Le microbiome de la peau des amphibiens dans la pyramide des maladies

This PhD work aimed to explore factors impacting the relationship between the environment, the host, the host microbiome and the pathogens, starting with the transition of the disease triangle to the disease pyramid and exploring the relationships of all these elements, based on field work data. We analyzed skin microbiome composition of tadpoles of three amphibian species (Alytes obstetricans, Rana temporaria and Bufo bufo) in a mountain range (the Pyrenees) and how the species A. obstetricans was additionally linked to the presence and disease status of the pathogenic fungus Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), responsible for the amphibian disease chytridiomycosis. The skin microbiome is an essential component of amphibians' health, considering its role in the amphibian immunity. I considered a combination of different factors, including: climatic variables (length of the growing season, number of consecutive dry days and simple precipitation index); lake characteristics (geographic coordinates, lake surface and altitude); anthropogenic proxies (tourism pressure, livestock presence and fish introduction); as well as several Bd variables (Bd-positive and negative populations, enzootic and epizootic populations, infected and uninfected individuals). I found that the presence and relative abundance of abundant bacterial taxa in the tadpole skin responded to both growing season length and simple precipitation index. Considering that Bd infection is more usually acquired at the tadpole stage, such impact could interfere in host susceptibility to Bd or even other pathogens. Tourism pressure and livestock did not impact bacterial taxa abundance. However, some bacterial taxa differed significantly in abundance between lakes with and without fish; these taxa were all more abundant in lakes with fish, indicating a dominance of a few taxa and potentially a less balanced microbiome. Lastly, amphibian species was also significant for shaping the bacterial community. To evaluate the interaction between the pathogen Bd and the skin microbiome of A. obstetricans, a species known to be susceptible to chytridiomycosis, I analyzed both bacterial and micro eukaryotic skin communities. I compared: uninfected vs. infected populations, enzootic (persistent) vs. epizootic (declining) populations, as well as (in infected populations) infected vs. uninfected individuals, for the whole microbiome and detected specific ASVs that were significantly different in abundance and frequency in the various communities. The bacterial community showed different alpha diversity patterns over time in enzootic, epizootic and uninfected lakes. Such variation suggests a selection process acting on the diversity of the skin bacterial community of tadpoles from epizootic populations, which may allow some individuals to survive and, potentially, form an endemic population. With my work, I could cover the different and complex interrelationships between host, host microbiome, environment and pathogen, and how alterations in one of these factors (or in a combination of them) can alter disease outcome and therefore, host health. The results found here are of great use for defining future conservation strategies against chytridiomycosis.Ce travail de thèse vise à explorer les facteurs ayant un impact sur la relation entre l'environnement, l'hôte, le microbiome de l'hôte et les pathogènes, en commençant par la transition du triangle des maladies à la pyramide des maladies et en explorant les relations de tous ces éléments, sur la base de données issues de travaux de terrain. Nous avons analysé la composition du microbiome de la peau des têtards de trois espèces d'amphibiens (Alytes obstetricans, Rana temporaria et Bufo bufo) dans une chaîne de montagnes (les Pyrénées) et comment le microbiome d' A. obstetricans était liée à la présence du champignon pathogène Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), responsable de la chytridiomycose, une maladie des amphibiens. Le microbiome de la peau est une composante essentielle de la santé des amphibiens, compte tenu de son rôle dans l'immunité des amphibiens. J'ai considéré une combinaison de différents facteurs, y compris : les variables climatiques (durée de la saison de croissance, nombre de jours secs consécutifs et indice simple de précipitation), les caractéristiques du lac (coordonnées géographiques, surface du lac et altitude), les proxies anthropogéniques (pression touristique, présence de bétail et introduction de poissons), ainsi que plusieurs variables liées à Bd (population Bd-positive ou négative, population enzootique ou épizootique, individus infectés ou non infectés). J'ai constaté que la présence et l'abondance relative de taxons bactériens abondants dans la peau des têtards répondaient à la fois à la durée de la saison de croissance et à l'indice de précipitation simple. Considérant que l'infection par Bd est plus généralement acquise au stade de têtard, un tel impact pourrait interférer dans la sensibilité de l'hôte à Bd ou même à d'autres pathogènes. La pression touristique et le bétail n'ont pas eu d'impact sur l'abondance des taxons bactériens. Cependant, certains taxons bactériens différaient significativement en abondance entre les lacs avec et sans poissons ; ces taxons étaient tous plus abondants dans les lacs avec poissons, indiquant une dominance de quelques taxons et potentiellement un microbiome moins équilibré. Enfin, les espèces d'amphibiens ont également joué un rôle important dans le façonnement de la communauté bactérienne. Pour évaluer l'interaction entre l'agent pathogène Bd et le microbiome cutané d'A. obstetricans, une espèce connue pour être sensible à la chytridiomycose, j'ai analysé les communautés cutanées bactériennes et micro eucaryotes. J'ai comparé : les populations non infectées vs. Infectées, les populations enzootiques (persistantes) vs. Epizootiques (en déclin), ainsi que (dans les populations infectées) les individus infectés vs. Non infectés, pour l'ensemble du microbiome et j'ai détecté des ASV spécifiques dont l'abondance et la fréquence étaient significativement différentes dans les diverses communautés. La communauté bactérienne a montré différents patterns de diversité alpha au fil du temps dans les lacs enzootiques, épizootiques et non infectés. Une telle variation suggère un processus de sélection agissant sur la diversité de la communauté bactérienne cutanée des têtards issus de populations épizootiques, ce qui peut permettre à certains individus de survivre et, potentiellement, de former une population endémique. Avec mon travail, j'ai couvert les différentes interrelations complexes entre l'hôte, le microbiome de l'hôte, l'environnement et le pathogène, et comment les altérations d'un de ces facteurs (ou d'une combinaison d'entre eux) peuvent modifier l'issue de la maladie et donc, la santé de l'hôte. Les résultats trouvés ici sont d'une grande utilité pour définir les futures stratégies de conservation contre la chytridiomycose