Identification and characterization of genes involved in the virulence of Leptospira

La leptospirose est une zoonose de distribution mondiale provoquant plus d'un million de cas sévères chez l'Homme et causant des infections chez les animaux. Les agents responsables de cette maladie sont les espèces pathogènes du genre Leptospira, bactéries atypiques dont les mécanismes de virulence sont largement méconnus. Des vaccins humains et vétérinaires existent mais leur action est restreinte à certains sérovars qui ne reflètent que partiellement l'épidémiologie actuelle, complexe et fluctuante dans l'espace et le temps. Les objectifs de la thèse présentée dans ce manuscrit ont été d'une part de caractériser de nouveaux facteurs de virulence de Leptospira et d'autre part d'identifier des candidats vaccins capables d'induire une protection croisée dans le cadre du projet collaboratif COVALEPT mené par Merial, regroupant des partenaires académiques et industriels. Dans un premier temps, un outil de numération par cytométrie en flux, plus rapide et performant que la méthode standard, a été développé. Par la suite, l'étude de mutants générés par transposition aléatoire ou spontanés a permis d'identifier trois facteurs de virulence : LIC12144, requis pour la synthèse des lipopolysaccharides, FliM, essentiel à la motilité, et LIC11221, potentiellement impliqué dans le chimiotactisme. De plus, deux candidats vaccins, une protéine recombinante et une souche vivante atténuée, ont été conçus et ont démontré une efficacité partielle contre la maladie en modèle rongeur. En conclusion, ce travail apporte des connaissances inédites sur les facteurs de virulence de Leptospira et permet d'envisager le développement de vaccins à large spectre de protection contre la leptospiroseLeptospirosis is a worldwide zoonosis responsible for more than 1 million human cases and severe infections in animals. The causative agents are pathogenic species of Leptospira. The virulence mechanisms of these atypical bacteria remain largely unknown. Human and animal vaccines exist but the protection is restricted to a few serovars, representing only partially the complex and fluctuating epidemiology of the disease. The aims of the thesis presented in this manuscript were to characterize new virulence factors on Leptospira on the one hand and to identify new cross-protective vaccine candidates on the other hand, in the context of the COVALEPT collaborative project led by Merial, gathering industrial and academic partners. First, a flow cytometry based enumeration method for leptospires was developed, more rapid and efficient than the current standard technique. Then, the study of mutants generated by random transposition and spontaneously avirulent strains led to the identification of three virulence factors: LIC12144, required for lipopolysaccharides biosynthesis, FliM, essential for motility, and LIC11221 which may be involved in chemotaxis. Finally, two vaccine candidates conferring partial protection against the disease in a rodent model were conceived, a recombinant protein and a live attenuated strain. Altogether, this work brings new knowledge on Leptospira virulence and supports the development of broad spectrum vaccines against leptospirosi