Identification de marqueurs génétiques hautement résolutifs pour l’épidémiologie moléculaire de Francisella tularensis en France

Identification of highly resolutive genetic markers for the molecular epidemiology of Francisella tularensis in France

• Auteur / Autrice : Maëllys Kevin
• Direction : Claire Ponsard, Nora Bedidi-Madani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Soutenance le 05/12/2019
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de santé animale (Maisons-Alfort, Val de Marne)
• Jury : Président / Présidente : Nadia Haddad
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire Ponsard, Nora Bedidi-Madani, Jean-Baptiste Armengaud, Michel Pépin, Nalini Rama Rao, Max Maurin, Céline Pujol-Dupuy
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Baptiste Armengaud, Michel Pépin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épidémiologie moléculaire

Maladies animales -- Épidémiologie

Mots clés libres

Épidémiologie moléculaire

Génomique comparative

Séquençage haut-Débit

Snp

Tularémie

Typage

Comparative genomics

High-Throughput sequencing

Molecular epidemiology

Molecular typing

Snp

Tularemia

Résumé

La tularémie est une zoonose endémique de l’hémisphère Nord provoquée par Francisella tularensis, bactérie hautement infectieuse et classée parmi les agents de la menace. Cette espèce présente une faible diversité génétique encore peu décrite en France, où seule la sous-espèce holarctica est présente. Ce projet de thèse avait pour objectif i) d’acquérir, par une approche de séquençage génomique global, une meilleure connaissance de la diversité génétique existant parmi les souches circulant en France et ii) de développer un outil de typage moléculaire capable d’identifier une souche avec précision, à la fois dans un contexte de surveillance épidémiologique et de bio-défense. Nous avons séquencé les génomes de 350 souches de F. tularensis subsp. holarctica d’origine humaine et animale (France et Europe), puis établi la phylogénie de ces souches à l’aide de polymorphismes nucléotidiques (SNP), utilisés comme marqueurs canoniques (canSNP). La cartographie des souches nous a permis de formuler plusieurs hypothèses concernant l’évolution et l’épidémiologie de F. tularensis en France. Bien que de nombreuses lignées génétiquement très proches aient été identifiées, les souches isolées en France semblent descendre d’une unique population par une expansion clonale récente de la lignée B.44. Un total de 87 nouveaux canSNP a été ajouté à la nomenclature internationale, octroyant ainsi une résolution sans précédent pour les sous-lignées de B.44. Un outil de typage ciblant ces sous-lignées a été développé à l’aide de la fusion haute résolution (HRM), afin d’assurer la traçabilité et l’identification rapide de souches impliquées dans des foyers de tularémie en Europe de l’Ouest, mais également l’expertise d’échantillons suspects dans le cadre du réseau Biotox-Piratox.

Tularemia is an endemic zoonosis in the Northern Hemisphere, caused by the highly infectious bacterium Francisella tularensis, also classed as a biothreat agent. This species shows low genetic diversity, still poorly described in France where only subspecies holartica is found. The objectives of this thesis project were i) to acquire, through whole genome sequencing, a better understanding of the genetic diversity of the various strains circulating in France and ii) to develop a molecular typing tool capable of precisely identifying a strain both in a context of epidemiological surveillance and biodefense. We were able to sequence the genomes of 350 strains of F. tularensis subp. holartica from human and animal origins (France and Europe), then to establish their phylogeny using single nucleotide polymorphisms (SNPs) as canonical markers (canSNPs). Strain cartography enabled us to suggest several hypotheses in regards to the evolution and the epidemiology of F. tularensis in France. Although many lineages were found to be genetically closely related, strains in France seem to originate from a single population, through a recent clonal expansion of the B.44 lineage. A total of 87 new canSNP have been added to the international nomenclature enabling a resolution yet unseen for the B.44 sublineages. A typing tool targeting the above-mentioned sublineages has been developed with the help of High Resolution Melt (HRM) assays to ensure the traceability and rapid identification of strains implicated in tularemia outbreaks in Western Europe, alongside the scientific expertise of suspect samples as part of the Biotox-Piratox network.