Dynamique de colonisation des poulets de chair par deux souches de Campylobacter jejuni et interactions hôte-pathogène

Abstract

Campylobacter jejuni est reconnu comme la principale bactérie d’origine alimentaire responsable de gastroentérites humaines dans le monde. C. jejuni réside dans le tractus gastrointestinal de divers animaux, incluant la volaille reconnue comme étant la principale source de transmission aux humains. En raison du nombre important de campylobactérioses humaines et de l’augmentation de la consommation de poulets, il est primordial de garantir la salubrité alimentaire de la viande et des foies de poulets. L’une des stratégies repose sur la réduction de la colonisation des oiseaux par C. jejuni grâce à des mesures de contrôle à la ferme. Toutefois, un contrôle adéquat de Campylobacter chez la volaille nécessite avant tout une compréhension plus approfondie de sa colonisation. Bien que les oiseaux puissent être colonisés par différentes souches de C. jejuni compétitionnant les unes avec les autres, les mécanismes sous-jacents demeurent inconnus. Par ailleurs, la dissémination extra-intestinale de C. jejuni est très peu étudiée à ce jour. Finalement, aucune étude expérimentale évaluant les réponses immunitaires locales et systémiques induites par la colonisation de C. jejuni n’a été réalisée avec plus d’une souche. Par conséquent, cette thèse visait donc à évaluer l’impact d’une mono-infection et d’une co-infection avec deux souches de C. jejuni possédant des potentiels de compétition opposés sur leur colonisation cæcale et iléale, sur leur translocation vers le foie et sur les réponses immunitaires locales et systémiques des poulets. En outre, la colonisation intestinale de C. jejuni requière la disponibilité en acides aminés, tels que la sérine, le glutamate et la proline, pour coloniser avec succès les caeca. Ainsi, cette thèse a également évalué une mesure de contrôle reposant sur la modulation de la disponibilité en acides aminés par l’ajout d’une protéase à des moulées contenant différentes sources de protéines. Des poulets de chair de 14 jours d’âge ont été inoculés avec différentes doses de deux souches de C. jejuni possédant des potentiels de compétition opposés. Dépendamment de l’inoculum, nous avons constaté que la souche fortement compétitrice pouvait aider la souche faiblement compétitrice à coloniser l’intestin des poulets ou que les deux souches compétitionnaient l’une avec l’autre. Contrairement à la souche fortement compétitrice, nous avons observé que la souche faiblement compétitrice était capable de rejoindre et de dominer le parenchyme hépatique. La souche faiblement compétitrice semblait également profiter de la présence de la souche fortement compétitrice pour faciliter et accélérer sa propre translocation hépatique. Nous avons également observé une diminution du niveau d’expression de certaines protéines des jonctions serrées dans le tissu iléal, suggérant que C. jejuni pourrait compromettre l’intégrité de la barrière intestinale pour rejoindre le foie. De plus, C. jejuni semble moduler la réponse immunitaire intestinale afin de faciliter sa dissémination hépatique. Par ailleurs, la contamination du parenchyme hépatique par C. jejuni a déclenché une réponse immunitaire hépatique, a mené à la production des IgYs spécifiques dans le sérum des poulets et ainsi qu’à la production de l’amyloïde sérique A, une protéine de la phase aigüe, pour certaines conditions. Afin d’évaluer l’efficacité de la mesure de contrôle sur la colonisation intestinale et la translocation de C. jejuni, une protéase a été ajoutée à des moulées contenant des protéines animales ou végétales. Les poulets ont été inoculés à 14 jours d’âge par les deux mêmes souches de C. jejuni que précédemment. L’ajout de la protéase à la moulée végétale a augmenté les niveaux de colonisation iléale de C. jejuni, a diminué sa colonisation cæcale et a inhibé sa translocation hépatique. En revanche, l’ajout de la protéase à la moulée animale n’a eu aucun effet sur les niveaux de colonisation iléale et cæcale de C. jejuni. Contrairement à la moulée animale, l’ajout de la protéase à la moulée végétale a modifié la diversité et la structure du microbiote cæcal des poulets. Afin de visualiser les relations entre Campylobacter et les autres genres bactériens du microbiote cæcal, des réseaux d’associations microbiennes ont été construits. L’ajout de la protéase à la moulée végétale n’a pas eu d’impact sur la structure du réseau d’association microbienne, mais a tout de même conduit à une modification des taxons bactériens interagissant avec Campylobacter. Ces résultats permettent de mieux comprendre les interactions entre souches de C. jejuni pour la colonisation intestinale et la dissémination hépatique des poulets. De plus, la modulation de la disponibilité en acides aminés par la protéase a donné des résultats prometteurs afin de contrôler C. jejuni chez la volaille. L’ensemble de ces résultats contribueront à l’élaboration de traitements adéquats afin de contrôler la colonisation intestinale et de la dissémination extra-intestinale de Campylobacter chez la volaille. Campylobacter jejuni is recognized as a major bacterial foodborne pathogen causing gastroenteritis in humans worldwide. C. jejuni resides in the gastrointestinal tract of various animals, including poultry, which is known to be the main source of transmission to humans. Due to the significant increase in human campylobacteriosis and the increasing consumption of chicken meat, ensuring the food safety of chicken meat and liver is essential. One of the strategies is based on reducing the C. jejuni colonization of birds through on-farm control measures. However, adequate control of Campylobacter in poultry requires a deeper understanding of its colonization. Although birds can be colonized by different competing strains of C. jejuni, the underlying mechanisms remain unclear. Furthermore, the extraintestinal dissemination of C. jejuni has been little studied to date. Finally, no experimental studies evaluating the local and systemic immune responses induced by the C. jejuni colonization have been performed with more than one strain. Therefore, this thesis aimed to evaluate the impact of mono- and co-infection with two C. jejuni strains with opposite competitive abilities on the colonization of the cecum and ileum, on their hepatic translocation, and on the local and systemic immune responses of chickens. Furthermore, intestinal colonization by C. jejuni requires the availability of amino acids, such as serine, glutamate, and proline, for successful colonization of the cecum. Therefore, this thesis also evaluated a control measure based on the manipulation of amino acid availability by supplementing protease to feed containing different protein sources. Fourteen-day-old broiler chickens were inoculated with two C. jejuni strains having opposite competitive abilities. Depending on the inoculum, we found that either the strong competitor strain could help the weak competitor strain to colonize the chicken intestine or the two strains could compete with each other. Unlike the strong competitor strain, we observed that the weak competitor strain was able to colonize and dominate the hepatic tissue. The weak competitor strain also appeared to benefit from the presence of the strong competitor strain to facilitate and accelerate its own translocation to the liver. We also observed a decreased expression of several tight junction proteins in the ileal tissue, suggesting that C. jejuni may compromise the integrity of the intestinal barrier before to reach the liver. In addition, C. jejuni appeared to modulate the intestinal immune response to facilitate its dissemination to the liver. Furthermore, infection of the hepatic tissue by C. jejuni induced an hepatic immune response, resulting in the production of specific IgY in chicken serum and also appeared to result in the production of serum amyloid A, an acute-phase protein, for certain experimental conditions. To evaluate the effectiveness of the control measure of C. jejuni colonization in the gut and liver, a protease was added to an animal and plant-based feed. Chickens were inoculated at 14 days of age with the same two strains of C. jejuni as before. Protease supplementation of the plant-based feed increased the colonization of the ileum by C. jejuni, decreased its cecal colonization, and inhibited its hepatic translocation. In contrast, protease supplementation of animal-based feed did not affect the colonization of the ileum and cecum by C. jejuni. Unlike animal-based feed, protease supplementation of the plant-based feed altered the diversity and structure of the cecal microbiota in chickens. To visualize the relationships between Campylobacter and other bacterial genera composing the cecal microbiota, microbial association networks were constructed. Protease supplementation of the plant-based feed had no effect on the structure of the microbial association network, but still resulted in alterations of the bacterial taxa interacting with Campylobacter. These results provide a better understanding of the interactions between C. jejuni strains for intestinal colonization and liver dissemination in chickens. In addition, manipulation of amino acid availability by the protease has shown promising results in controlling C. jejuni in poultry. All these results will contribute to the development of appropriate therapeutic approaches to control intestinal colonization and extraintestinal dissemination of Campylobacter in poultry.