Academic literature on the topic 'Infections – Modèles animaux'

Les agents des encéphalopathies spongiformes transmissibles (ESST) sont responsables de maladies neurodégénératives fatales chez l’homme (maladie de Creutzfeldt-Jakob, insomnie fatale familiale, syndrome de Gerstmann-Straussler-Scheinker, Kuru) et chez les animaux (tremblante ovine et caprine, encéphalopathie spongiforme bovine, encéphalopathie spongiforme féline, encéphalopathie transmissible du vison, dépérissement chronique des cervidés. L’encéphalopathie spongiforme bovine (ESB) est une maladie nouvelle apparue en 1985 au Royaume-Uni, puis s’est propagée ensuite dans les autres pays européens et en particulier en France (premier cas identifié en 1990). La tremblante des ovins est en revanche connue depuis plus de deux siècles en Europe. Elle se distingue de l’ESB par sa contagiosité et la distribution de la protéine prion pathologique PrPsc dans les tissus périphériques. L’agent de l’ESB est transmissible des bovins à l’homme chez lequel il provoque une forme particulière (variant) de la maladie de Creutzfeldt-Jakob. En revanche, l’agent de la tremblante ovine semble sans danger pour l’homme. Jusqu’en 1992, date du premier rapport réalisé à la demande du ministre de la recherche, Hubert Curien, par une commission de 9 chercheurs présidée par Dominique Dormont, les recherches poursuivies en France sur les ESST étaient le fait d’un petit réseau informel qui a été à l’origine d’un premier programme de recherches piloté par l’INSERM. L’annonce faite le 20 mars 1996 par les autorités du Royaume-Uni que 10 britanniques venaient de succomber à une variante de la maladie de Creutzfeldt-Jakob liée à l’ESB, entraîne une crise de confiance sans précédent des consommateurs. Interpellée, la communauté scientifique incluant l’INRA est alors brutalement placée devant un ensemble de questions nouvelles qui l’oblige à recentrer sa stratégie en termes d’expertise collective. La mise en place à cette occasion, du comité interministériel d’experts sur les ESST animé par Dominique Dormont (et auquel 8 chercheurs INRA participaient) a été un facteur très important dans la mobilisation de la communauté scientifique française et en particulier de l’INRA (voir à ce sujet l’analyse critique du fonctionnement de ce comité interministériel faite par Jacqueline Estades et Elisabeth Rémy dans l’ouvrage « l’expertise en pratique : les risques liés à la vache folle et aux rayonnements ionisants », 249 pages, L’Harmattan éditeur, Novembre 2003). Depuis 1993, les chercheurs INRA du département de génétique animale réfléchissaient aux conditions de développement de projets de recherche nouveaux sur les maladies à prions et en particulier sur la tremblante ovine qui sévissait de façon spectaculaire dans un troupeau ovin expérimental (domaine INRA de Langlade). Les chercheurs concernés de ce département ont eu un rôle moteur dans la mobilisation ultérieure des autres départements. En effet, à partir de l’automne 1996, des chercheurs INRA appartenant à 6 départements de recherche différents (génétique animale, santé animale, physiologie animale, transformation des produits animaux, hydrobiologie et faune sauvage, économie et sociologie rurale) ont décidé de s’engager dans des projets de recherche centrés sur les maladies à prions. Cet intense effort de mobilisation s’est accompli essentiellement par mobilité thématique (et non pas à la faveur de recrutements nouveaux), ce qui a représenté pour chacun des chercheurs engagés un effort personnel de remise en cause l’obligeant à repartir de zéro dans un domaine totalement nouveau, en abandonnant des recherches où chacun avait acquis un positionnement national et international. Cette mobilisation collective importante a été favorisée par trois facteurs différents : - l’exceptionnelle demande sociétale résultant d’une crise de confiance sans précédent touchant à la fois le consommateur et le citoyen, - l’ensemble des nombreuses questions nouvelles posées par la problématique « prions » qui a profondément excité la curiosité et l’intérêt des chercheurs de disciplines différentes, - et, enfin, la mise en place rapide de nouveaux moyens financiers, à la faveur d’une série d’appels d’offres successifs (INRA en interne, interministériels, GIS Prions, Union Européenne) qui ont exercé un effet incitatif puissant. Dans ce contexte nouveau, les objectifs prioritaires de l‘INRA ont été les suivants : - tout d’abord, créer les conditions optimales pour la mise au point des différents outils indispensables au développement des recherches sur les ESST : . les souris transgéniques pour les infections expérimentales,. les lignées de cultures cellulaires pour la propagation in vitro du prion,. les anticorps monoclonaux anti protéine prion (PrP),. les techniques immunocytohistochimiques pour identifier la protéine prion pathogène PrPsc dans les tissus infectés,. les méthodes de génotypage à grande échelle du gène PrP chez les ovins,. les approches épidémiologiques adaptées,. et surtout toute la logistique appropriée pour la manipulation des prions en toute sécurité au laboratoire et dans les animaleries (souris et gros animaux). - parallèlement, organiser des instances nouvelles pour la coordination (comité d’action incitative programmée, bureau permanent des recherches ESST) et l’animation scientifique interdisciplinaire (séminaires réguliers) de façon à assurer les meilleures conditions pour favoriser les échanges entre les équipes et la cohérence des projets entre eux. - et, enfin, mettre en place des moyens nouveaux en termes de ressources humaines (redéploiements, recrutements). Plus d’une vingtaine d’équipes INRA se sont engagées depuis 1996. A partir des nouveaux outils mis à disposition des différentes équipes, les recherches se développent et les résultats obtenus ont été présentés et discutés lors des séminaires organisés en 1998, 2000 et 2003. Ces résultats ont été valorisés par un nombre important de publications et ont été concrétisés au niveau des applications par la mise au point de tests rapides de diagnostic des ESST (contribution au test Biorad pour l’ESB, convention avec l’Institut Pourquier pour la tremblante ovine) ainsi que par un plan ambitieux de contrôle génétique et d’éradication de la tremblante dans les troupeaux ovins français. Dans le domaine de la biosécurité du retraitement des farines animales, un brevet a été pris en mars 2004. A l’issue du dernier séminaire, la direction scientifique Animal et Produits Animaux a décidé de valoriser l’ensemble des résultats obtenus et des connaissances en découlant, par la réalisation de ce numéro hors-série. L’objectif était de présenter au plus grand nombre l’ensemble des avancées scientifiques et des axes de recherche actuels sur les prions, menés dans les différentes disciplines. Ce numéro hors-série de la revue « Productions Animales » comprend 7 chapitres structurés autour des questions nouvelles que les chercheurs se sont attachés à résoudre : les animaux modèles, la caractérisation des souches et la nature de l’agent, la protéine prion cellulaire, la pathogénie des ESST, la variabilité de la résistance aux ESST et enfin l’épidémiologie et la lutte contre les ESST. En outre à la fin du numéro, figurent des annexes présentant successivement : la liste des publications scientifiques réalisées à partir des résultats obtenus, la liste des séminaires scientifiques organisés en interne, et enfin la liste des 18 projets scientifiques européens dans le domaine des ESST, impliquant des équipes INRA comme coordinateur ou comme partenaire, illustrant ainsi leur positionnement international.

Les effets de Trypanosoma brucei brucei et de Trypanosoma congolense ont été étudiés sur les organes génitaux, les testicules et les capacités de reproduction de 60 cobayes adultes mâles. Les infections provoquées par l'un ou l'autre de ces deux trypanosomes ont évolué de façon aiguë ou chronique. T. b. brucei semblait plus virulent que T. congolense. Dans les deux cas, la durée de l'infection avait une incidence significative (P < 0,01) sur la gravité de la diminution des poids corporel et gonadique, sur celle de l'indice de masse testiculaire et sur l'ampleur des lésions. Les lésions histopathologiques comprenaient des infiltrations de cellules mononucléées, une déformation des tubes séminifères et une dégénérescence des cellules germinales. Les trypanosomes altéraient la capacité de reproduction des cobayes en modifiant la biosynthèse des hormones, ainsi que la production et les réserves de sperme. L'utilisation du cobaye comme modèle expérimental pour étudier la trypanosomose chez les animaux domestiques fait ici l'objet d'une discussion.

Afin d'évaluer l'impact économique de la cowdriose (infection par Cowdria ruminantium ) et de créer un modèle pour l'impact des vaccins améliorés contre cette maladie, une étude sur le terrain a été conduite pour fournir des données sur les indicateurs de productivité du bétail au Zimbabwe. Des études transversales ont été réalisées dans les deux principales régions agro-écologiques, lowveld et highveld, où la cowdriose est supposée être endémique stable et épidémique, respectivement. Ces études ont été conçues pour fournir des données sur la productivité et la rentabilité du bétail ( des principaux indicateurs de production dans le secteur traditionnel et commercial (pour des entreprises productrices de viande bovine, de lait, d'ovins, de caprins). Les résultats prouvent que la rentabilité des fermes commerciales de viande bovine, comme l'indiquent les marges brutes globalement positives, était identique (p > 0.05), indépendamment de la présence et de la localisation de la cowdriose. Seules les fermes laitières commerciales qui ont enregistré des cas de cowdriose ont montré une marge brute négative, bien que ce ne soit pas sensiblement différent des exploitations laitières qui n'ont pas enregistré de cowdriose ou des fermes de viande bovine. Le secteur traditionnel dans les highveld et lowveld a affiché des marges brutes positives, bien que la marge ait été significativement (p < 0.001) plus élevée dans le highveld que dans le lowveld. Cette étude indique que les pertes associées à la cowdriose sont minimales lorsque la maladie est endémique stable ou épidémique avec un contrôle efficace des tiques. De plus, la rentabilité de la production animale, dans les secteurs commercial et traditionnel, pourrait être améliorée si des méthodes plus rentables pour le contrôle des tiques et des maladies transmises par les tiques (qui représentent un des principaux coûts de production) étaient disponibles.

Le lait n’est pas tout à fait un aliment comme les autres puisqu’il est aussi produit par l’Homme. Cet aliment est indispensable à l’alimentation de l’enfant, car sa richesse nutritionnelle combinée à sa forme liquide en font une ration « tout en un » du jeune pendant ses premières semaines de vie. L’homme a très tôt domestiqué d’autres mammifères pour produire cet aliment nécessaire pour le jeune et l’a aussi intégré dans l’alimentation de l’adulte sous forme native ou après transformation. De fait, le lait est un des rares produits animaux avec l’oeuf qui est produit régulièrement et qu’il est possible d’obtenir sans tuer l’animal. Sa production fait pleinement partie de la fonction de reproduction et son prélèvement doit être géré pour ne pas handicaper le développement du jeune animal qui est également un élément d’avenir dans l’élevage. Les vaches laitières ont longtemps bénéficié de noms très personnalisés, voire de prénoms, jusqu’à ce que la traçabilité ne vienne proposer des identifiants plus proches du matricule de la sécurité sociale que des petits noms affectueux utilisés jusqu’alors. La traite est un moment particulier où l’éleveur se substitue au jeune pour prélever le lait plusieurs fois par jour. Tout ceci fait traditionnellement de l’élevage laitier un élevage qui associe étroitement l’homme et l’animal. Au commencement de la domestication et pendant longtemps, le principal défaut du lait a résidé dans sa faible aptitude à la conservation, nécessitant une consommation plutôt locale, le temps entre production et consommation devant rester le plus court possible. De fait, le développement de sa consommation dans les villes est récent et ne s’est pas fait sans quelques soucis (Fanica 2008). Bien entendu, les évolutions de l’industrie laitière et des transports ont permis de franchir ce double cap de la conservation et des distances, faisant en quelques décennies d’un produit local du peuple d’un terroir, riche d’identité, d’histoire et de culture (Faye et al 2010), un produit générique du commerce mondial qui s’échange entre continents suivant les règles de l’organisation mondiale du commerce et dont la demande augmente régulièrement. Ce passage du local au mondial ne s’effectue pas sans des changements radicaux des modes de production et de l’organisation des filières, avec des conséquences parfois importantes sur les territoires. La production de lait en France, pays traditionnel d’élevage bovin laitier, illustre parfaitement cette évolution et se trouve aujourd’hui à une période charnière. Riche d’une grande diversité de terroirs et de produits, la production française présente un profil original dont on ne sait pas aujourd’hui si c’est une force ou une faiblesse dans cette évolution. Depuis 1984, le système des quotas laitiers liés à la terre et non commercialisables en France a ralenti, comparativement aux pays voisins, l’évolution vers une spécialisation et une intensification des systèmes de production laitiers, mais il disparaîtra en 2015. Le contexte économique des prix des matières premières et du prix du lait devient beaucoup plus instable que par le passé. Le métier d’éleveur laitier, avec sa complexité, sa charge de travail importante, ses astreintes et la diminution de sa rémunération, devient moins attractif. La nécessaire prise en compte de l’impact de l’élevage sur l’environnement et plus globalement de la durabilité, constitue un nouveau défi qui est souvent vécu comme une contrainte supplémentaire. Cependant, les connaissances scientifiques et technologiques ont beaucoup progressé et offrent de nouveaux outils à l’élevage laitier pour construire une trajectoire originale dans cette évolution. Ce numéro spécial d’INRA Productions Animales se propose donc en quelques articles de faire un état des lieux des connaissances concernant la production laitière, ainsi que des nouveaux défis et des nouveaux outils qui s’offrent à la filière pour construire son avenir. Ce panorama n’est volontairement pas exhaustif et traitera prioritairement des vaches laitières avec cependant, lorsqu’il est apparu nécessaire, quelques exemples tirés de travaux réalisés chez les caprins. De même, il ne s’agit pas ici d’aborder la transformation du lait et les évolutions des nombreux produits transformés. Mais nous avons cherché à présenter un point sur un certain nombre de sujets en mettant en avant les avancées récentes et les défis scientifiques, techniques, économiques et organisationnels qui concernent la production laitière, en quatre grandes parties. La première plantera tout d’abord le décor du secteur laitier français. La deuxième présentera les nouvelles avancées des travaux sur la femelle laitière, la lactation et le lait. La troisième analysera les différents leviers que constituent la sélection génétique, la gestion de la santé, l’alimentation et la traite, pour mieux maîtriser la production de lait en élevage. Enfin, la dernière partie abordera des questions plus spécifiques concernant les systèmes d’élevage et leur futur. Le premier article de V. Chatellier et al fournit une analyse à la fois du bilan et des perspectives du secteur laitier français. Après une analyse du marché des produits laitiers au travers de la demande et de l’offre et des grandes stratégies des acteurs de la filière, cet article présente les spécificités françaises des exploitations laitières liées en particulier à la diversité des systèmes de production et des territoires. Cette double diversité se traduit également dans les écarts de productivité et des résultats économiques des exploitations dont la main-d’oeuvre reste majoritairement familiale, avec la question de son renouvellement qui se pose différemment selon les territoires. Enfin, à l’aune des changements importants de contexte qui se préparent avec la fin des quotas et les nouvelles relations qui se mettent en place entre producteurs et transformateurs, les auteurs étudient les différents scénarios qui en découlent et qui conduiront à l’écriture du futur du secteur laitier français dans les territoires et le marché mondial. La série d’articles sur l’animal et le lait débute par une approche systémique de l’animal laitier. La vache laitière est d’abord perçue au travers de sa fonction de production, et les modèles de prévision de la lactation se sont longtemps focalisés sur cette seule fonction. La notion d’animaux plus robustes et d’élevages plus durables (cf. Dossier « Robustesse... », Sauvant et Perez 2010) amène à revisiter cet angle d’approche pour l’élargir à ensemble des fonctions physiologiques en prenant mieux en compte les interactions entre les génotypes animaux et leurs environnements. La modélisation aborde cette complexité de deux façons contrastées, l’une plutôt ascendante en partant des mécanismes élémentaires et en les agrégeant, l’autre plutôt descendante, en partant de grandes propriétés émergeantes des principales fonctions et de leurs interactions, voire de leur compétition dans l’accès aux ressources nutritionnelles. La revue de Friggens et al aborde ainsi la question de la dynamique de partition des nutriments entre fonction physiologiques chez les vaches laitières en fonction du génotype en présentant plusieurs approches de modélisation. Cette revue s’attache à montrer l’intérêt de partir des propriétés émergeantes pour arriver à modéliser les réponses complexes (production, reproduction, composition du lait, état corporel…) d’une vache soumise à différentes conduites d’élevage au cours de sa carrière. Les outils de demain qui permettront d’optimiser la conduited’élevage face aux aléas économiques et climatiques dépendront de l’avancée de ces modèles et des connaissances scientifiques qui les sous-tendent. La fonction de lactation est la conséquence de nombreux mécanismes à l’échelle de l’animal, tout particulièrement au niveau de la glande mammaire. Le développement et le fonctionnement de cet organe caractérisé par sa cyclicité ont fait l’objet de nombreux travaux à l’Inra et dans de nombreuses équipes de recherches internationales. Il ne s’agissait pas ici de relater l’ensemble de ces travaux mais de consacrer un article aux dernières connaissances acquises sur les mécanismes de biosynthèse et de sécrétion des constituants du lait. L’article de Leroux et al présente les travaux sur la régulation de l’expression génique dans la glande mammaire avec un intérêt particulier pour les données acquises avec les nouveaux outils d’études globales de génomique expressionnelle. Ceux-ci apportent de nouvelles connaissances sur les effets des facteurs génétiques sur la biosynthèse et la sécrétion du lait, sur leur régulation nutritionnelle et sur l’interaction de ces facteurs. Ce dernier point constitue un champ d’investigation supplémentaire pour décrypter les secrets du fonctionnement mammaire avec notamment l’intervention de nouveaux acteurs que sont les petits ARN non codants (ou microARN) qui vient encore accroître la complexité du fonctionnement mammaire dans son rôle prépondérant lors de la lactation. Après avoir fait cet état des lieux des connaissances sur la biosynthèse et la sécrétion des constituants du lait au niveau de la glande mammaire, l’article de Léonil et al présente la complexité des fractions protéique et lipidique du lait et de leur assemblage en structures supramoléculaires. Ces structures finales sont sous la dépendance de la nature et de la variabilité des constituants, ellesmêmes dues aux polymorphismes des gènes responsables de leur synthèse. Ainsi, les auteurs font un état des lieux des connaissances sur la structure et le polymorphisme des gènes spécifiant les protéines coagulables du lait que sont les caséines pour arriver à l’organisation de ces dernières en micelles. Le rôle nutritionnel de ces protéines majeures du lait et leur fonction biologique sont revisitées à la lumière des connaissances croissantes sur les peptides bioactifs qu’elles contiennent. La fraction lipidique n’est pas en reste avec la présentation de sa complexité et de son organisation sous forme de globule gras ainsi que de son impact nutritionnel sur le consommateur. Enfin, la découverte récente, dans le lait, de petites particules (ou exosomes) véhiculant des protéines et des ARN ouvre de nouvelle voies d’investigation de l’impact du lait sur la santé du consommateur. La série d’articles consacrée aux leviers d’action dont disposent les éleveurs pour moduler la production laitière ainsi que la composition du lait débute par l’article de Brochard et al, qui retrace l’impact de la sélection génétique pour arriver aux apports de la sélection génomique des races bovines laitières. Un bref historique de la sélection génétique présente les progrès réalisés sur les caractères de production laitière mais aussi sur des caractères de robustesse (fertilité, mammites…) et permet ainsi de dresser le décor génétique des élevages français. L’avènement des outils de génomique grâce au séquençage du génome bovin a conduit à renouveler les perspectives de sélection des bovins laitiers (cf. Numéro spécial, «amélioration génétique" Mulsant et al 2011). La présentation brève de ces outils permet de mieux appréhender les retombées attendues. Les opportunités offertes par la sélection génomique sur les caractères laitiers sensu stricto se complètent et permettent également de proposer une sélection sur de nouveaux caractères. En effet, la prise en compte progressive d’autres caractères oriente la sélection vers une complexité accrue notamment grâce à l’établissement de nouvelles mesures phénotypiques. L’évolution vers une meilleure robustesse, une efficacité alimentaire optimisée mais aussi une empreinte environnementale réduite, sera d’autant plus envisageable que la sélection pourra s’appuyer sur des capacités de phénotypage de plus en plus fin et à grande échelle. Un autre facteur prépondérant dans l’élevage laitier concerne la gestion de la santé animale qui affecte, notamment, la durabilité des élevages sous l’angle socio-économique. Cette gestion complexe doit prendre en compte de nombreux paramètres tel que le nombre des traitements nécessaires, le temps passé, les pertes économiques directes à court et long terme, etc. Les infections ne touchent pas toutes directement la glande mammaire, mais en affectant l’animal, elles impactent la lactation, l’efficacité de production du troupeau et donc l’élevage. L’article de Seegers et al passe en revue sept maladies majeures classées en trois groupes affectant les bovins laitiers. Il présente les connaissances récentes acquises sur ces maladies et les perspectives qu’elles ouvrent pour mieux les maîtriser. Ces maladies ont bien souvent un impact économique fort sur les élevages et/ou sont transmissibles à l’Homme constituant ainsi des questionnements de recherche forts et pour lesquels les moyens d’actions sont aussi multiples que variés. De plus, les attentes sociétales visent à diminuer, autant que faire se peut, les intrants médicamenteux. L’alimentation est un levier de maîtrise de la production et de la composition du lait qui présente l’avantage d’avoir des effets rapides et réversibles. Bien que ce levier puisse également moduler la composition protéique du lait, l’impact prépondérant de l’alimentation sur la composition en acides gras du lait, dans le but de fournir aux consommateurs une qualité nutritionnelle du lait la plus favorable possible, a été mis en exergue par de nombreuses études. La détermination de la composition en acides gras des laits est de plus en plus précise, notamment du fait des nouvelles techniques qui permettent une meilleure caractérisation de ces profils. Outre l’impact de l’alimentation, les effets des apports nutritionnels chez le ruminant sur les teneurs en composés vitaminiques du lait sont également à prendre en compte dans la perspective de l’utilisation du lait comme source complémentaire naturelle de vitamines chez les sujets présentant une efficacité d’absorption réduite (tel que les jeunes ou à l’inverse les personnes âgées). L’article de Ferlay et al recense les principaux facteurs alimentaires (nature de la ration de base, supplémentation oléagineuse, différents types de suppléments lipidiques et leurs interactions) influençant la composition en acides gras et en vitamines du lait de vache. Enfin, la traite constitue un outil supplémentaire de pilotage des troupeaux en termes de production laitière mais aussi de qualité sanitaire, technologique et nutritionnelle du lait. De plus, une meilleure connaissance des effets des différentes pratiques de traite est cruciale dans le contexte actuel de gestion du travail dans les exploitations laitières (cf. Numéro spécial, « Travail en élevage », Hostiou et al 2012). Les moyens mis en oeuvre se situent à différents niveaux allant de la fréquence de traite aux systèmes de stockage des laits en passant par les réglages possibles ou les types de machines à traire. L’article de Guinard-Flament et al fait le point des connaissances actuelles sur les effets et les conséquences de modifications de la conduite des animaux à la traite. Il présente les effets de la fréquence de traite sur le niveau de production laitière et sur la composition du lait. Le contexte de la traite, avec les effets mécaniques de la machine à traire et celui du système de stockage, est également présenté dans ses multiples facettes pour souligner leur rôle prépondérant sur la qualité microbienne des laits. La conduite des vaches à la traite est également un moyen de gestion de la carrière d’une vache laitière à travers le pilotage de certaines phases du cycle de production (effets sur la reproduction et sur la durée de la lactation et leurs conséquences sur la santé de l’animal...). La dimension des systèmes d’élevage est dominée ces dernières années par la question environnementale, notamment depuis la parution du rapport de la FAO « Livestock’s long shadow » (Steinfeld et al 2006). L’élevage laitier, très consommateur de ressources de qualité, est concerné au premier rang par ce défi environnemental. Mais ces enjeux, peu perceptibles à l’échelle de l’élevage pourtant à l’origine de ces risques, sont difficiles à intégrer dans les objectifs des systèmes de production. L’article de Dollé et al sur les impacts environnementaux des systèmes bovins laitiers français apporte de nombreux éléments quantifiés sur les émissions des éléments à risque pour l’environnement par les élevages laitiers. Ces risques concernent bien entendu la qualité de l’eau, notamment via les excrétions d’azote et de phosphore, ce qui est connu depuis longtemps avec leurs impacts sur l’eutrophisation des cours d’eau et des côtes. Les risques liés à la qualité de l’air ont été pris en compte beaucoup plus récemment et concernent principalement les émissions d’ammoniac pouvant affecter la santé humaine et des gaz à effet de serre responsables du réchauffement climatique (cf. Dossier, « Gaz à effet de serre en élevage bovin : le méthane », Doreau et al 2011). Ensuite, l’article aborde la question de la biodiversité, auxiliaire de l’agriculture et des paysages, où l’élevage joue un rôle central au sein des territoires agricoles. L’article aborde pour finir la question de la quantification de ces impacts afin d’améliorer objectivement les performances environnementales des élevages et montre que performances environnementales et économiques en élevage laitier ne sont pas antinomiques. En guise de conclusion de ce numéro, J.L. Peyraud et K. Duhem se sont prêtés à un exercice d’analyse prospective des élevages laitiers et du lait de demain en reprenant certains des constats de l’article introductif, notamment sur la diversité des systèmes et des territoires, la restructuration rapide de la filière et la reconstruction du métier d’éleveur. La filière devra demain affronter la tension entre l’amélioration de la compétitivité et celle de la durabilité de l’élevage en tirant profit des innovations. La meilleure prise en compte des qualités nutritionnelles des produits et de l’évolution des demandes tout en améliorant l’intégration de l’élevage au sein des territoires constitue un double défi pour résoudre cette tension. L’analyse des auteurs prône cependant un maintien de la diversité et la complémentarité des systèmes dans une diversité de territoires pour mieux répondre aux enjeux de la société et des éleveurs. Ce numéro spécial montre combien la filière laitière est aujourd’hui plus que jamais à la croisée des chemins avec des défis économiques et sociétaux difficiles à relever dans un climat de plus en plus incertain. Entre diversité d'une part, et spécialisation et standardisation d'autre part, le chemin de la filière française reste complexe à définir. Les nombreuses évolutions des connaissances scientifiques permettent de disposer à court ou moyen terme de nouveaux outils pour relever ces défis. La sélection génomique pour disposer des animaux les plus adaptés à leur système, les modèles de prévision pour anticiper les aléas et leurs conséquences, les outils d’évaluation environnementale pour maîtriser les risques, les outils de monitoring et d’information des troupeaux d’élevage pour améliorer les conditions de travail et l’efficience des troupeaux, les possibilités de piloter la qualité des produits par les conduites d’élevage et en particulier l’alimentation, une meilleure connaissance des mécanismes de régulation de la lactation, la découverte de la richesse des constituants du lait et de leurs propriétés nutritionnelles et fonctionnelles sont autant d’atouts pour la filière pour affronter ces défis. A travers les articles de ce numéro, nous avons voulu illustrer quelques un de ces défis et des perspectives offertes par la recherche. L’enjeu sera de les mobiliser à bon escient dans le cadre de stratégies cohérentes. Cela nécessitera la collaboration de tous les acteurs de la recherche, de la formation, du développement et de la filière. A leur niveau, les articles de ce numéro, par les nombreuses signatures communes entre chercheurs, enseignants-chercheurs et ingénieurs de recherche-développement, témoignent de la vitalité des unités mixtes de recherche et des unités mixtes thématiques impliquées dans l’élevage laitier. De même, bon nombre de travaux relatés dans les articles de ce numéro sont le fruit de programmes de recherche co-financés et menés en collaboration étroite entre la recherche, les instituts technique et la filière. Nous y voyons un fort signe positif pour l'avenir de l'élevage laitier en France Cet avant-propos ne saurait s’achever sans remercier René Baumont et le comité de rédaction d’Inra Productions Animales pour l’initiative judicieuse de ce numéro spécial, mais aussi pour nous avoir aidés à mener à bien ce projet comprenant de nombreux auteurs, qui ont bien voulu se prêter à l’exercice difficile de la rédaction d’un article de synthèse qui conjugue la rigueur de l’information scientifique avec l’exigence de la rendre accessible à un large public. Ce numéro doit beaucoup aussi aux relectures constructives de nombreux collègues que nous remercions ici anonymement. Enfin, cet ouvrage doit aussi sa qualité à un travail remarquable d’édition technique assuré par Pascale Béraudque nous associons à ces remerciements. Nous avons eu la primeur de ces articles et nous espérons que vous partagerez l’intérêt que nous avons eu à leur lecture à la fois instructive, enrichissante et propice à nourrir notre réflexion pour le futur de la recherche-développement dans le domaine de l’élevage bovin laitier.Philippe FAVERDIN, Christine LEROUX RéférencesDoreau M., Baumont R., Perez J.M., (Eds) 2011. Dossier, Gaz à effet de serre en élevage bovin : le méthane. INRA Prod. Anim., 24, 411-474. Fanica P.O., 2008. Le lait, la vache et le citadin. Du XVIIe au XXe siècle. Editions Quae, Paris, France,520p. Faye B., Bonnet P., Corniaux C., Duteurtre G., 2010. Peuples du lait. Editions Quae, Paris France, 160p. Hostiou N., Dedieu B., Baumont R., (Eds) 2012. Numéro spécial, Travail en élevage. INRA Prod. Anim., 25, 83-220. Mulsant P., Bodin L., Coudurier B., Deretz S., Le Roy P., Quillet E., Perez J.M., (Eds) 2011. Numéro spécial, Amélioration génétique. INRA Prod. Anim., 24, 283-404. Sauvant D., Perez J.M., (Eds) 2010. Dossier, Robustesse, rusticité, flexibilité, plasticité, résilience… les nouveaux critères de qualité des animaux et des systèmes d'élevage. INRA Prod. Anim., 23, 1-102. Steinfeld H., Gerber P., Wassenaar T., Castel V., Rosales M., de Haan C., 2006. Livestock's long shadow: environmental issues and options. Food and Agriculture Organization of the United Nations,414p.

Le portage bactérien chez les animaux domestiques a commencé à être analysé relativement récemment, malgré son importance considérable dans l’épidémiologie et l’évolution des maladies infectieuses. La grande majorité des exemples documentés concernent des zoonoses, maladies transmises des animaux à l’Homme, le plus souvent via les aliments. L’animal porteur est infecté par un agent infectieux mais ne présente pas de symptômes consécutifs à cette infection ; cette bactérie est transmise à l’Homme ou à d’autres animaux qui eux, pourront développer une maladie, plus ou moins grave. La prévalence du portage chez les animaux est très élevée dans certains cas et son importance est aussi liée à la fréquence et à la gravité des maladies qu’il suscite. Il est mal compris et une meilleure compréhension de ses mécanismes devrait en améliorer la maîtrise, ce qui limitera les risques de maladie notamment chez l’Homme. La mise en œuvre d’outils d’analyse dans des modèles expérimentaux pertinents a permis de commencer à étudier les facteurs bactériens comme les facteurs de l’hôte impliqués dans le portage. Le plus documenté, l’exemple du portage intestinal a été comparé dans plusieurs modèles : ceux de Salmonella enterica sérovar Typhimurium ou Salmonella enterica sérovar Enteritidis chez la poule, de Campylobacter jejuni dans la même espèce et d’Escherichia coli O157:H7 chez les ruminants. Ce bilan met en évidence une multiplicité des facteurs en cause aussi bien chez la bactérie que chez l’hôte et il identifie des facteurs spécifiques à chaque modèle et quelques points communs. Il montre la mise en jeu de régulations ou de modulations contribuant à expliquer cet équilibre entre la bactérie et son hôte.

Pseudomonas aeruginosa est une bactérie pathogène opportuniste, hautement résistant à une multitude d’antibiotiques qui infecte principalement les patients immunosupprimés. Il représente la cause principale de morbidité et de mortalité chez les patients atteints de fibrose kystique (mucoviscidose). Le but principal de ce projet consistait à identifier et à caractériser des gènes essentiels à l’infection et au maintien de P. aeruginosa dans un modèle animal d’infection pulmonaire chronique. À partir d’une banque de mutants transpositionnels, nous avons identifié 148 mutants de P. aeruginosa déficients à causer l’infection pulmonaire chronique chez le rat. Suite à des analyses bioinformatiques, le mutant inactivant le gène PA5437 a été sélectionné. L’opéron adjacent code pour les sous unités du pyruvate carboxylase (pycA et pycB) et est régulé par le gène PA5437, d’où l’appellation pycR pour pyruvate carboxylase regulator. Le pycR a été identifié comme étant un régulateur transcriptionnel de type LysR ayant une région typique de liaison à l’ADN. Le codon d’initiation de la transcription des gènes pycR et pycA a été identifié par élongation d’amorce. La capacité de liaison de la protéine PycR à l’ADN a été confirmée à l’aide du gel à retardement. L’implication de PycR dans la virulence bactérienne in vivo a été confirmée par indice de compétition et après 7 jours d’infection le mutant déficient ΔpycR est complètement éliminé du poumon du rat. L’importance de PycR a aussi été confirmée in vitro à l’aide des tests phénotypiques et enzymatiques démontrant la déficience dans la production de la lipase, de l’estérase et du biofilm. Finalement, l’analyse des résultats métaboliques et transcriptomiques a confirmé l’importance de PycR dans la régulation du métabolisme de lipides, de l’activité lipolytique, de la respiration anaérobique, de la formation du biofilm et des gènes régulés par le quorum sensing. Dans un second volet, une étude comparative entre souches prototypes (PAO1 et PA14) de P. aeruginosa et un isolat clinique (LESB58) de la fibrose kystique a été réalisée dans un modèle de l’infection pulmonaire chronique chez le rat. Cette étude a permis d’identifier des différences significatives au niveau de la localisation bactérienne dans les tissus pulmonaires de l’isolat clinique LESB58. D’importantes différences ont également été notées au niveau des facteurs de virulence comme la mobilité et la formation du biofilm. À long terme, les nouvelles connaissances acquises en génomique fonctionnelle devraient permettre d’identifier et de développer de nouvelles approches thérapeutiques permettant de combattre et mieux comprendre les infections causées par cette bactérie.
Pseudomonas aeruginosa est une bactérie pathogène opportuniste, hautement résistant à une multitude d’antibiotiques qui infecte principalement les patients immunosupprimés. Il représente la cause principale de morbidité et de mortalité chez les patients atteints de fibrose kystique (mucoviscidose). Le but principal de ce projet consistait à identifier et à caractériser des gènes essentiels à l’infection et au maintien de P. aeruginosa dans un modèle animal d’infection pulmonaire chronique. À partir d’une banque de mutants transpositionnels, nous avons identifié 148 mutants de P. aeruginosa déficients à causer l’infection pulmonaire chronique chez le rat. Suite à des analyses bioinformatiques, le mutant inactivant le gène PA5437 a été sélectionné. L’opéron adjacent code pour les sous unités du pyruvate carboxylase (pycA et pycB) et est régulé par le gène PA5437, d’où l’appellation pycR pour pyruvate carboxylase regulator. Le pycR a été identifié comme étant un régulateur transcriptionnel de type LysR ayant une région typique de liaison à l’ADN. Le codon d’initiation de la transcription des gènes pycR et pycA a été identifié par élongation d’amorce. La capacité de liaison de la protéine PycR à l’ADN a été confirmée à l’aide du gel à retardement. L’implication de PycR dans la virulence bactérienne in vivo a été confirmée par indice de compétition et après 7 jours d’infection le mutant déficient ΔpycR est complètement éliminé du poumon du rat. L’importance de PycR a aussi été confirmée in vitro à l’aide des tests phénotypiques et enzymatiques démontrant la déficience dans la production de la lipase, de l’estérase et du biofilm. Finalement, l’analyse des résultats métaboliques et transcriptomiques a confirmé l’importance de PycR dans la régulation du métabolisme de lipides, de l’activité lipolytique, de la respiration anaérobique, de la formation du biofilm et des gènes régulés par le quorum sensing. Dans un second volet, une étude comparative entre souches prototypes (PAO1 et PA14) de P. aeruginosa et un isolat clinique (LESB58) de la fibrose kystique a été réalisée dans un modèle de l’infection pulmonaire chronique chez le rat. Cette étude a permis d’identifier des différences significatives au niveau de la localisation bactérienne dans les tissus pulmonaires de l’isolat clinique LESB58. D’importantes différences ont également été notées au niveau des facteurs de virulence comme la mobilité et la formation du biofilm. À long terme, les nouvelles connaissances acquises en génomique fonctionnelle devraient permettre d’identifier et de développer de nouvelles approches thérapeutiques permettant de combattre et mieux comprendre les infections causées par cette bactérie.
The opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa is highly resistant to most classes of antibiotics and causes a wide variety of infections in compromised hosts. In addition, it represents the major cause of morbidity and mortality in cystic fibrosis (CF) patients. The principal goal of the present research project was to identify and to characterise P. aeruginosa genes essential for causing a chronic lung infection. Using a PCR-based signature-tagged mutagenesis, we identified a P. aeruginosa STM5437 mutant having an insertion into the PA5437 gene; its inactivation causes attenuation of virulence in vivo. The PA5437 gene, now called pycR, regulates the adjacent operon encoding the pyruvate carboxylase subunits (pyruvate carboxylase regulator). PycR has the signature of a putative transcriptional regulator with a predicted helix-turn-helix motif binding to a typical LysR DNA-binding motif identified in the PA5436 (pycA)-PA5437 (pycA) intercistronic region. Transcriptional start sites of pycA and pycR were identified by primer extension and the DNA binding capacity of PycR was confirmed by a DNA mobility gel shift assay. Genome-wide transcriptional profiling indicated that the genes whose control were differentially expressed by PycR implicated genes responsible for lipid metabolism, lipolytic activity, anaerobic respiration, biofilm formation and a number of quorum sensing regulated genes. This study defines PycR as a major regulator in virulence and where mutations in pycR have pleiotropic effects on the expression of multiple virulence factors such as lipase, esterase and biofilm formation. The expressions of several of these genes are associated with chronic lung persistence. In the second part of the study, P. aeruginosa prototype strains PAO1 and PA14 were compared with the CF isolate LESB58 in the rat model of chronic lung infection. This comparative study identified major differences for LESB58; in vivo in bacterial localisation in the rat lung and in vitro for motility and biofilm production. Functional genomics of P. aeruginosa will provide new insights for the development of novel therapeutic targets. Genomic biodiversity may explain the variation in severity of the P. aeruginosa infections in CF disease.
The opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa is highly resistant to most classes of antibiotics and causes a wide variety of infections in compromised hosts. In addition, it represents the major cause of morbidity and mortality in cystic fibrosis (CF) patients. The principal goal of the present research project was to identify and to characterise P. aeruginosa genes essential for causing a chronic lung infection. Using a PCR-based signature-tagged mutagenesis, we identified a P. aeruginosa STM5437 mutant having an insertion into the PA5437 gene; its inactivation causes attenuation of virulence in vivo. The PA5437 gene, now called pycR, regulates the adjacent operon encoding the pyruvate carboxylase subunits (pyruvate carboxylase regulator). PycR has the signature of a putative transcriptional regulator with a predicted helix-turn-helix motif binding to a typical LysR DNA-binding motif identified in the PA5436 (pycA)-PA5437 (pycA) intercistronic region. Transcriptional start sites of pycA and pycR were identified by primer extension and the DNA binding capacity of PycR was confirmed by a DNA mobility gel shift assay. Genome-wide transcriptional profiling indicated that the genes whose control were differentially expressed by PycR implicated genes responsible for lipid metabolism, lipolytic activity, anaerobic respiration, biofilm formation and a number of quorum sensing regulated genes. This study defines PycR as a major regulator in virulence and where mutations in pycR have pleiotropic effects on the expression of multiple virulence factors such as lipase, esterase and biofilm formation. The expressions of several of these genes are associated with chronic lung persistence. In the second part of the study, P. aeruginosa prototype strains PAO1 and PA14 were compared with the CF isolate LESB58 in the rat model of chronic lung infection. This comparative study identified major differences for LESB58; in vivo in bacterial localisation in the rat lung and in vitro for motility and biofilm production. Functional genomics of P. aeruginosa will provide new insights for the development of novel therapeutic targets. Genomic biodiversity may explain the variation in severity of the P. aeruginosa infections in CF disease.

Les facteurs de risque individuels et environnementaux associés à la contamination par l'agent de la tremblante classique du mouton et à la durée d'incubation des animaux infectés demeurent mal connus. En l'absence de diagnostic antemortem précoce, la longue durée d'incubation de la maladie et les durées de vie limitées des animaux conduisent à une connaissance partielle du statut sanitaire des animaux. De plus, l'analyse doit tenir compte du fait qu'une partie seulement des animaux se contamine. Nous utilisons des modèles d'analyse des données de survie prenant en compte l'existence d'une fraction non à risque. Nous proposons une approche par vraisemblance pénalisée qui allie les avantages des modèles paramétriques et semi paramétriques existants. Nous nous intéressons ensuite aux modèles paramétriques de survie avec fraction non à risque et effets aléatoires afin de tenir compte du regroupement des animaux dans les élevages. Ces différentes approches sont évaluées à l'aide d'études de simulations. L'application de ces modèles aux données issues du suivi longitudinal d'élevages infectés des Pyrénées Atlantiques (France) confirme le rôle déterminant du génotype au gène PRP sur le risque de contamination et les durées d'incubation. Nos résultats suggèrent de plus que la contamination par l'agent infectieux a principalement lieu en période néonatale. Enfin la forte hétérogénéité des risques de contamination et des durées d'incubation mise en évidence entre troupeaux pourrait être partiellement expliquée par la prise en compte de la structure génétique des élevages et du nombre d'animaux infectés présents
Although they are of major interest in the understanding of the classical scrapie dynamic in infested flocks, the factors influencing the contamination by the infectious agent and incubation period remain poorly known. The absence of antemortem diagnostic tools and the confounding effects of long incubation periods and flock management practices yield a partial knowledge of the infectious status of animals. Moreover, we must take into account that only an unknown fraction of animals become infected, even in heavily affected flocks. To deal with issues, we use a class of particular survival models, which take account for the presence of long term survivors. We propose a penalized likelihood, allowing for the estimation of a smooth risk function. We also develop some parametric models with shared frailties to deal with the presence of grouped data. These different models are evaluated through simulations studies. These statistical approaches are then applied to the analysis of real data collected during the following-up of infected flocks in Pyrénées Atlantiques. The key influence of the PRP genotype on the contamination risk and incubation periods is confirmed. Our results also suggest that, at the individual level, the infection mainly takes place around birth. Finally, the strong heterogeneity in the contamination risk and incubation periods observed between flocks could be partially explained by their PRP genetic structure and the number of incubating animals

L'infection ostéo-articulaire de l'enfant constitue un challenge diagnostique et thérapeutique pour l'orthopédiste pédiatre, car elle peut être responsable de séquelles majeures. L’expérimentation animale a permis d’évaluer de nouvelles molécules actives contre les souches communautaires émergentes de Staphylococcus aureus résistantes à la méticilline et contre les souches émergentes résistantes à la vancomycine. La mise au point de nouveaux modèles d'infections a permis d’évaluer des modes d’administration des antibiotiques et d’évaluer des pratiques chirurgicales dans le traitement des infections osseuses avec et sans matériel. L'expérimentation animale et une étude clinique ont également permis d'évaluer le rôle de l’immobilisation dans le traitement des arthrites septiques de l'enfant
Bone and joint infection is a diagnostic and therapeutic challenge for pædiatric surgeon as it may be source of major functional sequellæ. Animal experimentation has contributed to evaluate new molecules active against community acquired methicillin resistant Staphylococcus aureus strains and against emerging vancomycin resistant Staphylococcus strains. Development of new animal models has led to evaluate different modes of antbiotics administration and to assess surgical pratices used for managment of bone infections, with or without orthopædic device. Animal experimentation and a clinical study have also contributed to clarify the role of immobilization in the treatment of septic arthritis in children

La survenue d’une infection péri prothétique (IPP) est la principale complication de la chirurgie prothétique articulaire, depuis son invention par Robert et Jean Judet en 1947. Comme le nombre de prothèses articulaires posées chaque année augmente de façon importante, ces infections sont de plus en plus fréquentes et l’optimisation de leur prise en charge est un enjeu important sur le plan médical et économique.Les modèles animaux d’IPP permettent de comprendre les mécanismes éthio-pathogéniques et tester de nouvelles thérapeutiques. Une analyse critique de la littérature a été effectuée en évaluant chaque modèle selon son type d’inoculation qui influence les taux et la sévérité de l’infection expérimentale obtenue.Un modèle expérimental d’IPP chez le lapin obtenu par remplacement partiel du genou et inoculation locale a été utilisé pour tester l’efficacité de nouvelles thérapeutiques au cours d’infections à deux bactéries multi résistantes qui posent des problèmes en thérapeutique humaine.Dans un 1er temps nous avons évalué l’efficacité de la ceftaroline (CPT) céphalosporine bactéricide in vivo contre le Staphylococcus aureus résistant à la méticilline (SARM) en la comparant à la vancomycine en association ou non à la rifampicine. 5.107UFC (Unités Formant Colonies) de SARM (Concentration Minimale Inhibitrice (CMI) de 0,38, 0,006, et 1 mg/l pour CPT, RIF, et VAN, respectivement) était injecté dans le genou. Les animaux infectés ont été randomisés et recevaient : aucun traitement (contrôles), CPT (60 mg/kg im), VAN (60 mg/kg im), CPT plus RIF (10 mg/kg im), ou VAN plus RIF débutant 7 jours après l'inoculation et durant 7 jours. L’efficacité des traitements a été évaluée sur la quantité de bactéries persistantes dans l’os (tibia proximal) après traitement. Ce travail a montré que la CPT et la VAN étaient efficace en monothérapie mais que seule l’association avec la rifampicine permettait de stériliser la quasi totalité des animaux. La CPT apparaît donc comme un traitement potentiellement efficace dans cette infection.Dans un 2ème temps nous avons étudié l'efficacité de la colistine (COL) dans le ciment, seule ou en combinaison avec des injections intramusculaires (im) de COL et/ou de méropénème (MRP) dans des infections à Klebsiella pneumoniae résistantes aux carbapénèmes (KPC). Un modèle proche de celui décrit pour le SARM a été utilisé. La souche KPC99YC est une souche clinique, résistante à la gentamicine (CMI 8mg/l) intermédiaire à l'imipénème (CMI 4mg/l), et sensible à la COL (CMI 0,25mg/l). L’inoculum était de 1.109UFC. Sept jours après l'infection, les prothèses étaient remplacées par espaceur sans antibiotique (contrôle), ou par espaceur imprégné de COL (3 MUI de COL/40g de ciment), ou par espaceur sans antibiotique et injections de COL (12 mg/kg im), ou l’association des deux, ou injections de COL avec espaceur en ciment imprégné de COL associé ou non à des injections de MRP (80 mg/kg im). Le traitement durait 7 jours. Tous les lapins témoins étaient infectés à J15, avec une moyenne de densité bactérienne de 6,17 [5,69, 7,04] CFU/g d'os. Contrairement à la COL locale, la COL systémique seule ou combinée avec le MRP était plus efficace que le contrôle sur le nombre de bactéries dans l'os à la fin du traitement. L’association COL locale + systémique était significativement plus efficace que le groupe témoin sur le dénombrement bactérien. D’ailleurs, c'était le seul schéma efficace sur le nombre de lapins avec un os stérile et à la limite de significativité par rapport au traitement systémique seul. Une souche résistante à la COL a été détectée dans le traitement local seul mais pas avec l’association de COL locale et systémique.Les modes d’inoculation directs sont les plus efficaces pour reproduire une IPP aigue. Les études expérimentales permettent de tester des traitements innovants en particulier pour les infections à bactéries multi résistantes
The occurrence of prosthetic joint infection (PJI) is the main complication of joint prosthetic surgery since its invention by Robert and Jean Judet in 1947. Since the number of articular prostheses placed each year increases significantly, these infections are more and more frequent and the optimization of their management is an important medical and economic stake.The animal models of PJI make it possible to understand the ethiopathogenic mechanisms and to test new therapeutics. A critical analysis of the literature was carried out by evaluating each model according to its type of inoculation which influences the rates and the severity of the experimental infection obtained.An experimental model of PJI in rabbits obtained by partial replacement of the knee and local inoculation was used to test the efficacy of new therapeutics during infections with two multi-resistant bacteria which pose problems in human therapeutics.In a first step we evaluated the efficacy of ceftaroline (CPT) cephalosporin bactericidal in vivo against methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) by comparing it with vancomycin (VAN) in combination with or without rifampin (RIF). 5.107UFC MRSA (Minimum Inhibitory Concentration (MIC) of 0.38, 0.006, and 1 mg/l for CPT, RIF, and VAN, respectively) was injected into the knee. Infected animals were randomized to receive no treatment (control), CPT (60 mg/kg im), VAN (60 mg/kg im), CPT plus RIF (10 mg/kg im) or VAN plus RIF, 7 days after inoculation and for 7 days. The efficacy of treatments was evaluated on the amount of persistent bacteria in the bone (proximal tibia) after treatment. This work has shown that CPT and VAN were effective as monotherapy, but only the combination with RIF allowed the sterilization of almost all animals. CPT appears to be a potentially effective treatment in this infection.In a second step we studied the efficacy of colistin (COL) in cement, alone or in combination with intramuscular (im) injections of COL and/or meropenem (MRP) in carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae infections (KPC). A model close to that used for MRSA was used. The strain KPC99YC is a clinical strain, resistant to gentamicin (MIC 8mg/L) intermediate to imipenem (MIC 4mg/l), and sensitive to COL (MIC 0,25mg/l). The inoculum was 1,109UFC. Seven days after the infection, the prosthesis were replaced by antibiotic-free spacer (control), or by COL-impregnated spacer (3 MIU of COL/40g of cement), or by antibiotic-free spacer and COL injections (12 mg/kg im), or the combination of the two, or COL injections with COL-impregnated cement spacer associated or not with MRP injections (80 mg/kg im). The treatment lasted 7 days. All control rabbits were infected at D15, with median and interquartile range (IQR) bone bacterial count of 6.17 [5.69, 7.04] CFU/g of bones. In contrast to local COL, systemic COL alone or combined with MRP was more effective than control on bacterial counts in bone at the end of treatment. The combination of COL local + systemic was significantly more effective than control group on bacterial counts. Interestingly it was the only effective regimen on the number of rabbits with sterile bone and at the limit of significance vs systemic treatment alone. One COL-resistant strain was detected in the COL local treatment alone but not with the combination of local and systemic COL.Direct inoculation modes are most effective in reproducing an acute PJI. The experimental studies allow testing innovative treatments in particular for the infections with multi-resistant bacteria

L'émergence de bactéries résistantes à plusieurs classes d'antibiotiques rend difficile le traitement des pneumonies nosocomiales. Notre objectif était d'évaluer de nouvelles stratégies thérapeutiques et hypothèses physiopathologiques dans des modèles murins de pneumonie.Dans un premier modèle de pneumonie aigue létale à A. baumannii chez le rat, nous avons comparé la virulence de 2 souches nosocomiales, l'une sensible (ABCS) et l'autre résistante (ABCR) à la colistine. Nous avons montré une diminution de la mortalité, du compte bactérien pulmonaire, de l'incidence des bactériémies et des lésions histologiques pulmonaires chez les animaux infectés avec ABCR, ceci confirmant la baisse de virulence associée à l'acquisition de la résistance à la colistine. Dans un second travail, nous avons développé un modèle de pneumonie chronique à P. aeruginosa chez le rat et montré que des aérosols de squalamine permettaient une diminution de la charge bactérienne pulmonaire et du nombre de lésions histologiques de pneumonie. Au cours d'un troisième travail, nous avons évalué l'effet inhibiteur du quorum sensing d'une lactonase in vitro et dans un modèle de pneumonie aigue létale à P. aeruginosa chez le rat. Nous avons constaté une diminution de l'activation de gènes de virulence et de la synthèse de biofilm bactérien in vitro. Ceci était associé à une diminution de la mortalité de 75 à 20 % chez les animaux traités.ConclusionsCe travail de thèse nous a permis de montrer le potentiel thérapeutique de 2 molécules dans des pneumonies à P. aeruginosa et d'illustrer la perte de virulence associée à la résistance à la colistine dans une souche clinique d'A. baumannii
The emergence multi-drug resistant bacteria hardens the treatment of nosocomial pneumonia. Our objective was to evaluate new therapeutic strategies and pathophysiological hypotheses in murine models of pneumonia.In a first model of acute lethal pneumonia with A. baumannii in rats, we compared the virulence of two hospital strains, one susceptible (ABCS) and the other resistant (ABCR) to colistin. We showed a reduction in mortality, pulmonary bacterial count, incidence of bacteremia and pulmonary histological lesions in animals infected with ABCR. This confirms the impaired virulence associated with the acquisition of resistance to colistin. In a second study, we developed a model of chronic pneumonia with P. aeruginosa in rats and showed thataerosols of squalamine permitted a reduction in pulmonary bacterial load and the number of histological lesions of pneumonia. In a third study, we evaluated the quorum quenching effects of a lactonase in vitro and in a model of acute lethal P. aeruginosa pneumonia in rats. We found a decrease in virulence gene activation and bacterial biofilm synthesis in vitro. This was associated with a decreased mortality from 75 to 20% in the treated animals.ConclusionsIn this work, we described the therapeutic potential of 2 molecules in P. aeruginosa pneumonia and illustratesd the loss of virulence associated with resistance to colistin in a clinical strain of A. baumannii

Le métapneumovirus humain (hMPV) est un nouveau virus respiratoire identifié pour la première fois par un groupe hollandais en 2001. Ce pathogène viral cause principalement des infections aiguës des voies respiratoires, telles que des bronchiolites et des bronchites ainsi que des pneumonies chez les jeunes enfants, les personnes âgées et les individus immunocompromis. Au moment d’élaborer ce projet de doctorat, aucun modèle expérimental d’infection n’avait été développé, la pathogenèse associée à cette infection virale n’avait pas été étudiée et aucun traitement ou vaccin n’avait encore été approuvé chez l’humain ou même étudié in vivo. Bref, des lacunes majeures subsistaient en ce qui a trait à la compréhension et au traitement de l’infection par le hMPV. L’objectif principal de ce projet de doctorat était donc de développer un modèle expérimental d’infection chez le petit animal de laboratoire afin de caractériser la pathogenèse associée à l’infection virale et d’évaluer l’efficacité de différents traitements. Les résultats démontrent que la souris Balb/c et le «cotton rat» s’avèrent tous deux être de bons modèles d’infection pour l’étude de l’infection par le hMPV. Une importante réplication du virus ainsi que des changements histopathologiques caractérisés par une inflammation pulmonaire prononcée sont observés suite à l’infection virale. Cependant, la souris Balb/c est plus susceptible au hMPV que le rat, car le développement de symptômes cliniques significatifs n’est noté que chez ce premier. L’infection par le hMPV entraîne aussi une obstruction des voies respiratoires et une hyperréactivité bronchique significative. D’un côté thérapeutique, la ribavirine possède une importante activité antivirale contre le hMPV, puisque la réplication et l’inflammation associées à l’infection sont diminuées de façon significative suite à l’administration de l’agent antiviral. D’un côté prophylactique, les immunisations avec une préparation de hMPV complet inactivé couplée à un adjuvant représentent un danger potentiel, car elles provoquent une réponse inflammatoire exagérée suite à l’infection virale. Des vaccins sous-unitaires protéiques semblent être beaucoup plus sécuritaires et prometteurs. Les modèles expérimentaux développés lors de ce projet vont permettre de mieux comprendre la pathogenèse associée à l’infection par le hMPV et d’évaluer de façon plus complète l’activité de différents traitements thérapeutiques et prophylactiques.
The human metapneumovirus (hMPV) is a newly-described viral pathogen first reported in the Netherlands in 2001. HMPV is associated with acute respiratory tract infections in all age groups with more severe diseases such as bronchiolitis/bronchitis and pneumonia occurring in young children, elderly individuals and immunocompromised hosts. Before we started this project, no experimental models had been developed, the pathogenesis was not exhaustively described and no vaccines, chemotherapeutic agents, or antibody preparations had been approved for the prevention or treatment of hMPV infections in humans or even studied in vivo. The aim of this project was to develop an experimental animal model for hMPV infection to : 1-characterize the pathogenesis associated with this viral infection and 2-evaluate novel therapeutic or prophylactic modalities. The Balb/c mice and cotton rat are both permissive to hMPV infection. They support efficient viral replication in the lower respiratory tract and the infection is associated with significant lung inflammation. However, Balb/c mice are more susceptible to the infection, as we observe clinical symptoms such as weight loss and breathing difficulties characterized by significant airways obstruction and hyperresponsiveness only in this animal model. Ribavirin has shown antiviral properties against hMPV and significantly reduced viral replication and pulmonary inflammation. Immunizations with inactivated hMPV mixed with adjuvant induced a severe pulmonary disease following intra-nasal infection, as it has already been observed with other paramyxoviruses. Subunit vaccines seem safer preparations to pursue the development of hMPV vaccines. The Balb/c mice and cotton rat experimental models are great tools to better understand hMPV pathogenesis and also to evaluate different therapeutic and prophylactic modalities.