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HAL Id: tel-01940509 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01940509 Submitted on 30 Nov 2018 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Développement de méthodes pour le diagnostic, le contrôle, la surveillance de la tuberculose à bacilles ultra-résistants et des souches épidémiques Beijing Jesutondin Bernice Melaine Klotoe To cite this version: Jesutondin Bernice Melaine Klotoe. Développement de méthodes pour le diagnostic, le contrôle, la surveillance de la tuberculose à bacilles ultra-résistants et des souches épidémiques Beijing. Santé publique et épidémiologie. Université Paris-Saclay, 2018. Français. NNT : 2018SACLS379. tel- 01940509 DEVELOPPEMENT DE METHODES POUR LE DIAGNOSTIC, LE CONTRÔLE, LA SURVEILLANCE DE LA TUBERCULOSE A BACILLES ULTRA-RESISTANTES ET DES SOUCHES EPIDEMIQUES BEIJING Thèse de doctorat de l'Université Paris-Saclay préparée à l'Université Paris-Sud École doctorale n°577: Structure et Dynamique des Systèmes Vivants (SDSV) Spécialité de doctorat: Sciences de la vie et de la Santé Thèse présentée et soutenue à Orsay, le 18/10/2018 par Jésutondin Bernice Mélaine KLOTOE Composition du Jury : Pr Stéphanie Bury-Moné Professeur de l’ Université Paris-Sud, I2BC Président Dr Florence Brossier Bactériologiste, Universitaire Pitié-Salpêtrière / Rapporteur Faculté de médecine Pitié-Salpêtrière-UPMC Paris6 Dr Roland Brosch Chercheur, Institut Pasteur Rapporteur (Pathogénomique Mycobactérienne Intégrée) Dr Mona Dumitrescu Maître de Conférences des Universités - Praticien Hospitalier Examinateur UFR de Médecine Lyon Sud Pr Christophe Sola Professeur de l’ Université Paris – Sud, I2BC, UMR9198 Directeur de Thèse Dr Guislaine Refrégier Maitre de conférence / Université Paris – Sud, I2BC Co-Directrice de Thèse UMR9198 NNT : 2018SACLS379 1 Remerciements Du fond de mon coeur, je remercie mon Doux Jésus-Christ pour Sa présence à mes cotés. A mon PAPA d’AMOUR MON DIEU TOUT PUISSANT. A TOI, l’HONNEUR ET TOUTE LA GLOIRE. C’est la fin de mon cycle universitaire, je tiens à exprimer toute ma gratitute et ma reconnaissance à tous ceux qui ont participé d’une manière ou d’une autre, de près ou de loin à ma formation tout au long de mon cursus universitaire et dans le déroulement du projet de thèse. Je remercie particulièrement ma co-Directrice de thèse Madame Guislaine Refregier pour l’encadrement Scientifique, son dévouement et sa rigueur dans le travail, sa patience, sa disponibilité et sa promptitude à répondre aux questions. Merci pour tout ce que j’ai appris de toi aussi bien scientifiquement qu’humainement, je n’oublie pas bien sur « Excel ». Je remercie mon directeur de thèse, le professeur Christophe Sola, de m’avoir accepté dans le laboratoire IGEPE et confier des projets de responsabilités dont la thèse. Merci également pour tes recherches de financements. Merci pour tout ce que j’ai appris durant ces années sur les mycobactéries. Merci à Egor Shitikov pour ses explications sur l’analyse des données génomiques des souches Beijing. Je tiens à remercier l’ensemble des membres du jury d’avoir accepté de prendre le temps, malgré leurs occupations scientifiques et professionnelles de participer à l’examen de mon travail de thèse. Madame Florence Brossier et le chercheur Roland Brosch d’avoir accepté d’etre rapporteurs, Madame Stéphanie Bury-Moné, la présidente de jury et Madame Mona Dumitrescu, examinatrice. Merci a mes ex-encadrants Russes, précisément dans le laboratoire de Bio-Ingéniérie dirigée par le Professeur Margarita Scharipova, où j’ai fait mes premiers pas en Biologie moléculaire sous la responsabilité du Dr Andrei Cheremin. Bien sur le cursus universitaire n’est pas réalisable sans ressourses financières. Je remercie mon papa Hounyevou KLOTOE AGOSSOU pour ses investissements. J’adresse mes remerciements à l’endroit des Institutions, Entreprises, Organisations et leurs personnels qui par leurs financements ont permis la réalisation du projet de thèse. Je cite: - Le gourvenement Béninois pour l’octroi de la Bourse Bénin-Russie (2007-2013), en vue de l’obtention du diplome d’Ingénieur-spécialiste en Microbiologie. - La bourse IDEX-Paris Saclay, France (2013 – 2014) pour l’obtention du Diplome de Master Professionnel 2, option « Microbiologie appliquée et Génie Biologique ». - Le Centre National de Recherche Scientifique (CNRS), pour sa collaboration dans les négociations entreprise-institution. - La start-up Beamedex, Clément Rippol et Gomgnimbou Michel pour leur implication dans les négociations, et l’Agence Nationale de Recherche et de la Technologique qui a co-financé le projet de thèse. Je remercie très chaleureusement mon frère KLOTOE Cédric pour son soutien moral, ses prières et ses encouragements. Merci à papa, mes frères Donald, Cédric, Brice, Tessorel, Marc-Seth, mes cousins Waidou, Abbas et à ma chère grand-mère Dossou Josephine. 2 Table des matières Listes des abréviations _______________________________________________________ 5 Liste des Figures et Tables ____________________________________________________ 7 Avant –propos ______________________________________________________________ 9 Chapitre 1 : Introduction générale _____________________________________________ 12 1.1 La tuberculose _____________________________________________________________ 13 1.1.1 Historique ____________________________________________________________________ 13 1.1.2 La maladie de la tuberculose ______________________________________________________ 14 1.1.2.1 Agent responsable de la tuberculose : Mycobacterium tuberculosis ____________________ 14 1.1.2.2 Pathogénèse et évolution de la tuberculose _______________________________________ 17 1.1.2.2.1 Primo-infection _________________________________________________________ 18 1.1.2.2.2 Tuberculose latente______________________________________________________ 19 1.1.2.2.3 Tuberculose active_______________________________________________________ 19 1.1.3 Prévention de la tuberculose par la vaccination _______________________________________ 20 1.1.4 Diagnostic de la tuberculose ______________________________________________________ 21 1.1.4.1 L’intradermo-réaction (IDR) à la tuberculine - le test Interferon Gamma Release Assay (IGRA) 21 1.1.4.2 L’examen Radiologique _______________________________________________________ 22 1.1.4.3 L’examen bactériologique _____________________________________________________ 23 1.1.4.3.1 L’examen direct : la bacilloscopie ___________________________________________ 23 1.1.4.3.2 La culture ______________________________________________________________ 23 1.1.4.3.3 L’identification __________________________________________________________ 24 1.1.4.3.4 L’antibiogramme ________________________________________________________ 24 1.1.5 Traitement de la tuberculose _____________________________________________________ 25 1.1.5.1 Traitement général __________________________________________________________ 26 1.1.5.2 Enjeux du traitement de la tuberculose sensible aux antibiotiques _____________________ 30 1.1.5.3 Traitement de la tuberculose mono/poly/multi/ultra résistante aux antibiotiques _________ 30 1.1.5.3.1 Résistance de la tuberculose aux antibiotiques ________________________________ 31 1.1.5.3.2 L’Ultra-Résistance (UR) de la tuberculose aux antibiotiques ______________________ 32 1.1.5.3.3 Résistances aux autres antibiotiques de seconde ligne __________________________ 34 1.1.5.3.4 Résistances aux nouveaux antituberculeux ___________________________________ 35 1.1.6 Méthodes phénotypiques de détection des résistances aux antibiotiques __________________ 35 1.1.6.1 Méthodes phénotypiques de détection de sensibilité/résistance sur milieux solides _______ 36 1.1.6.2 Méthodes phénotypiques de détection de sensibilité/résistance sur milieu liquide ________ 36 1.1.7 Méthodes de biologie moléculaire pour la détection des résistances aux antibiotiques ________ 37 1.1.8 La tuberculose dans le monde actuel _______________________________________________ 40 1.1.8.1 Epidémiologie de la tuberculose dans le monde ____________________________________ 40 1.1.9 Epidémiologie et évolution de la résistance aux antibiotiques ____________________________ 43 1.1.10 Tuberculose et coinfection VIH ____________________________________________________ 43 1.2 Le complexe Mycobacterium tuberculosis (MTBc) _________________________________ 43 1.2.1 Génome de Mycobacterium tuberculosis ___________________________________________ 43 1.2.2 Macroévolution de Mycobacterium tuberculosis et transmission_________________________ 45 1.3 Génotypage de Mycobacterium tuberculosis : Méthodes de génotypage ______________ 46 1.3.1 IS6110-RFLP ___________________________________________________________________ 47 1.3.2 Typage des espaceurs dans le locus CRISPR – Spoligotypage _____________________________ 48 1.3.3 Typage MIRU-VNTR _____________________________________________________________ 49 1.3.4 Analyse des régions de délétions __________________________________________________ 51 1.3.5 Analyse des génomes entiers et Typage à base des polymorphismes de nucléotides SNP ______ 51 3 1.4 Classification de Mycobacterium tuberculosis ____________________________________ 51 1.5 La lignée 2 « Beijing » de Mycobacterium tuberculosis _____________________________ 53 1.5.1 Diversité et importance de la lignée 2 « Beijing » ______________________________________ 53 1.5.2 Pathogénicité et virulence des souches L2/Beijing _____________________________________ 55 1.5.3 Diversité des souches de la lignée L2/« Beijing » en fonction des diverses méthodes de génotypage 56 1.5.3.1 Diversité des profils CRISPR (spoligotypes) des souches de la lignée L2/Beijing ____________ 56 1.5.3.2 Typage MIRU-VNTR __________________________________________________________ 57 1.5.3.3 Les régions de délétions ______________________________________________________ 58 1.5.3.4 Polymorphisme de nucléotides simples SNP _______________________________________ 60 1.5.4 La séquence d’insertion IS6110 ____________________________________________________ 62 1.5.4.1 Localisation des copies de IS6110 dans les diverses régions du génome _________________ 62 1.5.4.2 IS6110 dans le locus NTF ______________________________________________________ 63 1.5.4.3 Souches épidémiques identifiées par IS6110 et leur classification en sous-groupes de la lignée Beijing 64 Chapitre 2 : La technologie Luminex®, Principes et Application ______________________ 67 Chapitre 3 : But et problématique de la thèse ____________________________________ 70 Chapitre 4 : Résultats et Articles ______________________________________________ 73 Etude 1 : Développement de méthode haut-débit sur microbilles pour la détection des résistances aux antibiotiques de second ligne sur les souches de Mycobacterium tuberculosis _______________________________________________________________ 74 Article 1 : _________________________________________________________________ 75 Etude 2 : Etude des sites d’insertion de la séquence d’insertion IS6110 au sein du locus NTF dans la famille « Beijing » de Mycobacterium tuberculosis par hybridation multiplexée sur Luminex® _________________________________________________________________ 99 Article 2 : ________________________________________________________________ 102 Etude 3 : Analyse de données WGS (whole-genome sequencing) et identification de marqueurs potentiels en vue du développement d’une méthode multiplexée et combinée basée sur le polymorphisme SNPs/RD/IS6110 et utilisant la technologie Luminex®, pour la sous-classification et le suivi mondial des souches de bacilles tuberculeux L2/Beijing. __ 115 Article 3 _________________________________________________________________ 118 Etude 4 : Etude de la tuberculose Multi (MDR) et eXtrêmement (XDR) résistante dans un pays à forte prévalence de souches Beijing, le Kazakhstan ________________________ 137 Article 4 : ________________________________________________________________ 140 Etude 5 : Analyse de la diversité des souches MDR de la lignée 2 circulant au Pérou ____ 164 Article 5 : ________________________________________________________________ 167 Etude 6 : Analyse de la diversité génétique des uploads/Geographie/ klotoe-2018-diffusion-pdf.pdf