Thèse soutenue

Rôle des phages dans l'évolution des leptospires

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Auteur / Autrice : Olivier Schiettekatte
Direction : Pascale Bourhy
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé. Microbiologie
Date : Soutenance le 12/11/2018
Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité Biologie des Spirochètes (Paris)
établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
Jury : Président / Présidente : Isabelle Martin-Verstraete
Examinateurs / Examinatrices : Pascale Bourhy, Isabelle Martin-Verstraete, Frédérique Le Roux, Martine Boccara, Leyla Slamti, Christophe Sola
Rapporteurs / Rapporteuses : Frédérique Le Roux, Martine Boccara

Mots clés

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Mots clés libres

Résumé

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La leptospirose est une zoonose bactérienne de répartition mondiale causée par des leptospires pathogènes dont le réservoir principal est le rat, qui disperse la bactérie dans l’environnement via ses urines. Malgré l’importance déterminante de la survie des leptospires dans l’environnement, en particulier dans les eaux douces, l’écologie de ces spirochètes reste méconnue. Le genre Leptospira est très diversifié, avec 34 espèces et plus de 300 sérovars. Les leptospires sont classés selon leur phylogénie en trois groupes : les espèces pathogènes, intermédiaires et saprophytes. Les études phylogénétiques et évolutives sont rares et ne prennent pas en compte les leptospires saprophytes qui sont peu recherchés, ce qui constitue un biais important pour des études évolutives robustes. Les virus exercent une pression évolutive majeure chez beaucoup de modèles bactériens ; pourtant, les rôles des phages et prophages dans l’évolution des leptospires n’ont pas encore été investigués et l’isolement de nouveaux leptophages n’a plus été rapporté depuis 30 ans. Le séquençage du seul phage tempéré de leptospires a permis l’identification de prophages au sein du genre. Ceux-ci ont été trouvés dans le génome de leptospires pathogènes uniquement, suggérant un lien avec la pathogénie.Dans ce travail de thèse, un premier axe de recherche a été développé sur l’étude des phages de leptospires. Nous avons caractérisé de façon morphologique, génomique, et protéomique les deux seuls leptophages lytiques connus, LE3 et LE4, dont l’hôte est une espèce saprophyte. Les études génomiques de LE3 et LE4 ont montré très peu de similarités avec les génomes de virus connus ; mais ont néanmoins permis d’identifier un nouveau prophage au sein du génome de l’espèce pathogène L. mayottensis. Des tests d’induction à la mitomycine C ont été effectués sur plusieurs souches de leptospires potentiellement lysogènes, et la production de queues de phages a été constatée chez L. interrogans, la principale espèce pathogène. Parallèlement, des phages environnementaux ont été recherchés dans des échantillons d’eaux douces, notamment dans l’écosystème insulaire modèle de Mayotte où la leptospirose est endémique. Dans un second axe de recherche, nous avons entrepris une étude phylogénétique des leptospires pour faire un nouvel état de la diversité du genre, passant, selon nos résultats, de 34 à 64 espèces. Parmi ces espèces, 5 forment un nouveau clade. Le séquençage des génomes entiers de ces souches nous a permis de mettre en place un premier schéma de typage universel pour le genre Leptospira. Nous avons choisi à cette fin le typage moléculaire multi-locus basé sur le core-génome (cgMLST), qui s’appuie sur le séquençage de génomes entiers pour typer les isolats correspondants de façon robuste et profonde. Ce schéma permet aujourd’hui d’étudier l’évolution des leptospires, et de faire un suivi épidémiologique à l’échelle globale. Par ailleurs, l’utilisation du séquençage de troisième génération nous a permis de détecter de nouveaux réplicons extra-chromosomiques dans plusieurs souches de leptospires. Une partie de ces réplicons sont des prophages dont le rôle dans l’évolution des leptospires reste à investiguer.L’exploration de la diversité des leptospires et la caractérisation de nouveaux phages et prophages révèlent une relation étroite entre les leptospires et leurs phages qui était jusque-là inconnue. Ces travaux changent notre vision de l’évolution des leptospires dont la diversité pourrait s’expliquer en partie par la transmission de prophages et la transduction virale.