Evolutionary insights into the host--specific adaptation and pathogenesis of group B Streptococcus

par Alexandre Miguel Santos Almeida

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Philippe Glaser.

Soutenue le 31-03-2017

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Complexité du vivant (Paris) , en partenariat avec Institut Pasteur (Paris). Ecologie et Evolution de la Résistance aux Antibiotiques (laboratoire) .

Le président du jury était Philippe Lopez.

Le jury était composé de Christine Citti, Olivier Tenaillon.

Les rapporteurs étaient Immaculada Margarit, Ivan Matic.

mots clés

• Microbiologie
• Évolution
• Génomique
• Infections néonatales
• Mammites bovines
• Bioinformatique
• Microbiologie vétérinaire
• Mammite chez les animaux
• Génomique

Titre traduit

Etude évolutive de l'adaptation à l'hôte et de la patogénicité des streptocoques du groupe B

Résumé

Streptococcus agalactiae (streptocoque du groupe B, SGB) est un commensal fréquent des voies intestinale et génito-urinaire dans la population humaine mais constitue une des causes principales d'infections néonatales. Dans le même temps, SGB est connu comme pathogène vétérinaire, responsable de mastites bovines à l'origine de pertes économiques importantes dans plusieurs pays comme le Portugal. L'objectif de ma thèse était d'analyser au niveau génomique les bases de l'adaptation spécifique de SGB à ses hôtes humains et bovins et de l'établissement des lignées plus pathogènes. La comparaison des profils génomiques des souches isolées de nouveau-nés infectés et de leurs mères nous a permis de montrer que la transmission de SGB de mère à enfant est accompagnée dans certains cas par l'acquisition de mutations pathoadaptives. Par ailleurs, l'analyse des séquences génomiques de plus de 600 souches appartenant au complexe clonal (CC) 17, hypervirulent et spécifique à l'hôté humain, nous a permis de caractériser les forces évolutives agissant sur ce complexe. Finalement, l'étude de la colonisation des fermes laitières portugaises par un seul clone CC61 depuis plus de 20 ans a mis en évidence que la régulation spécifique de l'import du fer/manganèse est une stratégie d'adaptation récurrente dans l’environnement bovin. En conclusion, les résultats que nous présentons améliorent notre compréhension de l'adaptation chez les espèces hôte-généralistes, en apportant des idées utiles qui pourront spécifiquement aider à améliorer le contrôle et le traitement des infections de SGB mondialement.

mots clés

• Microbiology
• Evolution
• Genomics

Résumé

Streptococcus agalactiae (group B Streptococcus, GBS) is a commensal of the intestinal and genitourinary tracts in the human population, while also a leading cause of neonatal infections. Likewise, GBS remains a serious concern in many countries as frequently responsible for bovine mastitis. Therefore, the purpose of my PhD project was to use state-of-the-art whole-genome approaches to decipher the host-specific adaptation and pathogenesis of GBS in both humans and bovines. By comparing the genomic profile of strains from infected newborns and their mothers we showed that the transmission of GBS from mother to child is accompanied in particular instances by the acquisition of specific pathoadaptive mutations. Moreover, from the study of the evolutionary forces acting on the human-specific and hypervirulent clonal complex (CC) 17, we reveal that various systems can evolve to improve the ability of GBS to survive in the human host. Functions related to metabolism, cell adhesion, regulation and immune evasion were among the most preferentially affected in GBS strains from human origin. Conversely, colonization of Portuguese dairy farms by one single CC61 clone for over 20 years highlighted that the specific regulation of iron/manganese uptake is a recurrent adaptive strategy in the bovine environment.