Isolement et caractérisation de quatre phages de Clostridium perfringens pour des applications vétérinaires dans l’industrie aviaire au Québec

Abstract

Clostridium perfringens est une bactérie pathogène causant diverses infections chez l'homme et l'animal. L'entérite nécrotique (EN) chez la volaille causée par C. perfringens entraîne des pertes économiques importantes au niveau mondial. Le développement d'alternatives pour limiter les infections à C. perfringens est nécessaire car l'utilisation d'antibiotiques comme promoteurs de croissance a été restreinte. Les bactériophages représentent une alternative intéressante et notre objectif dans le présent travail était d'isoler des phages lytiques afin de tester leur potentiel thérapeutique contre C. perfringens. Quatre phages ont été isolés de fientes de poulet provenant de fermes du Québec. Le spectre d'hôtes a été réalisé sur 50 souches de C. perfringens collectées lors d'une éclosion d’EN dans des élevages avicoles. Les phages vB_CpeS-1185 (phiCp-A) et vB_CpeS-1192 (phiCp-D) ont un spectre étroit, alors qu'il est plus large pour vB_CpeS-1153 (phiCp-B) et vB_CpeS-1181 (phiCp-E), qui étaient également capables d’infecter des isolats humains de C. perfringens. Tous les phages appartiennent à la famille des Siphoviridae, et le séquençage de leur génome a révélé qu'ils sont tous tempérés, avec des génomes allant de 33 985 pb (phiCp-B) à 54 735 pb (phiCp-D). Les phages phiCp-A et phiCp-B partagent une homologie de séquence avec des phages connus, à savoir vB_CpeS-CP51 et phi3626, respectivement, tandis que phiCpD est unique. Il convient de noter que phiCp-E est presque identique (100% sur 94% de sa longueur) à pDle1_3, une séquence annotée comme un plasmide dans la souche Del1 de C. perfringens. De plus, nous avons montré que les nouveaux lysogènes porteurs de phiCpE sont instables, conduisant à un phénomène de pseudolysogénie. Ces quatre phages étant tempérés, ils ne conviennent pas pour des applications thérapeutiques, mais leur caractérisation s'ajoute aux données disponibles pour les phages de C. perfringens, qui sont encore limitées.

Abstract : Clostridium perfringens is a pathogenic bacterium causing various infections in humans and animals. Necrotic enteritis (NE) in poultry caused by C. perfringens leads to significant economic losses worldwide. The development of alternatives to limit C. perfringens infections is needed since the use of antibiotics as growth promoters has been restricted. Bacteriophages represent an interesting alternative and our goal in the present work was to isolate lytic phages in order to test their therapeutic potential against C. perfringens. Four phages were isolated from chicken droppings from farms of Québec. Host range was assessed on 50 strains of C. perfringens collected during an outbreak of NE in poultry farms. Phages vB_CpeS-1185 (phiCp-A) and vB_CpeS-1192 (phiCp-D) have a narrow range, while it is broader for vB_CpeS-1153 (phiCp-B) and vB_CpeS-1181 (phiCpE), which were also able to infect human C. perfringens isolates. All phages belong to the Siphoviridae family, and whole genome sequencing revealed that they are all temperate, with genomes ranging in size from 33,985 bp (phiCp-B) to 54,735 bp (phiCp-D). Phages phiCpA and phiCp-B share sequence homology with known phages, namely vB_CpeS-CP51 and phi-3626, respectively, while phiCp-D is unique. Of note, phiCp-E is almost identical (100% over 94% of its length) to pDle1_3, a sequence annotated as a plasmid in C. perfringens strain Del1. Also, we showed that new lysogens carrying phiCp-E were unstable, leading to pseudolysogeny. Since these four phages are temperate, they are unsuitable for therapeutic applications, but their characterization adds to the available data on C. perfringens phages, which is still limited.