An investigation of bacteriophage-bacteria interactions: development of phage resistance and associated variations in virulence and biofilm formation

• Main Author: Hosseinidoust, Zeinab
• Other Authors: Nathalie Tufenkji (Supervisor1)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2013
• Subjects: Biology - Microbiology
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=114443

The rise of antibiotic resistance has rekindled interest in the development of alternative antimicrobial agents. Bacteriophages, bacteria's obligate parasites, have drawn a lot of interest from the scientific community and from the industry due to their many advantages. However, there are various challenges hindering the use of bacteriophages as antimicrobial agents. In this dissertation, a number of these challenges have been addressed. After a brief introduction on the advantages and drawbacks of using phage in chapter one, the inherent limitation of using immobilized phage for antimicrobial surfaces is presented in chapter two. In the subsequent three chapters, one of the main issues of challenging bacterial communities with phage was addressed, namely emergence of phage-resistant bacteria variants. The effect of phage on biofilm formation was investigated and it was observed that in some cases they can lead to increase in biofilm formation. Furthermore the colonies of phage-resistant bacteria emerged in contact with phage were studied. It was reported that their phenotype, their virulence traits as well as their in vitro virulence towards mammalian cells had been significantly affected. This investigation highlights the importance of awareness of the effect of phage on bacterial communities for effective utilization of their potential. === L'augmentation de la résistance aux antibiotiques a ravivé l'intérêt dans le développement d'agents antimicrobiens alternatifs. Les bactériophages, parasites bactériens obligatoires, ont suscité beaucoup d'intérêt de la part de la communauté scientifique et de l'industrie à cause de leurs nombreux avantages. Cependant, plusieurs défis restent à relever pour résoudre les problèmes qui empêchent l'utilisation des bactériophages comme agents antimicrobiens. Un certain nombre de ces défis sont adressés dans cette dissertation. Après une brève introduction sur les avantages et désavantages de l'utilisation des bactériophages dans le premier chapitre, nous présentons dans le second chapitre les limitations intrinsèques de l'utilisation de bactériophages immobilisés pour créer des surfaces antimicrobiennes. Dans les trois chapitres suivants, nous traitons de l'une des principales questions concernant l'infection de cultures bactériennes par les bactériophages, à savoir l'émergence de variants bactériens résistants. L'effet des bactériophages sur la formation de biofilms a été étudié et nous avons observé que dans certains cas, les bactériophages peuvent augmenter la formation de biofilms. En outre, nous avons étudié les colonies bactériennes résistantes qui émergent après l'infection par des bactériophages. Nous avons trouvé que leur phénotypes, leurs caractères de virulence ainsi que leurs virulences in vitro envers les cellules mammifères avaient été affectés de manière significative. Cette investigation souligne l'importance des effets des bactériophages sur les cultures bactériennes pour une utilisation efficace de leur potentiel antimicrobien.