Développement d’outils bio-informatiques décisionnels en médecine vétérinaire : application au modèle Tenacibaculum, agent pathogène de poissons marins

Le genre Tenacibaculum (famille des Flavobacteriaceae, phylum Bacteroidetes), proposé en 2001 par Suzuki et al., comprend aujourd’hui 28 espèce valides. Ces bactéries sont exclusivement retrouvées dans les milieux marins, libres ou associées à des organismes tels que les poissons, les macroalgues et les invertébrés. Huit espèces sont pathogènes pour les poissons et essentiellement isolées dans des élevages. Ces bactéries sont à l’origine de maladies aux symptômes similaires collectivement désignées sous le nom de ténacibaculoses. L’identification basée sur des caractères phénotypiques n’est pas suffisamment discriminante et ne permet généralement pas d’identifier l’espèce responsable de la pathologie lors d’épisodes infectieux dans les élevages. L’objectif central de mon projet doctoral était de comprendre la prévalence de ces bactéries, notamment à travers le développement d’outils bioinformatiques décisionnels en médecine vétérinaire. En premier lieu, j’ai vérifié la taxonomie actuelle de l’ensemble du genre (espèces décrites et génomes publiés) à l’aide d’un ensemble de méthodes de phylogénomique comme l’Average Nucleotide Identity. Ce travail a permis de nous intéresser à un groupe d’espèces très proches, T. dicentrarchi, T. finnmarkense et T. piscium et a mis en évidence un exemple illustrant la théorie émise par Habib et al. (2014) soutenant l’idée d’une évolution parallèle de la pathogénicité ainsi que des acquisitions multiples de facteurs de virulence au sein du genre Tenacibaculum. Il semble également qu’il existe des phénomènes de convergence évolutive pour certains facteurs de virulence (gènes totalement différents mais codant pour la même fonction). J’ai ensuite développé une méthode d’identification et de typage d’isolats bactériens appartenant au genre Tenacibaculum par spectrométrie de masse MALDI-TOF. Cette méthode a comme principaux avantages d’être fiable, rapide et peu coûteuse. Pour développer la méthode d’identification, les spectres des références des souche types de la quasi-totalité des espèces du genre Tenacibaculum ont été obtenus L’identification d’un isolat de terrain repose dès lors sur une quantification de la ressemblance entre l’empreinte spectrale de l’échantillon et les empreintes spectrales de références. Afin de développer une méthode de typage des souches à l'intérieur de l’espèce T. maritimum, nous avons en premier lieu utilisé les génomes complets de 25 souches (dont 22 obtenus dans le cadre de ce projet) afin d’évaluer la diversité intra-spécifique. La méthode de MALDI-typage développée repose sur l’utilisation de biomarqueurs (protéines ribosomiques polymorphes). J’ai cherché à exploiter au maximum le potentiel de la spectrométrie de masse MALDI-TOF en combinant les informations tirées des génomes avec les empreintes spectrales. J’ai choisi de définir un MALDI-Type (MT) comme étant une combinaison unique de 9 biomarqueurs en m’inspirant de la technique de MLST. Dans une collection de 130 isolats de terrain, nous avons ainsi pu identifier 20 MT qui se regroupent en 4 MALDI-groupes distincts. Enfin, j’ai développé une application web dénommée MALDIquantTypeR intégrant : la base de données de référence pour les espèces appartenant au genre Tenacibaculum, les outils d’identification ainsi que l’outil de typage dédié à l’espèce T. maritimum développés dans le cadre de ce projet. Il doit permettre à des chercheurs parfois géographiquement éloignés d’analyser directement des données brutes issues d’un spectromètre de masse. Nous pensons que la spectrométrie de masse MALDI-TOF peut être utilisée à la fois dans le cadre d’études épidémiologiques à large échelle, mais également être intégrée dans le diagnostic vétérinaire de routine. Ce projet a fait appel à différentes approches reposant essentiellement sur le séquençage et l’analyse de génomes complets, ainsi que sur la protéomique (spectrométrie de masse MALDI-TOF).