Caractéristiques biologiques de Mycoplasma meleagridiset Mycoplasma gallinarumà travers des analyses génomiques comparatives

Elhem YACOUB

Pr. Boutheina MARDASSI

Présenté par :

Encadré par :

Colloque Jeunes Chercheurs – 08 et 09 Décembre 2016

Les mycoplasmes

Sont ni des virus ni des champignons

Sont des BACTÉRIES

Ubiquitaires, infectant l’homme, les animaux, les insectes, les plantes …

x x

Mycoplasma meleagridis

Mycoplasma gallinarum

Deux mycoplasmes aviaires

Sous-estimation de la prévalence des infections

Études limitées aux aspects phénotypique et antigénique

Manque / absence de séquences génomiques

Les mycoplasmes d’intérêt

Historique & problématique

output

Poule

Isolement atypique d’unedizaine de souches locales de

Mycoplasma meleagridisdans un élevage de poules

montrant des signes cliniques

Hôte inhabituel

Historique & problématique

Dinde

Poule

Isolement atypique d’unedizaine de souches locales de

Mycoplasma meleagridisdans un élevage de poules

montrant des signes cliniques

Hôte inhabituelHôte principal

Souche de référence de Mycoplasma meleagridis

Historique & problématique

Facteurs et circonstances de cechangement d’hôte

Dinde

Poule

Isolement atypique d’unedizaine de souches locales de

Mycoplasma meleagridisdans un élevage de poules

montrant des signes cliniques

Hôte inhabituelHôte principal

Souche de référence de Mycoplasma meleagridis

Historique & problématique

Facteurs et circonstances de cechangement d’hôte

Dinde

Poule

Isolement atypique d’unedizaine de souches locales de

Mycoplasma meleagridisdans un élevage de poules

montrant des signes cliniques

Hôte inhabituelHôte principal

Isolement d’une souche de

Mycoplasma gallinarum

Souche de référence de Mycoplasma meleagridis

Historique & problématique

Facteurs et circonstances de cechangement d’hôte

Dinde

Poule

Isolement atypique d’unedizaine de souches locales de

Mycoplasma meleagridisdans un élevage de poules

montrant des signes cliniques

Hôte inhabituelHôte principal

Large spectre d’hôtes Apathogénie vs Pathogénie

Isolement d’une souche de

Mycoplasma gallinarum

Souche de référence de Mycoplasma meleagridis

Historique & problématique

Facteurs et circonstances de cechangement d’hôte

Dinde

Poule

Isolement atypique d’unedizaine de souches locales de

Mycoplasma meleagridisdans un élevage de poules

montrant des signes cliniques

Hôte inhabituelHôte principal

Large spectre d’hôtes Apathogénie vs Pathogénie

Isolement d’une souche de

Mycoplasma gallinarum

Souche de référence de Mycoplasma meleagridis

Historique & problématique

Degré d’incrimination dans la pathologie ??

Poule

Isolement atypique d’unedizaine de souches locales de

Mycoplasma meleagridisdans un élevage de poules

montrant des signes cliniques

Isolement d’une souche de

Mycoplasma gallinarum

Historique & problématique

Infection individuelle par le mycoplasme aviaire

pathogène M. meleagridis??

Poule

Isolement atypique d’unedizaine de souches locales de

Mycoplasma meleagridisdans un élevage de poules

montrant des signes cliniques

Isolement d’une souche de

Mycoplasma gallinarum

Historique & problématique

Infection individuelle par le mycoplasme aviaire

pathogène M. meleagridis??

Résultante de l’infection mixte par les deux

mycoplasmes ensemble ??

Compréhension de la biologie de

M. meleagridis et de M. gallinarum

et la caractérisation générale

de leurs génomes

Objectif principal

Objectif principal

Démêlage des facteurs génétiques gouvernant

le changement d’hôte de M. meleagridis

Détermination du vrai potentiel pathogénique

de M. gallinarum

Objectifs ciblés

Analyse génomique comparative

M. synoviaeIsolat de terrain MS53

M. anatisSouche de référence 1340, ATCC 25524

M. iwoaeSouche de référence 695, ATCC 33552

M. gallisepticum3 isolats de terrain: Rhigh, Rlow, F

M. meleagridisSouche de référence ATCC 25294 (dinde)

Isolat de terrain MM_26B8_IPT (poule)

M. gallinarumIsolat de terrain Mgn_IPT (poule)

9 souches de mycoplasmes aviaires

3 souches

6 souchesv

v

v

Analyse génomique comparative

M. synoviaeIsolat de terrain MS53

M. anatisSouche de référence 1340, ATCC 25524

M. iwoaeSouche de référence 695, ATCC 33552

M. gallisepticum3 isolats de terrain: Rhigh, Rlow, F

M. meleagridisSouche de référence ATCC 25294 (dinde)

Isolat de terrain MM_26B8_IPT (poule)

M. gallinarumIsolat de terrain Mgn_IPT (poule)

9 souches de mycoplasmes aviaires

3 souches

6 souchesv

v

Analyse génomique comparative

M. synoviaeIsolat de terrain MS53

M. anatisSouche de référence 1340, ATCC 25524

M. iwoaeSouche de référence 695, ATCC 33552

M. gallisepticum3 isolats de terrain: Rhigh, Rlow, F

M. meleagridisSouche de référence ATCC 25294 (dinde)

Isolat de terrain MM_26B8_IPT (poule)

M. gallinarumIsolat de terrain Mgn_IPT (poule)

9 souches de mycoplasmes aviaires

3 souches

6 souchesv

v

Analyse génomique comparative

M. synoviaeIsolat de terrain MS53

M. anatisSouche de référence 1340, ATCC 25524

M. iwoaeSouche de référence 695, ATCC 33552

M. gallisepticum3 isolats de terrain: Rhigh, Rlow, F

M. meleagridisSouche de référence ATCC 25294 (dinde)

Isolat de terrain MM_26B8_IPT (poule)

M. gallinarumIsolat de terrain Mgn_IPT (poule)

9 souches de mycoplasmes aviaires

3 souches

6 souches

v

Analyse génomique comparative

M. synoviaeIsolat de terrain MS53

M. anatisSouche de référence 1340, ATCC 25524

M. iwoaeSouche de référence 695, ATCC 33552

M. gallisepticum3 isolats de terrain: Rhigh, Rlow, F

M. meleagridisSouche de référence ATCC 25294 (dinde)

Isolat de terrain MM_26B8_IPT (poule)

M. gallinarumIsolat de terrain Mgn_IPT (poule)

9 souches de mycoplasmes aviaires

3 souches

6 souches

Méthodologie

Méthode classique phénol/chloroformeBonne qualitéQuantité suffisante

Clonage: homogéniésation / Ø Contamination

Méthodologie

Méthode classique phénol/chloroformeBonne qualitéQuantité suffisante

Clonage: homogéniésation / Ø Contamination

Centre de Génomique Fonctionnelle - Bordeaux (cgfb)

Séquenceur: Illumina Miseq

Type: Paired-end et Mate-pair

Méthodologie

Méthode classique phénol/chloroformeBonne qualitéQuantité suffisante

Clonage: homogéniésation / Ø Contamination

Centre de Génomique Fonctionnelle - Bordeaux (cgfb)

Séquenceur: Illumina Miseq

Type: Paired-end et Mate-pair

Centre de Bioninformatique de Bordeaux (CBiB)Logiciels utilisés: CLC et ABySS

Serveur utilisé: RAST/SEEDVérification manuelle

Outils dans les bases de données: RAST/SEED, Molligen, NCBI Autres logiciels: Bioedit/PSIPRED/VISTA/MBGD …

Résultats

Partie 1

Analyse génomique comparative entre nos 3 souches

de mycoplasmes aviaires

Résultats

Génomes des 3 souches de mycoplasmes aviaires

67 scaffolds32 scaffolds7 scaffolds

Génomes des 3 souches de mycoplasmes aviaires

67 scaffolds32 scaffolds7 scaffolds

Génomes des 3 souches de mycoplasmes aviaires

67 scaffolds32 scaffolds7 scaffolds

M. meleagridis M. gallinarumSouche Référence

17529 (ATCC 25294)

Isolat

MM_26B8_IPT

Ioslat

Mgn_IPT

Numéro d’accès JZXN00000000 LVWO00000000 LVLH00000000

Hôte Dinde Poule Poule

Groupe

phylogénétique

Hominis Hominis Hominis

Taille du génome (pb) 643,182 658,083 800,663

Nombre de scaffolds 27 32 67

Taux en GC (%) 25,02 26,30 26,05

CDSs 505 539 601

Codage (%) 91,94 90,44 87,40

Taille moyenne des

protéines (aa)

376 374 386

ARNr 4 3 2

ARNt 32 33 33

Caractéristiques génomiques de nos 3 souches de mycoplasmes aviaires

M. meleagridis M. gallinarumSouche Référence

17529 (ATCC 25294)

Isolat

MM_26B8_IPT

Ioslat

Mgn_IPT

Numéro d’accès JZXN00000000 LVWO00000000 LVLH00000000

Hôte Dinde Poule Poule

Groupe

phylogénétique

Hominis Hominis Hominis

Taille du génome (pb) 643,182 658,083 800,663

Nombre de scaffolds 27 32 67

Taux en GC (%) 25,02 26,30 26,05

CDSs 505 539 601

Codage (%) 91,94 90,44 87,40

Taille moyenne des

protéines (aa)

376 374 386

ARNr 4 3 2

ARNt 32 33 33

Caractéristiques génomiques de nos 3 souches de mycoplasmes aviaires

Comparaison de la distribution des fonctions des CDSs chez nos 3 souches

de mycoplasmes aviaires

MM_ATCC MM_26B8_IPT Mgn_IPT

Statistique de l’annotation

MM26B8_IPT

Mgn_IPT

MMATCC 25294

109

161

110

Métabolisme des protéines

MM26B8_IPT

Mgn_IPT

MMATCC 25294

43

59

42

109

161

110

Métabolisme de l’ADN

MM26B8_IPT

Mgn_IPT

MMATCC 25294

27

40

42

109

161

110

43

59

42

MM26B8_IPT

Mgn_IPT

MMATCC 25294

Métabolisme de l’ARN

Métabolisme du glucose

109

161

110

43

59

42

44

26

26

MM26B8_IPT

Mgn_IPT

MMATCC 25294

27

40

42

!!!

M. meleagridis et M. gallinarum sont deux espèces quihydrolysent l’arginine pour générer de l’énergie (ATP)

M. meleagridis et M. gallinarum sont deux espèces quihydrolysent l’arginine pour générer de l’énergie (ATP)

arcA

arcC

Perméase

Carbamate kinase

Arginine déiminase

Ornithine carbamoyl transférasearcB

Comparaison de le synténie du locus de l’opéron arcABC entre nos trois souches

de mycoplasmes aviaires

arcA arcB arcC perméase

Comparaison de le synténie du locus de l’opéron arcABC entre nos trois souches

de mycoplasmes aviaires

arcA arcB arcC perméase

RecD-like DNA helicase

Chromosomal replicationinitiator protein

DNA polymerase III beta subunit

Nos souches c

Comparaison de le synténie du locus de l’origine de réplication entre les mycoplasmes aviaires

Nos souches

Comparaison de le synténie du locus de l’origine de réplication entre les mycoplasmes aviaires

OriC

Nos souches

Comparaison de le synténie du locus de l’origine de réplication entre les mycoplasmes aviaires

OriC

Nos souches

Comparaison de le synténie du locus de l’origine de réplication entre les mycoplasmes aviaires

OriC

Nos souches

Comparaison de le synténie du locus de l’origine de réplication entre les mycoplasmes aviaires

OriC

Partie 2

Analyse génomique comparative intra-espèce de

Mycoplasma meleagridis(MM_ATCC v/s MM_26B8_IPT)

Résultats

Isolat de terrain

MM_26B8_IPT

Souche de référence

MM_ATCC

Comparaison génomique des deux souches de Mycoplasma meleagridis

Comparaison génomique des deux souches de Mycoplasma meleagridis

Comparaison génomique des deux souches de Mycoplasma meleagridis

24 Kb

ADN en excèsLocalisation ?

Contenu ?

7 scaffolds 32 scaffolds

Comparaison génomique des deux souches de Mycoplasma meleagridis

ADN en excèsLocalisation ?

Contenu ?

24 Kb

Changement d’hôte de M. meleagridis

Dinde

Poule

Acquisition d’un nouveau matériel génétique à partir de Bacillus coagulans

Répétition de quelques locus existant déjà chez la souche de référence

Comparaison génomique des deux souches de Mycoplasma meleagridis

Acquisition d’un nouveau matériel génétique à partir de Bacillus coagulans

Répétition de quelques locus existant déjà chez la souche de référence

Hypothèse: Il serait possible que ces différencesgénomiques aient changé le profil antigénique de lasouche de terrain de M. meleagridis et lui ont permispar conséquent de conquérir un nouvel hôte (la poule)

Comparaison génomique des deux souches de Mycoplasma meleagridis

Changement d’hôte de M. meleagridis

Dinde

Poule

Analyse BDBH entre les deux souches de Mycoplasma meleagridis

MM_ATCC505 CDSs

MM_26B8_IPT539 CDSs

Analyse BDBH entre les deux souches de Mycoplasma meleagridis

495 CDSsCore genome

Gènes essentiels codant pour des protéines assurant les fonctions

indispensables pour assurer la survie

MM_ATCC505 CDSs

MM_26B8_IPT539 CDSs

Analyse BDBH entre les deux souches de Mycoplasma meleagridis

495 CDSsCore genome

Gènes essentiels codant pour des protéines assurant les fonctions

indispensables pour assurer la survie

MM_ATCC505 CDSs

MM_26B8_IPT539 CDSs

10CDSs spécifiques

de MM_ATCC

Analyse BDBH entre les deux souches de Mycoplasma meleagridis

495 CDSsCore genome

Gènes essentiels codant pour des protéines assurant les fonctions

indispensables pour assurer la survie

MM_ATCC505 CDSs

MM_26B8_IPT539 CDSs

10CDSs spécifiques

de MM_ATCC 44CDSs spécifiques de MM_26B8_IPT

Analyse BDBH entre les deux souches de Mycoplasma meleagridis

495 CDSsCore genome10

CDSs spécifiques de MM_ATCC

Gènes essentiels codant pour des protéines assurant les fonctions

indispensables pour assurer la survie

MM_ATCC505 CDSs

MM_26B8_IPT539 CDSs

28

16

Nouvelles CDSs

CDSs répétées

Partie 3

Comparaison des facteurs de virulence chez les

mycoplasmes aviaires

Résultats

M. meleagridis M. gallinarum M. anatis M. synoviae M. iowae M. gallisepticum

ATCC

25294

Isolat

26B8_IPT

Isolat

Mgn_IPT

ATCC

1340

Isolat

53

ATCC

695

Isolat

R low

Isolat

RHigh

Isolat

F

Nucléases 13 13 14 19 10 12 7 14 14

Systèmes R-M 6 9 7 3 1 2 - 4 5

Protéases/Peptidases 12 12 13 17 10 16 3 23 22

NEAC

Ǝ gène nanH

Ǝ gène nanA-

-

-

-

-

-

-

-

1

1

-

-

1

-

1

-

1

-

Cytadhésines

Ǝ gène gapA

Ǝ gène crmA

Ǝ gène plpA

Ǝ gène hlp3

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

1

1

-

-

1

1

1

1

1

1

1

1

Hémagglutinines

Ǝ gène vlhA - - - - 69 - 38 59 28

Famille des gènes licD - - 2 2 - - - - -

Voies métaboliques

Ǝ gène lpd - - 2 1 1 1 1 1 1

Transposases - - 5 12 6 5 8 18 15

Toxines - - - - - 3 - - -

Comparaison des facteurs de virulence chez les mycoplasmes aviaires

Facteurs de virulence

Souche

M. meleagridis M. gallinarum M. anatis M. synoviae M. iowae M. gallisepticum

ATCC

25294

Isolat

26B8_IPT

Isolat

Mgn_IPT

ATCC

1340

Isolat

53

ATCC

695

Isolat

R low

Isolat

RHigh

Isolat

F

Nucléases 13 13 14 19 10 12 7 14 14

Systèmes R-M 6 9 7 3 1 2 - 4 5

Protéases/Peptidases 12 12 13 17 10 16 3 23 22

NEAC

Ǝ gène nanH

Ǝ gène nanA-

-

-

-

-

-

-

-

1

1

-

-

1

-

1

-

1

-

Cytadhésines

Ǝ gène gapA

Ǝ gène crmA

Ǝ gène plpA

Ǝ gène hlp3

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

1

1

-

-

1

1

1

1

1

1

1

1

Hémagglutinines

Ǝ gène vlhA - - - - 69 - 38 59 28

Famille des gènes licD - - 2 2 - - - - -

Voies métaboliques

Ǝ gène lpd - - 2 1 1 1 1 1 1

Transposases - - 5 12 6 5 8 18 15

Toxines - - - - - 3 - - -

Facteurs de virulence

Souche

Comparaison des facteurs de virulence chez les mycoplasmes aviaires

M. meleagridis M. gallinarum M. anatis M. synoviae M. iowae M. gallisepticum

ATCC

25294

Isolat

26B8_IPT

Isolat

Mgn_IPT

ATCC

1340

Isolat

53

ATCC

695

Isolat

R low

Isolat

RHigh

Isolat

F

Nucléases 13 13 14 19 10 12 7 14 14

Systèmes R-M 6 9 7 3 1 2 - 4 5

Protéases/Peptidases 12 12 13 17 10 16 3 23 22

NEAC

Ǝ gène nanH

Ǝ gène nanA-

-

-

-

-

-

-

-

1

1

-

-

1

-

1

-

1

-

Cytadhésines

Ǝ gène gapA

Ǝ gène crmA

Ǝ gène plpA

Ǝ gène hlp3

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

1

1

-

-

1

1

1

1

1

1

1

1

Hémagglutinines

Ǝ gène vlhA - - - - 69 - 38 59 28

Famille des gènes licD - - 2 2 - - - - -

Voies métaboliques

Ǝ gène lpd - - 2 1 1 1 1 1 1

Transposases - - 5 12 6 5 8 18 15

Toxines - - - - - 3 - - -

Facteurs de virulence

Souche

Comparaison des facteurs de virulence chez les mycoplasmes aviaires

M. meleagridis M. gallinarum M. anatis M. synoviae M. iowae M. gallisepticum

ATCC

25294

Isolat

26B8_IPT

Isolat

Mgn_IPT

ATCC

1340

Isolat

53

ATCC

695

Isolat

R low

Isolat

RHigh

Isolat

F

Nucléases 13 13 14 19 10 12 7 14 14

Systèmes R-M 6 9 7 3 1 2 - 4 5

Protéases/Peptidases 12 12 13 17 10 16 3 23 22

NEAC

Ǝ gène nanH

Ǝ gène nanA-

-

-

-

-

-

-

-

1

1

-

-

1

-

1

-

1

-

Cytadhésines

Ǝ gène gapA

Ǝ gène crmA

Ǝ gène plpA

Ǝ gène hlp3

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

1

1

-

-

1

1

1

1

1

1

1

1

Hémagglutinines

Ǝ gène vlhA - - - - 69 - 38 59 28

Famille des gènes licD - - 2 2 - - - - -

Voies métaboliques

Ǝ gène lpd - - 2 1 1 1 1 1 1

Transposases - - 5 12 6 5 8 18 15

Toxines - - - - - 3 - - -

Facteurs de virulence

Souche

Comparaison des facteurs de virulence chez les mycoplasmes aviaires

Analyse génomique comparative entre les mycoplasmes aviaires, basée sur la recherche de facteurs de virulence

Comparaison des facteurs de virulence chez les mycoplasmes aviaires

Nos trois mycoplasmesSont dépourvus d’adhésines et d’hémagglutininesIl semble que leur pathogénie est plutôt assurée par la multitude de nucléases et de protéases qu’ils contiennent

Analyse génomique comparative entre les mycoplasmes aviaires, basée sur la recherche de facteurs de virulence

Comparaison des facteurs de virulence chez les mycoplasmes aviaires

Nos trois mycoplasmesSont dépourvus d’adhésines et d’hémagglutininesIl semble que leur pathogénie est plutôt assurée par la multitude de nucléases et de protéases qu’ils contiennent

Chez Mgn_IPTAutres gènes de virulence (lpd, licD et transposases)

Analyse génomique comparative entre les mycoplasmes aviaires, basée sur la recherche de facteurs de virulence

Caractère apathogène de cette espèce≠ !!!

Comparaison des facteurs de virulence chez les mycoplasmes aviaires

MM

_ATC

Cge

no

me

MM_26B8_IPT genome

Mgn_IPT genome

Genome Library

Participation à l’enrichissement des bases de données internationales (GenBank, Molligen )

- La souche de référence de M. meleagridis (ATCC 25294) - Deux isolats locaux de mycoplasmes aviaires

Conclusion

MM

_ATC

Cge

no

me

MM_26B8_IPT genome

Mgn_IPT genome

Genome Library

Participation à l’enrichissement des bases de données internationales (GenBank, Molligen )

- La souche de référence de M. meleagridis (ATCC 25294) - Deux isolats locaux de mycoplasmes aviaires

Conclusion

MM

_ATC

Cge

no

me

MM_26B8_IPT genome

Mgn_IPT genome

Genome Library

Participation à l’enrichissement des bases de données internationales (GenBank, Molligen )

- La souche de référence de M. meleagridis (ATCC 25294) - Deux isolats locaux de mycoplasmes aviaires

Conclusion

MM

_ATC

Cge

no

me

MM_26B8_IPT genome

Mgn_IPT genome

Genome Library

Participation à l’enrichissement des bases de données internationales (GenBank, Molligen )

- La souche de référence de M. meleagridis (ATCC 25294) - Deux isolats locaux de mycoplasmes aviaires

Conclusion

Avancer les connaissances biologiques sur M. meleagridis

et M. gallinarum, spécificité d’hôte et la pathogénicité

Perspectives

Compréhension des mécanismes des interactions entre M. meleagridis et son nouvel hôte

Évaluation réelle du vrai potentiel pathogénique de M. gallinarum

Perspectives

Compréhension des mécanismes des interactions entre M. meleagridis et son nouvel hôte

Évaluation réelle du vrai potentiel pathogénique de M. gallinarum

Perspectives

Expression et/ou la délétion des gènes

Compréhension des mécanismes des interactions entre M. meleagridis et son nouvel hôte

Évaluation réelle du vrai potentiel pathogénique de M. gallinarum

Perspectives

Passer à la GÉNÉTIQUE FONCTIONNELLE

Expression et/ou la délétion des gènes

Compréhension des mécanismes des interactions entre M. meleagridis et son nouvel hôte

Évaluation réelle du vrai potentiel pathogénique de M. gallinarum

Les analyses génomiques comparatives basées sur larecherche des facteurs de virulence ont montré queMM_ATCC, MM_26B8_IPT et Mgn_IPT sont, contrairementaux mycoplasmes aviaires les plus redoutables, dépourvusd’adhésines et d’hémagglutinines.Il semble que la pathogénie de ces trois souches est plutôtassurée par la multitude de nucléases et de protéases qu’ellescontiennent.De plus, d’autres déterminants génétiques tels que lestransposases, les gènes licD et lpd dont l’incrimination dans lavirulence est antérieurement prouvée, ont été détectés chezMgn_IPT. Cette trouvaille semble contrarier la littératuresouvent rapportant le caractère avirulent de cette espèce.

Merci de votre attention