Study of the virulence and persistence of Vibrio harveyi in aquaculture using a molecular, metagenomic and transcriptomic approach | Etude de la virulence et de la persistance de Vibrio harveyi en aquaculture par approche moléculaire, métagénomique et transcriptomique

إنجليزي. Vibrio harveyi is a major pathogen responsible for vibriosis, a disease that has a significant economic impact on aquaculture, particularly in European sea bass (Dicentrarchus labrax) farming. This thesis aims to elucidate the biotic and abiotic factors influencing the tripartite interaction between the host, the pathogen, and the environment to better understand the conditions favouring the development of vibriosis. Between May and November 2022, 480 samples (240 water samples and 240 biofilm ones) were collected from a 4-meter deep aquaculture tank at three depths (0.3 m, 2.15 m, and 4 m). The quantification of V. harveyi was performed using qPCR, targeting the mreB gene, revealing a consistent presence of V. harveyi throughout the year, both in planktonic form and within biofilms, with a positive correlation between its abundance, water temperature, and salinity. The total flora in the tank was analysed through sequencing of the variable V4-V5 region of the 16S rRNA gene, showing that although Vibrionaceae were omnipresent, they were not the majority. Two episodes of vibriosis were oberved during the sampling period, allowing for the study of correlations between the abundance of V. harveyi, physicochemical parameters, and microbial dynamics under "critical conditions." A total of 946 Vibrionaceae isolates were collected and identified at the species level using mass spectrometry (MALDI-TOF MS), of which 56 isolates were V. harveyi. These isolates were analyzed using ERIC-PCR, revealing four distinct profiles, none of which were directly linked to the observed epidemics. All isolates exhibited virulence genes, highlighting the need for transcriptomic analyses to explore their roles in the development of vibriosis. To complement these approaches, bacterial challenges, supplemented by transcriptomic analysis (RNA-seq and RT-qPCR) of the immune genes in European sea bass, were conducted to particularly study host-pathogen interactions. The results showed a virulence difference among the tested strains, as well as a timeline of infection and the associated host's immune response. From a "One Health" perspective, this thesis sheds light on the complex interactions between environmental factors — biotic and abiotic— and the health of common sea bass intended for human consumption. In order to effectively combat V. harveyi and explore alternatives to antibiotics, it is imperative to continue research on the transcription of virulence genes in order to identify potential targets for the development of antivirulence therapies.

فرنسي. Vibrio harveyi est un agent pathogène majeur responsable de la vibriose, une maladie ayant un impact économique significatif sur l'aquaculture, notamment chez le bar européen (Dicentrarchus labrax). Cette thèse vise à élucider les facteurs biotiques et abiotiques influençant l'interaction tripartite entre l'hôte, le pathogène et l'environnement, afin de mieux comprendre les conditions favorisant le développement de la vibriose. Entre mai et novembre 2022, 480 échantillons (240 d'eau et 240 de biofilms) ont été collectés dans un bassin aquacole de 4 m de profondeur à trois hauteurs (0,3 m, 2,15 m et 4 m). La quantification de V. harveyi a été réalisée par qPCR, ciblant le gène mreB, révélant une présence constante de V. harveyi tout au long de l'année, que ce soit sous forme planctonique ou dans les biofilms, avec une corrélation positive entre son abondance, la température de l'eau et la salinité. La flore totale du bassin a été analysée par séquençage de la région V4-V5 du gène codant pour l'ARNr 16S, montrant que bien que les Vibrionaceae soient omniprésents, ils n'étaient pas majoritaires. Deux épisodes de vibriose ont été observés durant la période d'échantillonnage, permettant d'étudier les corrélations entre l'abondance de V. harveyi, les paramètres physico-chimiques et les dynamiques microbiennes en « conditions critiques ». Au total, 946 isolats de Vibrionaceae ont été collectés et identifiés par spectrométrie de masse (MALDI-TOF MS), dont 56 isolats de V. harveyi. Ces isolats ont été analysés par ERIC-PCR, révélant quatre profils distincts, sans lien direct évident avec les épidémies observées. Tous les isolats ont présenté des gènes de virulence, soulignant la nécessité d'analyses transcriptomiques pour explorer leur rôle dans le développement de la vibriose. Pour compléter ces approches, des challenges bactériens, associés à une analyse transcriptomique (RNA-seq et RT-qPCR) des gènes d'immunité du bar européen, ont été menés pour étudier plus en détails les interactions hôte-pathogène. Les résultats ont montré une différence de virulence entre les souches testées, ainsi qu'une chronologie dans l’infection et la réponse immunitaire de l’hôte associée. Dans une perspective « One Health », cette thèse met en lumière les interactions complexes entre les facteurs environnementaux — biotiques et abiotiques — et la santé du bar commun destiné à la consommation humaine. Pour lutter efficacement contre V. harveyi et explorer des alternatives aux antibiotiques, il est impératif de poursuivre les recherches sur la transcription des gènes de virulence, afin d'identifier des cibles potentielles pour le développement de thérapies d'antivirulence.