Comparative genomics of rickettsia species

• Auteur / Autrice : Xin Dong
• Direction : Pierre-Edouard Fournier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pathologie humaine
• Date : Soutenance le 10/12/2012
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de recherche sur les maladies infectieuses et tropicales émergentes (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Louis Mège
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Edouard Fournier, Jean-Louis Mège, Patricia Renesto, Max Maurin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patricia Renesto, Max Maurin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maladies transmises par les tiques

Séquençage nucléotidique à haut débit

Rickettsioses

Phylogénie

Rickettsia

Infections à Rickettsiaceae

Rickettsiales

Mots clés libres

Rickettsii

Comparaison genomique

Séquencage

Reduction génomique

Pathogénicité

Rickettsiae

Genomics comparison

Sequencing

Reduction genomics

Pathogenicity

Résumé

Le genre Rickettsia, sont des petites bactéries Gram-négatives et symbiotes intracellulaires obligatoires des eucaryotes. Les Rickettsia sont surtout connus pour leur pathogénicité et pour provoquer des maladies graves chez l'homme et les autres animaux. À ce jour, 26 espèces valides de Rickettsies ont été identifiées dans le monde entier, dont 20 sont des agents pathogènes éprouvées. Toutes les espèces de Rickettsies validées sont associées à des arthropodes. Les phylogénies basées sur divers marqueurs moléculaires ont présenté des topologies discordantes, avec seulement R. bellii et R. canadensis qui ne sont classées ni parmi la fièvre boutonneuse groupe rickettsies, ni parmi le typhus groupe rickettsies. En utilisant les méthodes avancées de séquençage de génomes entiers, nous avons obtenu et analysé quatre séquences génomiques de Rickettsies : R. helvetica, R. honei, R. australis et R. japonica. Via la phylogénomique qui constitue une nouvelle stratégie permettant de mieux comprendre leur évolution, l'on remarque que ces micro-organismes ont subi une évolution génomique réduite au cours de spécialisation en intracellulaire. Plusieurs caractéristiques évolutives, comme le réarrangement des gènes, la réduction génomique, le transfert horizontal de gènes et l'acquisition d'ADN égoïste, ont formé les génomes Rickettsia d'aujourd'hui. Ces processus peuvent jouer un rôle important pour équilibrer la taille du génome afin de l'adapter au mode de vie intracellulaire. En outre, la pathogénicité des rickettsies peut être associée à la réduction génomique.

The Rickettsia genus is composed of small, Gram-negative, bacteria that are obligate intracellular eukaryotic symbionts. Members of the genus Rickettsia are best known for infecting and causing severe diseases in humans and other animals. To date, 26 valid Rickettsia species have been identified worldwide, including 20 that are proven pathogens. All validated Rickettsia species are associated to arthropods that act as vectors and/or reservoirs. The phylogenies based on various molecular markers have resulted in discrepant topologies, with R. bellii and R. canadensis being classified neither among spotted fever nor typhus group rickettsiae. In this thesis, using the advanced whole genomic sequencing methods, we have and analyzed the genomic sequences from four Rickettsia species, including R. helvetica, R. honei, R. australis and R. japonica. Phylogenomics constitute a new strategy to better understand their evolution. These microorganisms underwent a reductive genomic evolution during their specialization to their intracellular lifestyle. Several evolutive characteristics, such as gene rearrangement, reduction, horizontal gene transfer and aquisition of selfish DNA, have shaped Rickettsia genomes. These processes may play an important role in free-living bacteria for balancing the size of genome in order to adapt the intracellular life style. In addition, in contrast with the concept of bacteria becoming pathogens by acquisition of virulence factors, rickettsial pathogenecity may be linked to genomic reduction of metabolism and regulation pathways.