Phylogénie, espèces et populations bactériennes : Séquençage de gènes ubiquistes chez les Enterobacteriaceae et Bifidobacterium

Phylogeny, species and bacterial population : sequencing of universally conserved-genes in the Enterobacteriaceae and Bifidobacterium

• Auteur / Autrice : Alexis Delétoile
• Direction : Sylvain Brisse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie et virologie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génome bactérien

instrumentation

Analyse de séquence d'ADN

Pantoea

Phylogenèse

Techniques de typage bactérien

Résumé

La diversité phylogénétique bactérienne est d'une richesse considérable, tant en nombre d'espèces que par la diversité clonale en leur sein. La connaissance de cette biodiversité est nécessaire pour comprendre l'évolution des propriétés biologiques, les mécanismes de spéciation et pour le suivi épidémiologique. L'emploi de gènes multiples codant pour des protéines apporte une précision phylogénétique nettement supérieure à l'ARN 16S et minimise les distorsions causées par la recombinaison. Les objectifs de cette thèse étaient d'appliquer le séquençage de gènes de ménage multiples à large échelle en utilisant des gènes universellement conservés, de déterminer le pouvoir résolutif de cette approche à différents niveaux phylogénétiques (de la famille au clone) et d'étudier la diversité et l'évolution de deux groupes importants. La famille des Enterobacteriaceae a été choisie en raison de sa grande diversité écologique et de son importance médicale et agronomique. Une phylogénie précise et robuste (171 taxa, 6 gènes) a permis de retracer l'histoire de sa diversification écologique. Le genre Bifidobacterium comprend des espèces importantes de la flore intestinale et dans l'industrie agroalimentaire. Le séquençage de sept gènes des quatre espèces B. Animalis, B. Bifidum, B. Brève et B. Longum (130 souches) a permis de préciser leurs frontières phylogénétiques. Chez ces deux groupes, la recombinaison homologue inter-espèces est rare, mais peut perturber la phylogénie de gènes individuels. L'emploi du même jeu de gène a permis de déterminer la diversité clonale des espèces d'enterobactéries Pantoea agglomerans, Plesiomonas shigelloides et Enterobacter cloacae et des quatre espèces de Bifidobacterium. Ce travail démontre l'efficacité de l'utilisation de gènes ubiquistes à la fois pour la phylogénie, la délimitation des espèces, la génétique des populations et le typage épidémiologique.

The phylogenetic diversity of bacteria is impressive, both by the number of species and by the clonal diversity within them. Knowledge of this biodiversity is needed to understand the evolution of biological properties, the mechanisms of speciation and for epidemiological tracking. The use of multiple protein-coding genes provides a better phylogenetic precision compared to 16S RNA and minimizes the distortions caused by recombination. The aims of this thesis were to apply the sequencing of multiple housekeeping genes on a large scale by using universally' conserved genes, to determine the discrimination power of this approach at different phylogenetic levels (from family to qlone) and to study diversity and the evolution of two major groups. The Enterobacteriaceae family was chosen because of its large ecological diversity and its medical and agricultural importance. A precise and robust phylogeny was established (171 taxa, 6 genes) and revealed the history of ecological diversification of this family. The genus Bifidobacterium includes species that are important members of the intestinal flora and for the food industry. The sequencing of seven genes in the four species B. Animalis, B. Bifidum, B. Breve and B. Longum (130 strains) has clarified the phylogenetic borders between them. In both groups, inter-species homologous recombination is rare, but can disturb the phylogeny of individual genes. The use of the same gene set allowed determining the clonal diversity of the enterobacterial species Pantoea agglomerans, Plesiomonas shigelloides and Enterobacter cloacae and of the four species of Bifidobacterium. This work demonstrates the effectiveness of using ubiquitous genes for phylogeny, for species circumscription and for population genetics and epidemiological typing.