrug-resistant Escherichia coli and Salmonella serotypes in a lake in India

To assess the prevalence of faecal coliform bacteria and multiple drug resistance among Escherichia coli and Salmonella serotypes from Vembanadu Lake. Study design: Systematic microbiological testing. Methods: Monthly collection of water samples were made from ten stations on the southern and northern parts of a salt water regulator constructed in Vembanadu Lake in order to prevent incursion of seawater during certain periods of the year. Density of faecal colifrom bacteria was estimated. E. coli and Salmonella were isolated and their different serotypes were identified. Antibiotic resistance analysis of E. coli and Salmonella serotypes was done and the MAR index of individual isolates was calculated. Results: Density of faecal coliform bacteria ranged from mean MPN value 2900 -7100/100ml. Results showed multiple drug resistance pattern among the bacterial isolates. E. coli showed more than 50% resistance to amickacin, oxytetracycline, streptomycin, tetracycline and kanamycin while Salmonella showed high resistance to oxytetracycline, streptomycin, tetracycline and ampicillin. The MAR indexing of the isolates showed that they have originated from high risk source such as humans, poultry and dairy cows. Conclusions: The high density of faecal coliform bacteria and prevalence of multi drug resistant E. coli and Salmonella serotypes in the lake may pose severe public health risk through related water borne and food borne outbreaks

Survival of multi-drug resistant enteropathogenic Escherichia coli and Salmonella paratyphi in Vembanadu lake as a function of saltwater barrier along southwest coast of India

The objective of the study was to evaluate the survival response of multi-drug resistant enteropathogenic Escherichia coli and Salmonella paratyphi to the salinity fluctuations induced by a saltwater barrier constructed in Vembanadu lake, which separates the lake into a freshwater dominated southern and brackish water dominated northern part. Therefore, microcosms containing freshwater, brackish water and microcosms with different saline concentrations (5, 10, 15, 20, 25 ppt) inoculated with E. coli/S. paratyphi were monitored up to 34 days at 20 and 30 WC. E. coli and S. paratyphi exhibited significantly higher (p <0.05) survival at 20 WC compared to 30 WC in all microcosms. Despite fresh/brackish water, E. coli and S. paratyphi showed prolonged survival up to 34 days at both temperatures. They also demonstrated better survival potential at all tested saline concentrations except 25 ppt where a significantly higher (p<0.0001) decay was observed. Therefore, enhanced survival exhibited by the multi-drug resistant enteropathogenic E. coli and S. paratyphi over a wide range of salinity levels suggest that they are able to remain viable for a very long time at higher densities in all seasons of the year in Vembanadu lake irrespective of saline concentrations, and may pose potential public health risks during recreational activities

Influence of a Salt Water Regulator on the Survival Response of Salmonella Paratyphi in Vembanadu Lake: India

Contamination of environmental water by pathogenic microorganisms and subsequent infections originated from such sources during different contact and non- contact recreational activities are a major public health problem worldwide particularly in developing countries. The main pathogen frequently associated with enteric infection in developing countries are Salmonella enterica serovar typhi and paratyphi. Although the natural habitat of Salmonella is the gastrointestinal tract of animals, it find its way into natural water through faecal contamination and are frequently identified from various aquatic environments (Baudart et al., 2000; Dionisio et al., 2000; Martinez -Urtaza et al., 2004., Abhirosh et al., 2008). Typhoid fever caused by S. enterica serotype typhi and paratyphi are a common infectious disease occurring in all the parts of the world with its highest endemicity in certain parts of Asia, Africa, Latin America and in the Indian subcontinent with an estimated incidence of 33 million cases each year with significant morbidity and mortality (Threlfall, 2002). In most cases the disease is transmitted by polluted water (Girard et al., 2006) because of the poor hygienic conditions, inadequate clean water supplies and sewage treatment facilities. However in developed countries the disease is mainly associated with food (Bell et al., 2002) especially shellfish (Heinitz et al., 2000

Prevalence of Salmonella in fish and crustaceans from markets in Coimbatore, South India

Seven hundred and thirty fishes and 276 crustaceans collected from various fish markets of Coimbatore, South India, over a period of 2 years (September 1990 to August 1992) were analysed for the prevalence of Salmonella. Fishes (14·25%) and 17·39% of crustaceans were found to be contaminated with Salmonella. Of the different fishes analysed, the highest incidence of Salmonella was seen in Scopelidae (28%) followed by Trachnidae (26·9%). Among crustaceans Portunus pelagicus (33·33%) showed the highest incidence followed by Scylla serrata (28·57%). A well-marked seasonal variation in the incidence pattern was observed in both fishes and crustaceans with a higher incidence during monsoon season followed by post-monsoon and pre-monsoon. The region of the body that showed frequent isolation was the alimentary canal in fishes (41·33%) and gills (35·06%) in crustaceans. Serotyping of the isolates revealed prevalence of Salmonella weltevreden, Salmonella typhi, Salmonella paratyphi B, Salmonella mgulani and Salmonella typhimurium in both fishes and crustaceans. Salmonella senftenberg was isolated only from crustaceans

Prevalence and antimicrobial resistance of Salmonella enteritidis and other salmonellas in the eggs and egg-storing trays from retails markets of Coimbatore, South India

A study was conducted to determine the incidence of Salmonella enterica serovar Enteritidis and other Salmonella serovars on eggshell, egg contents and on egg-storing trays. A total of 492 eggs and 82 egg-storing trays were examined over a period of 1 year from different retail outlets of a residential area of Coimbatore city, South India. Salmonella contamination was recorded in 38 of 492 (7.7%) eggs out of which 29 was in eggshell (5.9%) and 9 in egg contents (1.8%). Around 7.5% of the egg-storing trays were also found to be contaminated with Salmonella. Serotyping of the Salmonella strains showed that 89.7% of the strains from eggshell, 100% of the strains from egg contents and 71.4% of the strains from egg-storing trays were Salmonella Enteritidis. Other serovarvars encountered were S. Cerro, S. Molade and S. Mbandaka from eggshell and S. Cerro from egg-storing trays. Seasonal variations in the prevalence pattern were identified with, a higher prevalence during monsoon months followed by post-monsoon and premonsoon. Further examination of the Salmonella strains was carried out by testing their antimicrobial sensitivity against 10 commonly used antimicrobials. Results revealed high prevalence of multiple antimicrobial resistance among these strains suggesting possible prior selection by use of antimicrobials in egg production