Génomique comparative des bactéries Dickeya solani et Pectobacterium wasabiae, pathogènes émergents chez Solanum tuberosum

par Slimane Khayi

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Denis Faure et de Mohieddine Moumni.


  • Résumé

    Les bactéries pectinolytiques appartenant aux genres Pectobacterium et Dickeya spp. sont des agents pathogènes chez Solanum tuberosum. Ces bactéries sont responsables de la maladie de la jambe noire et de la pourriture molle lors de la culture et du stockage des tubercules. Ce travail de thèse est divisé en deux axes: 1) Etude dela diversité d'une population du pathogène D. solani par approche de génomique comparée afin de mieux comprendre la structure génomique de cette espèce émergente. 2) L'assemblage du génome et la caractérisation génomique des facteurs de virulence chez Pectobacterium wasabiae RNS 08421A.L'analyse des génomes de 20 isolats de D. solani issus d’environnements différents, par une approche de génomique comparative associée à des analyses fonctionnelles, a révélé une forte homogénéité génétique au sein de la majorité des souches (16/20). De plus, cette analyse a permis de caractériser un nouveau sous-groupe au sein de l'espèce D. solani, représenté par la souche 0512 (1/20). En revanche, d’autres isolats (3/20) montrent des variations de quelques centaines à quelques milliers de SNPs/InDels qui sont regroupés dans des îlots génomiques. Leur analyse phylogénétique révèle qu’ils proviennent d’autres pathogènes par transferts horizontaux. Par ailleurs, l’analyse des fonctions affectées par les SNPs/InDels a permis de prédire, puis de vérifier sur pomme de terre, qu’un des isolats était faiblement virulent.La deuxième partie de mon travail porte sur l'assemblage, la caractérisation et l'analyse du génome de la souche RNS 08.42.1A de P. wasabiae, qui a été isolée en France. La génomique comparative avec 3 autres souches de P. wasabiae d'origines géographiques différentes, a révélé à la fois une forte similitude au niveau de la séquence génomique (ANI> 99%) et une synténie conservée des gènes de virulence. En outre, notre analyse a mis en évidence une nette distinction entre ces quatre souches de P. wasabiae (isolées de S. tuberosum) et la souche type japonaise P. wasabiae CFBP 3304T (isolée du raifort). Dans P. wasabiae RNS 08.42.1A, les gènes de synthèse et de perception du quorum sensing, expI/expR, présentent une plus forte homologie avec leurs orthologues chez P. atrosepticum et P. carotovurm (90%) qu'avec leurs homologues chez P. wasabiae (70%). Ceci suggère une acquisition de ces gènes par transfert horizontal au sein d'une population de pathogènes infectant la même plante hôte.

  • Titre traduit

    Comparative genomics of the bacteria Dickeya solani and Pectobacterium wasabiae,emerging pathogens of Solanum tuberosum


  • Résumé

    The pectolytic bacteria Pectobacterium and Dickeya species cause important diseases on Solanum tuberosum and other arable and horticultural crops. These bacteria are responsible for blackleg in the field and tuber soft rots in storage and in transit as well as in the field worldwide. The main objectives of this thesis are: 1) To study the diversity of a D. solani population using comparative genomics approaches in order to understand the genomic structure and evolution of this emerging species. 2) Characterization and genomic analysis of virulence factors in Pectobacterium wasabiae RNS 08421A.Using comparative genomics approach combined with functional assays, the analysis of the genomes of 20 isolates of D. solani from different environments, revealed a strong genetic homogeneity within the majority of strains (16/20). Moreover, this analysis allowed to characterize a new subgroup within D. solani species, represented by the 0512 strain (1/20). In contrast, some strains (3/20) showed variations from hundreds to a few thousand of SNPs/Indels which are grouped in genomic islands (GIs). Phylogenetic analysis of these GIs shows that they were acquired from other pathogens by horizontal transfer. Furthermore, the analysis of the functions affected by SNPs/Indels allowed to predict, then check on potatoes, that one of these strain was less virulent.The second part of my work involves assembly, characterization and analysis of the genome of the strain P. wasabiae RNS 08.42.1A, which was isolated in France. Comparative genomics with three other P. wasabiae strains from different geographical origins, revealed a strong similarity in the genome sequence (ANI> 99%) and conserved synteny of virulence genes. In addition, our analysis showed a clear distinction between the strains of P. wasabiae isolated from S. tuberosum and the type strain P. wasabiae CFBP 3304T (isolated from horseradish). In P. wasabiae RNS 08.42.1A, the complex system for synthesis and perception of quorum sensing signal expI/expR, exhibit higher homology with their orthologs in P. atrosepticum and P. carotovurm (90%) than their homologs in P. wasabiae (70%). This suggests acquisition of these genes by horizontal gene transfer within a population of pathogens infecting the same host plant.

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