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Master internship (in French):

Titre de stage : *

Microbiome et Zoonoses : impact des flores bactériennes et fongiques sur l’épidémiologie de l’hantavirus Puumala chez son réservoir sauvage, le campagnol roussâtre

Responsable de stage : *

Charbonnel Nathalie et Roche Benjamin


Téléphone : *

04 99 62 33 02 / 06 29 58 54 60

Courriel : * nathalie.charbonnel@supagro.inra.fr ; roche.ben@gmail.com

Laboratoire / Unité d'accueil : * CBGP / MIVEGEC

Directeur de l'unité : * Vanlerberghe Flavie / Simard Frédéric

Equipe d'accueil : * Groupe Ecologie & evolution des zoonoses / Santé, Ecologie et Evolution

Responsable d'équipe : * Charbonnel N. & Castel G. / François Renaud

Site web de l'équipe : *

Site web : https://www6.montpellier.inra.fr/cbgp/Recherche/Groupes-thematiques/Ecologie-et-evolution-des-zoonoses : Twitter : @EcolEvolZoonose

http://roche.ben.googlepages.com : Twitter : @BenRocheGroup

Contexte général du sujet (en quelques phrases) : *

De nombreuses recherches ont récemment montré l’importance du microbiome en santé humaine et vétérinaire, que ce soit pour des pathologies transmissible ou non. La flore intestinale reste la communauté la mieux étudiée car elle est considérée comme un organe accomplissant des fonctions propres et interagissant avec le métabolisme ou le système immunitaire, localement et également de façon systémique. Les premiers projets d’envergure tels que le ‘Human Microbiome Project’ ont révélé la diversité des flores bactériennes de nombreuses parties du corps humain, et leur rôle dans la sensibilité à différents agents maladies infectieuses. Aujourd’hui, les technologies de séquençage haut débit permettent d’appréhender l’ensemble de la diversité microbienne présente dans différents organes et excrétas des animaux, y compris en dehors des modèles de laboratoire, et d’analyser l’influence de cette flore sur leur fitness. De plus, ces technologies permettent de s’intéresser aussi bien aux communautés bactériennes qu’aux communautés fongiques ou virales. Ces avancées ouvrent de nouvelles perspectives de recherche permettant de mieux comprendre les interactions entre communautés microbiennes et leur influence sur l’épidémiologie de certains agents infectieux dans la faune sauvage.

Problématique : *

Au cours de ce stage, nous proposons d’analyser et d’identifier les interactions entre communautés bactériennes et fongiques de rongeurs sauvages, et de tester leurs impacts sur la sensibilité des rongeurs aux pathogènes. Nous utiliserons le modèle biologique du campagnol roussâtre, Myodes glareolus, réservoir d’un agent zoonotique transmissible à l’homme et responsable de la néphropathie épidémique, l’hantavirus Puumala. Deux stratégies seront explorées pour rechercher les interactions entre ce virus et la flore microbienne (bactéries et champignons) d’organes cibles pour la réplication de ce dernier (poumons, intestins). Dans un premier temps, un suivi de campagnols roussâtres infectés expérimentalement en conditions contrôlées sera utilisé pour analyser l’impact de l’infection virale sur la diversité et la composition des flores microbiennes. Les résultats obtenus pour des campagnols issus de zones adjacentes endémiques (Jura) et non endémiques à Puumala (Ain) seront comparés. Ceci permettra de tester i) s’il existe des différences régionales de structure/diversité des communautés microbiennes avant l’infection, ii) si ces différences influent le cours de l’infection ou iii) si des changements de structure/diversité de ces communautés sont observés au cours de l’infection. Dans un second temps, un échantillonnage plus important de populations naturelles du Jura et de l’Ain sera utilisé pour décrire la variabilité géographique et inter-individuelle (notamment entre individus infectés et non infectés) des communautés bactériennes et fongiques des campagnols roussâtres, et vérifier les conclusions proposées à l’issue de l’étape précédente. Ces comparaisons géographiques entre une région endémique et non endémique permettront de proposer des hypothèses sur les processus de co-adaptation mis en place entre M. glareolus / Puumala et la flore bactérienne et fongique au cours de l’histoire contemporaine.

 

Déroulement du stage (acquisition de données, modélisation, résultats attendus etc.) : *

Tous les prélèvements sont disponibles, et incluent des organes et excrétas de campagnols roussâtres de l’Ain et du Jura i) infectés expérimentalement par une souche de Puumala et suivis durant cinq semaines, et ii) de populations naturelles. Une première phase du stage consistera en l’acquisition des données moléculaires bactériennes et fongiques. Sous la supervision de M. Galan (IR, CBGP), l’étudiant(e) appliquera des approches de métagénomique basées sur l’amplification haut débit d’amplicons des régions 16S V4 pour la détection sans a priori de bactéries, et ITS1 pour les champignons. Les analyses bioinformatiques seront réalisées sous Galaxy, à l’aide du logiciel FROGS développé et récemment adapté par nos collaborateurs (INRA Toulouse). Les analyses biostatistiques seront réalisées sous la supervision de B. Roche (MIVEGEC). Elles viseront à décrire la diversité et la structure du microbiome intra- et inter-individus, puis à tester l’existence d’interactions au sein de ce microbiome, en particulier en lien avec l’infection par le virus Puumala. En particulier, les patrons décrits sur la base des données de populations naturelles pourront être recherchés dans le jeu de données du suivi expérimental.

 

Méthodes, techniques, outils à utiliser : *

Biologie moléculaire : extraction d’AND bactérien et fongique, amplification et séquencage haut débit (MiSeq)

Bioinformatique : Galaxy, Frogs, Mothur

Biostatistiques : analyses multivariées, GLM, GLMM, analyses en réseaux

Mots-clés (5 max) *

Microbiome, interactions, hantavirus, écologie de la santé, faune sauvage, zoonoses, métagénomique

 

Référence(s) (publication(s) de l'équipe d'accueil illustrant le contexte général du sujet) : 


Galan, M. et al. 16S metagenomics for epidemiological survey of bacteria in wildlife: the importance of considering false positive and false negative samples. mSystems 1, e00032-16.

Razzauti-Feliu, M. et al. Comparison of next-generation sequencing approaches surveying bacterial pathogens in wildlife. PLoS Negl Trop Dis 9, e0003929, 2015.

Guivier, E. et al. Landscape features and helminth co-infection shape bank vole immunoheterogeneity, with consequences for Puumala virus epidemiology. Heredity 112, 274-281, 2014.

Guivier, E. et al. Tnf-α expression and promoter sequences reflect the balance of tolerance/resistance to Puumala virus infection in European bank vole populations. Infect Genet Evol 10, 1208-1217, 2010.

Dubois, A, G Castel, S Murri et al. Experimental infections of wild bank voles (Myodes glareolus) from Nephropatia Epidemica endemic and non-endemic regions revealed slight differences in Puumala virological course and immunological responses. Submitted to J Gen Virol.

Dubois, A, G Castel, S Murri et al. Genetic and immunological characteristics of reservoir populations may influence the risk of zoonotic disease emergence in non-endemic regions : the case of bank voles and Puumala hantavirus. Submitted to Int Parasitol.

Roche B, Drake JM, Brown J, Stallknecht DE, Bedford T, Rohani P. Adaptive Evolution and Environmental Durability Jointly Structure Phylodynamic Patterns in Avian Influenza Viruses. PLoS Biol 2014;12(8).

Roche, B. et al. Linking community and disease ecology: the impact of biodiversity on pathogen transmission. Philos Trans R Soc B-Biol Sci 367, 2807-2813, 2012.

Ezenwa, V. et al. Interdisciplinarity and infectious diseases: an Ebola case study. PLoS Pathogens, 11(8): e1004992.

Bibliographie (autre(s) publication(s) relative(s) au sujet proposé) :

Kau, A. L. et al. Human nutrition, the gut microbiome and the immune system. Nature 474, 327-336, 2011.

Clemente, J. C. et al. The impact of the gut microbiota on human health: an integrative view. Cell 148, 1258-1270, 2012.

Marsland, B. J. & Gollwitzer, E. S. Host-microorganism interactions in lung diseases. Nat Rev Immunol 14, 827-835, 2014.

Nguyen, L. D. et al. The lung mycobiome: an emerging field of the human respiratory microbiome. Front Microbiol 6, 89, 2015.

Phan, T. G. et al. The fecal viral flora of wild rodents. Plos Pathogens 7, e1002218, 2011.

Tang, J. et al. Mycobiome: Approaches to analysis of intestinal fungi. J Immunol Methods 421, 112-121, 2015.

Hooper, L. V. et al. Interactions between the microbiota and the immune system. Science 336, 1268-1273, 2012.

Kozich, J. J. et al. Development of a dual-index sequencing strategy and curation pipeline for analyzing amplicon sequence data on the MiSeq Illumina sequencing platform. Appl Env Microbiol 79, 5112-5120, 2013.

Lozupone, C. & Knight, R. UniFrac: a new phylogenetic method for comparing microbial communities. Appl Env Microbiol 71, 8228-8235, 2005.

Hardestam, J. et al. Puumala hantavirus excretion kinetics in bank voles (Myodes glareolus). Emerg Infect Dis 14, 1209-1215, 2008.

 

Informations complémentaires (facultatif) 


Selon le profil des étudiants intéressés, il sera possible de moduler les objectifs du stage pour donner plus d’importance au développement d’analyses mathématiques des interactions.