archaea et cavite orale

109 Pages·2015·2.15 MB·English

AIX-MARSEILLE UNIVERSITE
FACULTE DE MÉDECINE DE MARSEILLE
ECOLE DOCTORALE DES SCIENCES DE LA VIE ET DE LA SANTE

T H È S E
ARCHAEA ET CAVITE ORALE
Présentée et publiquement soutenue devant
LA FACULTÉ DE MÉDECINE DE MARSEILLE
Le 18 septembre 2015
Par Mlle HUYNH Thi Thuy Hong
Née le 2 avril 1987 à Binh Duong, Vietnam
Pour obtenir le grade de DOCTEUR D’AIX-MARSEILLE UNIVERSITE
Spécialité : Maladies Transmissibles et Pathologies Tropicales
Membres du Jury de la Thèse :
Rapporteur Pr Martine BONNAURE-MALLET, Rennes
Rapporteur Pr Isabelle PRÊCHEUR, Nice
Examinateur Pr Thi Quynh Lan NGO, Ho Chi Minh Ville
Directeur de Thèse Pr Michel DRANCOURT, Marseille
Co-directeur de Thèse Dr Gérard ABOUDHARAM, Marseille

Unité de Recherche sur les Maladies Infectieuses et Tropicales Emergentes
UMR CNRS 7278, IRD 198, INSERM 1095
Professeur Didier RAOULT, Directeur
AIX-MARSEILLE UNIVERSITE
FACULTE DE MÉDECINE DE MARSEILLE
ECOLE DOCTORALE DES SCIENCES DE LA VIE ET DE LA SANTE

T H È S E
ARCHAEA ET CAVITE ORALE
Présentée et publiquement soutenue devant
LA FACULTÉ DE MÉDECINE DE MARSEILLE
Le 18 septembre 2015
Par Mlle HUYNH Thi Thuy Hong
Née le 2 avril 1987 à Binh Duong, Vietnam
Pour obtenir le grade de DOCTEUR D’AIX-MARSEILLE UNIVERSITE
Spécialité : Maladies Transmissibles et Pathologies Tropicales
Membres du Jury de la Thèse :
Rapporteur Pr Martine BONNAURE-MALLET, Rennes
Rapporteur Pr Isabelle PRÊCHEUR, Nice
Examinateur Pr Thi Quynh Lan NGO, Ho Chi Minh Ville
Directeur de Thèse Pr Michel DRANCOURT, Marseille
Co-directeur de Thèse Dr Gérard ABOUDHARAM, Marseille

Unité de Recherche sur les Maladies Infectieuses et Tropicales Emergentes
UMR CNRS 7278, IRD 198, INSERM 1095
Professeur Didier RAOULT, Directeur

AVANT PROPOS
Le format de présentation de cette thèse correspond à une recommandation
de la spécialité Maladies Infectieuses et Microbiologie, à l'intérieur du
Master des Sciences de la Vie et de la Santé qui dépend de l’Ecole
Doctorale des Sciences de la Vie de Marseille.
Le candidat est amené à respecter des règles qui lui sont imposées et qui
comportent un format de thèse utilisé dans le Nord de l’Europe et qui
permet un meilleur rangement que les thèses traditionnelles. Par ailleurs, la
partie introduction et bibliographie est remplacée par une revue publiée
dans un journal scientifique afin de permettre une évaluation extérieure de
la qualité de la revue et de permettre à l’étudiant de commencer le plus tôt
possible une bibliographie exhaustive sur le domaine de cette thèse. Par
ailleurs, la thèse est présentée sur article publié, accepté ou soumis associé
d’un bref commentaire donnant le sens général du travail. Cette forme de
présentation a paru plus en adéquation avec les exigences de la compétition
internationale et permet de se concentrer sur des travaux qui bénéficieront
d’une diffusion internationale.
Prof. Didier Raoult

1

SOMMAIRE
Page
AVANT PROPOS 1
SOMMAIRE 3
RESUME 4
SUMMARY 6
INTRODUCTION 9
Chapitre I : Bacteria and Archaea paleomicrobiology of the
dental calculus: a review 15
Chapitre II : The repertoire of archaea cultivated from severe
periodontitis 33
Chapitre III : Genetic variants of dental plaque
Methanobrevibacter oralis 47
Chapitre IV : Diversity of human-associated Methanobrevibacter
smithii isolates revealed by Multispacer Sequence Typing 57
Chapitre V : Restricted diversity of dental calculus methanogens
over five centuries, France 67
CONCLUSIONS & PERSPECTIVES 87
REFERENCES 91
REMERCIEMENTS 95
3
RESUME
Etablir le répertoire des microorganismes formant le microbiote oral est
utile pour comprendre la santé et les maladies de la cavité orale. L’analyse
du microbiote oral et de son évolution séculaire se fait principalement à
partir de l’analyse du tartre dentaire ancien des populations passées et du
biofilm dentaire des populations modernes. Au cours de notre thèse, nous
avons dans un premier temps fait le point des connaissances sur la
paléomicrobiologie des bactéries et des archaea contenues dans le tartre
dentaire. La revue de littérature a montré que les archaea, notamment
Euryarchaeota, faisaient partie du microbiote oral commun aux populations
passées et modernes. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons mis
en évidence le répertoire des archaea méthanogènes vivant actuellement
dans la cavité orale par une approche basée sur la culture. Nous avons réussi
à isoler pour la première fois une nouvelle espèce nommée
Methanobrevibacter massiliense en plus de Methanobrevibacter smithii et
Methanobrevibacter oralis à partir de la plaque dentaire de patients atteints
de parodontite. Ce travail a montré que la prévalence de méthanogènes était
significativement plus élevée chez les patients atteints de parodontite que
chez les personnes contrôles. Certaines archaea méthanogènes sont
impliquées dans la parodontite. Ensuite, nous avons développé une méthode
de génotypage Multispacer Sequence Typing (MST) basée sur le
séquençage d’espaces intergéniques pour typer M. oralis et M. smithii. Le
génotypage a révélé différents variants génétiques chez ces deux espèces
d’archaea. Enfin, nous avons élaboré une étude du répertoire des archaea
méthanogènes dans des échantillons de tartre dentaire ancien datant du
14ème au 19ème siècle. La prévalence et la diversité des archaea
méthanogènes dans la cavité orale ont diminué significativement au cours
des sept derniers siècles. Des archaea méthanogènes ont été retrouvées dans
75% des prélèvements de tartre dentaire datés du 14ème au 19ème siècle, y
4
compris Candidatus Methanobrevibacter massiliense (44,6%), M. oralis
(19,6%), une nouvelle archaea méthanogène Methanomassiliicoccus
luminyensis-like (12,5%), un Candidatus Nitrososphaera evergladensis-like
dans un seul prélèvement et Methanoculleus bourgensis dans un autre
prélèvement. Un prélèvement de tartre dentaire positif pour Candidatus M.
massiliense a été en outre documenté par hybridation in situ en
fluorescence.

Mots-clés : Archaea méthanogènes, Methanobrevibacter oralis, Candidatus
Methanobrevibacter massiliense, Methanobrevibacter smithii, plaque
dentaire, parodontite, tartre dentaire ancien, microbiote.
5
SUMMARY
Establishing the repertoire of microorganisms forming the human oral
microbiome is useful to understand oral health and diseases. The analyses of
oral microbiome and its secular evolution mainly use dental calculus in past
populations and dental plaque in modern populations. In our thesis, we
initially reviewed the knowledge actual about bacteria and archaea
paleomicrobiology of the dental calculus. The review disclosed that
archaea, including Euryarchaeota, taked part in the secular core-microbiota
in past and modern populations. In the second work, we demonstrated the
repertoire of methanogenic archaea currently living in the oral cavity using
culture-based approach and succeeded in isolating for the first time a new
species named Methanobrevibacter massiliense in addition to
Methanobrevibacter smithii and Methanobrevibacter oralis from dental
plaque in periodontitis patients. This work showed that the prevalence of
methanogens was significantly higher in periodontitis patients than in
controls. Some methanogenic archaea were involved in periodontitis. Then,
we developed Multispacer Sequence Typing (MST), a genotyping method
based on sequencing, to evaluate M. oralis and M. smithii and revealed
different genetic variants in these archaea. Finally, we examined the
repertory of methanogenic archaea in ancient dental calculus dating from
the 14th to the 19th century. The prevalence and diversity of methanogenic
archaea in the oral cavity decreased significantly during the last seven
centuries. Methanogenic archaea were found in 75% of dental calculis,
including Candidatus Methanobrevibacter massiliense (44.6%), M. oralis
(19.6%), a new methanogen Methanomassiliicoccus luminyensis-like
(12.5%), a Candidatus Nitrososphaera evergladensis-like in one and
Methanoculleus bourgensis in one specimen. One Candidatus M.
6
massiliense dental calculus was further documented by fluorescent in situ
hybridization.

Key words: Methanogenic archaea, Methanobrevibacter oralis, Candidatus
Methanobrevibacter massiliense, Methanobrevibacter smithii, dental
plaque, periodontitis, ancient dental calculus, microbiota.
7