Streptococcus suis is a zoonotic pathogen causing important economic losses in swine production. The most commonly used antibiotics in swine industry are tetracyclines, beta-lactams, and macrolides. Resistance to these antibiotics has already been observed worldwide (reaching high rates for macrolides and tetracyclines) as well as resistance to aminoglycosides, fluoroquinolones, amphenicols, and glycopeptides. Most of the resistance mechanisms are encoded by antibiotic resistance genes, and a large part are carried by mobile genetic elements (MGEs) that can be transferred through horizontal gene transfer. This review provides an update of the resistance genes, their combination in multidrug isolates, and their localization on MGEs in S. suis. It also includes an overview of the contribution of biofilm to antimicrobial resistance in this bacterial species. The identification of resistance genes and study of their localization in S. suis as well as the environmental factors that can modulate their dissemination appear essential in order to decipher the role of this bacterium as a reservoir of antibiotic genes for other species.

Streptococcus suis is a leading cause of infection in pigs, causing extensive economic losses. In addition, it can also infect wild fauna, and can be responsible for severe infections in humans. Increasing antimicrobial resistance (AMR) has been described in S. suis worldwide and most of the AMR genes are carried by mobile genetic elements (MGEs). This contributes to their dissemination by horizontal gene transfer. A collection of 102 strains isolated from humans, pigs and wild boars in France was subjected to whole genome sequencing in order to: (i) study their genetic diversity, (ii) evaluate their content in virulence-associated genes, (iii) decipher the mechanisms responsible for their AMR and their association with MGEs, and (iv) study their ability to acquire extracellular DNA by natural transformation. Analysis by hierarchical clustering on principal components identified a few virulence-associated factors that distinguish invasive CC1 strains from the other strains. A plethora of AMR genes (n=217) was found in the genomes. Apart from the frequently reported erm(B) and tet(O) genes, more recently described AMR genes were identified [vga(F)/sprA, vat(D)]. Modifications in PBPs/MraY and GyrA/ParC were detected in the penicillin- and fluoroquinolone-resistant isolates respectively. New AMR gene–MGE associations were detected. The majority of the strains have the full set of genes required for competence, i.e for the acquisition of extracellular DNA (that could carry AMR genes) by natural transformation. Hence the risk of dissemination of these AMR genes should not be neglected.

Streptococcus suis is a bacterial pathogen responsible for infections in pigs and in wild fauna that can also lead to severe infections in humans. Increasing antimicrobial resistance (AMR) has been described for this zoonotic pathogen worldwide. Since most of these AMR genes are carried by mobile genetic elements (MGEs), they can largely disseminate by horizontal gene transfer. Taking advantage of the large set of genomes available for this species, an exhaustive search of integrative and conjugative elements (ICEs) and integrative and mobilizable elements (IMEs) was undertaken in a representative set of 400 selected high-quality genomes of S. suis. We examined how these elements vary across phylogenetic clades and ecotypes and their association with AMR genes and defence systems (DSs), including restriction–modification (RM), CRISPR and also less studied DSs. This investigation identified 569 ICEs, belonging to the 7 families previously described in streptococci, inserted in 12 distinct specific integration sites. Additionally, 1,035 IMEs characterized by 11 distinct relaxase families and integrated in 10 specific chromosomal sites were detected in the 400 genomes of S. suis. New associations between ICE/IME and AMR genes were discovered. A huge diversity of putative DSs was observed including 2,035 RM systems, 124 CRISPR systems and systems belonging to 20 other categories, most of them described as efficient against phages and plasmids. Furthermore, most of the spacers associated with CRISPR systems target these MGEs rather than integrative elements. In addition, many integrative elements appear to carry an orphan methylase that could help them escape RM systems. Altogether, this points out that ICEs and IMEs are spared by DSs and play a major role in AMR dissemination in S. suis. In addition, most of the strains have the full set of genes required for competence, i.e. for the acquisition of extracellular DNA by natural transformation. This suggests a high risk of AMR dissemination in S. suis.

L'augmentation de la résistance bactérienne aux antibiotiques (Ab) est un enjeu majeur de santé publique. Ce phénomène s'inscrit dans l'approche « One Health » qui interconnecte les santés humaine, animale et environnementale. Dans ce cadre, l'étude de Streptococcus suis, une bactérie pathogène et zoonotique avec un fort taux de résistance à certains Ab est particulièrement pertinente. En effet, certains sérotypes sont régulièrement responsables d'épidémies mortelles pour l'Homme en Asie. En Europe, S. suis cause d'importantes pertes économiques dans les élevages porcins et des infections humaines sporadiques. L'analyse de souches d'Amérique du Nord et d'Asie ont mis en évidence une localisation des gènes impliqués dans l'antibiorésistance (AbR) sur des éléments génétiques mobiles (EGM), particulièrement sur des ICE et IME, éléments qui sont intégrés au génome bactérien hôte mais, après excision, transférables via un pore de conjugaison. Les ICE sont autonomes et peuvent jouer le rôle d'élément "helper" en transférant des éléments non autonomes : les IME. La présence de gènes d'AbR sur de tels éléments constitue un risque important de propagation, mais ces EGM sont encore très peu étudiés en raison de leur identification complexe. En France, la surveillance de l'AbR des bactéries isolées chez les animaux malades (dont S. suis chez le porc) est assurée par le réseau Résapath. En complément de ces données, l'objectif de ma thèse était de déterminer le niveau de résistance aux Ab au sein d'une collection plus diversifiée de souches de S. suis, d'étudier la localisation génomique des gènes responsables de ces résistances et d'évaluer ainsi le risque de dissémination. Notre approche a été de : (1) constituer une collection de 200 souches représentatives de celles présentes en France métropolitaine selon leurs : sérotypes, sites d'isolement permettant de définir trois pathotypes (pathogène, non-clinique et respiratoire), période d'isolement (antérieure ou postérieure au plan EcoAntibio), hôte (porcs, Homme, sanglier) et régions géographiques d'isolement (la moitié en Bretagne, région de forte densité d'élevages) ; (2) réaliser les antibiogrammes des souches vis-à-vis de 22 Ab, utilisés en médecine vétérinaire et/ou humaine ; (3) séquencer 102 souches sélectionnées en fonction de leurs profils de résistance ; (4) assembler, annoter les génomes puis localiser les gènes d'AbR, de virulence et de compétence ainsi que les ICE et les IME. Nos analyses ont montré que 86% des souches étaient résistantes à au moins un Ab avec un faible taux de résistance aux fluoroquinolones, aux pénicillines, à la pleuromutiline et aux diaminopyrimidine-sulfamides, et un taux très élevé pour les macrolides-lincosamides et la tétracycline. Des profils de multirésistance ont été observés dans 138 souches, en cohérence avec les données européennes. La recherche des gènes d'AbR dans les génomes de S. suis a mis en évidence une diminution de leurs fréquences chez les souches isolées post-Plan EcoAntibio et un nombre statistiquement plus élevé de gènes d'AbR chez les souches non-cliniques. De plus ces gènes (n=217) sont majoritairement localisés sur des ICE/IME. Plus de la moitié des souches porte un IME, contenant des gènes de résistance à la tétracycline et aux macrolides-lincosamides, inséré dans un ICE de la famille Tn5252. Ainsi, S. suis possède probablement un potentiel élevé de propagation des gènes d'AbR. La résistance aux pénicillines concernait 5% de la collection analysée. Une éventuelle diffusion de cette résistance serait préoccupante en raison de l'importance des β-lactamines dans le traitement des infections à S. suis, tant en médecine vétérinaire qu'en médecine humaine. Nos résultats sont complémentaires de ceux du réseau Résapath et démontrent l'intérêt d'étudier des souches de sérotypes moins fréquemment impliqués dans des cas pathologiques ou des souches de portage afin d'améliorer le suivi de l'antibiorésistance en France.