The fate of bacteria of the Bacillus cereus group in the environment : interaction with amoebas - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2021

The fate of bacteria of the Bacillus cereus group in the environment : interaction with amoebas

Le devenir des bactéries du groupe Bacillus cereus dans l'environnement : interaction avec les amibes

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Abstract

The Bacillus cereus sensu lato group consists of several closely related species, including B. anthracis (Ba), B. cereus sensu stricto (Bc), and B. thuringiensis (Bt). Ba is the causal agent of anthrax, Bc is involved in some food poisoning events and Bt strains are pathogens to insects. Spores of these pathogenic bacteria are commonly found in the soil. However, evidence suggests that they are unable to grow in such a natural environment without nutrient input.Amoebas have been reported to be an amplifier for several species of pathogenic bacteria and their potential involvement to explain the large amount of Bt and Bc spores in soil has been frequently proposed. We speculated that amoebas are an amplifier for Bacillus and studied the fate of Bacillus and amoebas when cultured together. My results show that the virulence factors produced by Bt and Bc do not affect the amoeba Acanthamoeba castellanii, which, on the contrary, can phagocytose and effectively digest vegetative Bacillus cells to grow and prevent the formation of cysts. Bacterial spores can germinate in the amoeba environment and the vegetative cells can then form chains or aggregates that appear to be less efficiently phagocytosed by the amoeba. The use of transcriptional fusions between fluorescent reporter genes and stationary phase- and sporulation-specific promoters showed that the sporulation process occurs more efficiently in the presence of amoebas than in their absence. Moreover, my results showed that the amoeba environment promotes spore germination and allows the bacteria to complete their developmental cycle. Overall, my study suggests that the amoeba-Bacillus interaction creates a virtuous circle in which each protagonist helps the other to develop.
Le groupe Bacillus cereus sensu lato comprend plusieurs espèces bactériennes très proches, incluant B. anthracis (Ba), B. cereus sensu stricto (Bc), et B. thuringiensis (Bt). Ba est l’agent responsable de la maladie du charbon, Bc est impliqué dans des toxi-infections alimentaires et Bt est un pathogène d’insectes. Les spores de ces bactéries pathogènes sont présentes abondamment dans le sol. Cependant, ces bactéries ne sont pas capables de se multiplier dans ce type d’environnement naturel sans apport nutritionnel. Il a été montré que les amibes peuvent être considérées comme des amplificateurs de plusieurs espèces de bactéries pathogènes et leur implication potentielle pour expliquer la grande quantité de spores de Bc et de Bt dans le sol a été fréquemment proposée. Nous avons formulé l’hypothèse que les amibes peuvent être également un amplificateur pour Bacillus et étudié le devenir des Bacillus et des amibes lorsque ces deux microorganismes sont cultivés ensemble. Mes résultats montrent que les facteurs de virulence produits par Bt et Bc n’affectent pas la viabilité de l’amibe Acanthamoeba castellanii qui, au contraire, parvient à phagocyter et digérer les bactéries sous leur forme végétative pour soutenir sa croissance et empêcher sa transformation sous forme de kyste. Nous avons également observé que les spores bactériennes peuvent germer dans l’environnement amibien et que les cellules végétatives produites forment ensuite des chainettes et des agrégats qui apparaissent moins efficacement phagocytés par les amibes. En utilisant des fusions transcriptionnelles entre des gènes codant pour des protéines fluorescentes et des promoteurs spécifiques de la phase stationnaire et de la sporulation, nous avons montré que le processus de sporulation se déroule plus efficacement en présence d’amibes qu’en leur absence. De plus, mes résultats montrent que l’environnement amibien favorise la germination des spores et permet ainsi aux bactéries d’accomplir leur cycle développemental. En conclusion, mes travaux suggèrent que les interactions entre les amibes et Bacillus créent un cercle vertueux dans lequel chaque protagoniste aide l’autre à se développer.
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Cite

Haibo Chen. The fate of bacteria of the Bacillus cereus group in the environment : interaction with amoebas. Microbiology and Parasitology. Université Paris-Saclay, 2021. English. ⟨NNT : 2021UPASB044⟩. ⟨tel-03544129⟩
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