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     Génomique des Micro-Organismes Pathogènes


  Responsable : Frank KUNST, Philippe GLASER (fkunst@pasteur.fr, pglaser@pasteur.fr)


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Nous étudions l'évolution et l'adaptation de trois bactéries pathogènes opportunistes : Listeria monocytogenes, Streptococcus agalactiae et Legionella pneumophila. Notre objectif est de comprendre les interactions entre ces bactéries, leurs hôtes et les environnements qu'elles rencontrent en combinant la génomique comparative, l'analyse du transcriptome, la physiologie bactérienne et la génétique. Pour élucider les bases génomiques de l'acquisition de la virulence par ces espèces pathogènes, nous étudions également la diversité et l'évolution des genres auxquels ces bactéries pathogènes appartiennent.



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L'espèce Listeria monocytogenes et le genre Listeria (C. Buchrieser, C. Rusniok, T. Vallaeys, P. Severino, S. Duperrier, P. Glaser)

Listeria monocytogenes est une bactérie responsable d'infections d'origine alimentaire, mortelle dans 30 % des cas, dont les signes cliniques les plus fréquents sont des méningites, des avortements et des infections néonatales. Le genre Listeria comprend deux espèces pathogènes, L. monocytogenes et L. ivanovii (pathogène des ruminants), et quatre non-pathogènes : L. innocua, L. seeligeri, L. welshimeri et L. grayi. Nous avons publié la première séquence génomique de L. monocytogenes (souche EGDe) en la comparant à celle de l'espèce la plus proche non-pathogène L. innocua (Glaser et al. 2001). Nous avons maintenant déterminé et analysé la séquence génomique d'une souche épidémique de L. monocytogenes (sérovar 4b) afin de mieux comprendre la virulence des Listeria pathogènes. Pour avoir une connaissance génomique approfondie du genre Listeria nous déterminons, en collaboration avec le consortium allemand PathoGenoMics, les séquences des génomes des quatre autres espèces de Listeria. La connaissance des génomes de toutes les espèces d'un genre nous apporte une information unique pour étudier l'évolution bactérienne.

Nous étudions en collaboration avec le Centre National de Référence des Listeria (Institut Pasteur), la diversité de l'espèce L. monocytogenes et la spécificité des souches d'origine clinique, par hybridation de macro-arrays portant 739 gènes spécifiques d'au moins une des souches séquencées. Les résultats d'hybridation obtenus pour 263 souches de L. monocytogenes, d'origine et de caractéristiques différentes, et pour 20 souches représentant toutes les espèces du genre Listeria montrent que ces puces sont un outil de typage puissant permettant de différencier les espèces du genre Listeria et de subdiviser les souches appartenant à l'espèce L. monocytogenes. Les analyses en cours ont pour but de mieux caractériser les bases génomiques des souches épidémiques.

Pour comprendre des réseaux de régulation impliqués dans la virulence de L. monocytogenes nous étudions à l'aide des macro-arrays, portant l'ensemble des gènes de L. monocytogenes EGDe, les profils d'expressions, dans différentes conditions de croissance, de la souche EGDe, ou de souches mutées dans des gènes de régulation. Ces conditions sont choisies pour permettre de modéliser l'interaction avec l'hôte. Cet outil nous permet aussi d'étudier la spécificité des profils d'expression des souches d'origine clinique comparées aux souches environnementales.

L'espèce Streptococcus agalactiae (M. Brochet, E. Couvé, M. Zouine, C. Rusniok, C. Buchrieser, P. Glaser, F. Kunst)

Nous avons déterminé la séquence complète du génome de la souche de S. agalactiae NEM316 qui a été responsable d'un cas de septicémie fatale chez un nouveau-né. Sur la base de cette séquence, nous avons développé des macro-arrays portant des sondes représentant l'ensemble des gènes de cette souche. En collaboration avec les équipes de P. Trieu-Cuot (Insitut Pasteur) et C. Poyart (Hôpital Cochin), nous avons étudié les gènes covRS codant pour un système de régulation à deux composants contrôlant l'expression d'un grand nombre de gènes codant pour des protéines de surface ou secrétées et des facteurs de virulence (Lamy et al., 2004). L'hybridation de ces puces avec de l'ADN de souches de S. agalactiae d'origines très diverses nous a permis d'identifier un " squelette génomique " très conservé parmi les différentes souches et des zones de plasticité localisées dans des îlots, représentant, dans certains cas, des îlots de pathogénicité.

Le système CovRS ne régule qu'une fraction des facteurs de virulence et des protéines de surface. Afin de caractériser les réseaux de régulations impliqués dans la synthèse de ces protéines, nous avons développé une procédure de criblage immunologique de clones sur membrane à haute densité. Cette méthodologie permet d'identifier des mutations affectant l'expression de protéines de surface ou sécrétées. Elle a aussi permis de mettre en évidence un niveau d'expression variable d'une protéine de surface entre différentes souches de S. agalactiae, révélant ainsi un phénomène de variation de phase. Ces résultats seront utilisés pour le choix des protéines candidates pour le développement d'un vaccin contre S. agalactiae.

Les projets sur L. monocytogenes et S. agalactiae s'inscrivent dans le cadre du GPH de l'Institut Pasteur " Towards new therapeutics against low-GC% Gram-positive bacteria ", coordonné par Pascale Cossart.

Analyse du génome de Neisseria meningitidis (C. Rusniok, C. Buchrieser, E. Couvé, P. Glaser)

Neisseria meningitidis est responsable de méningites. Vladimir Pelicic (Faculté de Médecine Necker) a construit une collection de 4000 mutants d'insertion de la souche de N. meningitidis 8013 (Sérogroupe C) pour lesquels son équipe a déterminé par séquençage les sites d'insertion des transposons. Nous avons déterminé la séquence complète du génome de cette souche que nous analysons actuellement en la comparant aux trois autres séquences génomiques disponibles pour cette espèce. Nous aurons alors à notre disposition un outil unique comprenant la séquence complète du génome de la souche parentale, et une collection de 4000 souches mutantes caractérisées au niveau moléculaire.

L'espèce Legionella pneumophila et le genre Legionella (C. Cazalet, H. Brüggemann, A. Hagman, F. Kunst, P. Glaser, C. Buchrieser)

Legionella est une bactérie de l'environnement colonisant la majorité des eaux naturelles et des circuits d'eau. Deux espèces, L. pneumophila et L. longbeachae sont responsables de la majorité des cas de légionellose à travers le monde.

Nous avons déterminé la séquence génomique de L. pneumophila dite " Paris " (3,5 Mb), endémique en France et celle d'une souche épidémique, L. pneumophila " Lens " (3,3 Mb) en collaboration avec le Centre National de Référence des Legionella (Equipe INSERM E320, dirigée par Jérôme Etienne, Lyon), la Société Anjou Recherche-Veolia Water et la Génopole Institut Pasteur. L'analyse révèle deux caractéristiques spécifiques à L. pneumophila : 1) un grand nombre de gènes codent pour des protéines similaires à des protéines eucaryotes. Certaines de ces protéines pourraient moduler des fonctions de l'hôte; 2) une très grand plasticité génomique, 9% à 13% des génomes sont spécifiques pour chaque souche (Cazalet et al., 2004).

Pour analyser la diversité génomique au sein du genre Legionella, nous avons réalisé le séquençage partiel d'une souche de L. longbeachae, deuxième espèce responsable de légionellose en Australie et d'une souche non-pathogène, L. anisa. La comparaison de ces séquences partielles avec celles des souches de L. pneumophila révèle une diversité considérable au sein du genre Legionella : 50 % seulement des gènes de L. pneumophila et L. longbeachae sont par exemple orthologues.

Afin d'identifier des facteurs de virulence, de développer un outil de typage, d'exploiter des caractéristiques génomiques aux souches isolées de malades, et pour prédire le risque associé à une contamination nous avons mis en place un projet d'épidémiologie génomique, en collaboration avec le Centre National de Référence des Legionella et la Société Anjou Recherche. Nous utiliserons l'ensemble de ces informations génomiques pour développer une puce qui servira à la caractérisation génomique d'isolats de Legionella.

Réseaux européens

L'unité participe à la mise en place de deux réseaux qui ont été récemment acceptés par la Commission Européenne. L'objectif du Réseau d'Excellence " Europathogenomics ", coordonné par J. Hacker (Université de Würzburg, Allemagne), est de créer une dynamique scientifique dans le domaine d'étude de la génomique fonctionnelle des bactéries pathogènes, de favoriser des collaborations et de proposer des formations à des chercheurs postdoctoraux. L'objectif d'ERA-NET est de coordonner les efforts de recherche des états membres afin d'aboutir à un espace Européen de la recherche moléculaire sur les bactéries et les champignons pathogènes pour l'homme.

Mots-clés: génomique, génomique comparative, évolution, transcriptome, bactéries pathogènes, virulence, régulations



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  personnel

  Secrétariat Chercheurs Stagiaires Autre personnel
  SAINT MARTIN Françoise (martinf@pasteur.fr) BUCHRIESER Carmen, IP (Chargé de Recherche IP, cbuch@pasteur.fr)

GLASER Philippe, IP (Chef de Laboratoire IP, pglaser@pasteur.fr)

KUNST Frank, CNRS, IP (DR2 CNRS, Chef d’Unité, fkunst@pasteur.fr)

VALLAEYS Tatiana, INRA (CR1, vallaeys@pasteur.fr)

VERGASSOLA Massimo, CNRS (DR2, massimo@pasteur.fr)

BROCHET Mathieu (Étudiant en thèse, mbrochet@pasteur.fr)

BRÜGGEMAN Holger, IP (Chercheur post-doctoral, hbruegg@pasteur.fr)

CAZALET Christel, CNRS (Étudiante en thèse, ccazalet@pasteur.fr)

DUPERRIER Sandra (Technicienne Supérieure, sandra@pasteur.fr)

HAGMAN Arne (Étudiant en thèse, ahagman@pasteur.fr)

HEJNOVA Jana, (Étudiante en thèse, jana@pasteur.fr)

SEVERINO Patricia (Étudiante en thèse, patisev@pasteur.fr)

ZOUINE Mohamed, IP (Chercheur post-doctoral, mzouine@pasteur.fr)

COUVÉ Elisabeth, IP (Technicienne supérieure, ecouve@pasteur.fr)

MOURIER Claude, IP (Aide de Laboratoire, cmourier@pasteur.fr)

RUSNIOK Christophe, IP (Technicien supérieur, rusniok@pasteur.fr)


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