Résumé

L’intestin des vertébrés constitue l’habitat principal d’Escherichia coli, une espèce allant du commensal au pathogène et au cœur de nombreuses découvertes biologiques. L’humain peut être colonisé simultanément par plusieurs souches, mais les forces éco-évolutives déterminant lesquelles persistent restent mal comprises. Cette thèse explore comment la diversité phénotypique, issue de la variation génétique, influence la capacité d’une souche à concurrencer et à survivre, expliquant pourquoi seules quelques-unes persistent à long terme tandis que d’autres demeurent transitoires. Nous avons intégré des codes barres génétiques  sur des isolats naturels, permettant des compétitions multi-souches à différentes échelles écologiques : milieux minimaux, modèles intestinaux ex vivo et colonisation de souris. Le suivi de 26 isolats marqués, dont plusieurs de ST131, révèle que dans les systèmes complexes les dynamiques précoces de compétition étaient hautement déterministes. Sur le long terme, toutefois, des mutations de novo ont introduit un réarrangement stochastique, y compris entre isolats proches. Des tests in vitro simplifiés, appuyés par une modélisation de type Lotka–Volterra, ont mis en évidence des interactions positives et négatives entre des souches quasi identiques divergeant depuis seulement ~100 ans. Ces résultats soulignent la fluidité des hiérarchies compétitives d’E. coli et l’importance d’étudier plusieurs isolats par lignée pour saisir toute la diversité éco-évolutive.