Le transfert horizontal de gènes chez les mycoplasmes : de l'acquisition de l'antibiorésistance à la dynamique des génomes.

par Marion Faucher

Thèse de doctorat en Pathologie, Toxicologie, Génétique et Nutrition

Sous la direction de Christine Citti et de Florence Tardy.


  • Résumé

    Les mycoplasmes sont des bactéries atypiques, dépourvues de paroi et souvent considérées comme des cellules minimales du fait de la taille réduite de leur génome. De nombreuses espèces sont pathogènes et ont un impact économique important dans les filières d'élevage, notamment pour les ruminants. Les mycoplasmes n'échappent pas au phénomène mondial de la résistance aux antibiotiques. Contrairement à la plupart des autres bactéries, les mycoplasmes ne contiennent pas de plasmides conjugatifs souvent incriminés dans la dissémination horizontale de gènes de résistance, la base moléculaire principalement décrite étant la mutation chromosomique des gènes cibles. De façon générale, le transfert horizontal de gènes (HGT) chez les mycoplasmes a longtemps été sous-estimé. Récemment, deux mécanismes de HGT ont été décrits chez Mycoplasma agalactiae : le transfert d'élément conjugatif et intégratif (ICE), et le transfert non-conventionnel de régions chromosomiques par conjugaison appelé MCT (Mycoplasma Chromosomal Transfer). Nos travaux se sont attachés à explorer ce dernier mécanisme et à évaluer son impact sur l'acquisition de la résistance aux antibiotiques. Une analyse de génomique comparative a été conduite à partir du séquençage de nombreux mutants spontanément résistants et de transconjugants générés par des expériences de mating et sélectionnés pour leur résistance. Nos résultats montrent que le MCT conduit de façon distributive au transfert simultané de nombreux fragments. En une seule étape de conjugaison impliquant deux souches, ce phénomène génère une population variée de génomes hautement mosaïques. Il accélère la dissémination de l'antibiorésistance, permettant l'acquisition de plusieurs mutations distantes associées à la résistance en un seul événement. De par les multiples possibilités de réassemblage génomique qu'il produit, le MCT pourrait avoir des conséquences importantes sur d'autres processus adaptatifs comme la virulence ou la spécificité d'hôte. Enfin, les modalités distributives et l’ampleur du MCT expliquent l'origine des transferts de gènes précédemment détectés in silico entre de nombreux mycoplasmes. Ce phénomène pourrait donc avoir eu des répercussions importantes sur l'évolution de ces bactéries minimales et être un facteur clé de leur persistance et virulence actuelles.

  • Titre traduit

    Horizontal gene transfer in mycoplasmas : from acquisition of antibiotic resistance to genomes dynamics.


  • Résumé

    Mycoplasmas are wall-less bacteria often portrayed as minimal cells because of their reduced genomes. Several species are pathogenic and have a significant economic impact on livestock production, especially for ruminants. Mycoplasmas are also concerned with the worldwide increase in antibiotic resistance. In contrast to the majority of bacteria, these simple bacteria are deprived of conjugative plasmids that are frequently implicated in the horizontal dissemination of resistance genes: in mycoplasmas antibiotic resistance mainly relies on chromosomal mutations in target genes. In Mycoplasmas, the horizontal gene transfer (HGT) has long been underestimated. Recently, two conjugative mechanisms of HGT were described in Mycoplasma agalactiae: the transfer of an integrative and conjugative element (ICE), and the unconventional transfer of chromosomal DNA further designed by “MCT” for Mycoplasma Chromosomal Transfer. Our current study focused on exploring MCT mechanisms and on estimating its impact on antibiotic resistance dissemination. Comparative genomic analyses were performed from the sequencing (i) of spontaneous resistant mutants and (ii) of transconjugants selected by mating experiments and selected based on their resistance. Data revealed that MCT generated the simultaneous transfer of multiple, unrelated donor-fragments following a distributive process. In one conjugative step involving two strains, MCT generated a variety of highly mosaic genomes. This phenomenon was also shown to accelerate the dissemination of antibiotic resistance, by allowing in one step the acquisition of multiple and dispersed mutations associated with resistance. Due to the limitless ability of this phenomenon in reshuffling genomes, MCT may offer a valuable contribution in other adaptive processes such as virulence or host specificity. Finally, the distributive nature and the extent of MCT explain the origin of genes transfers detected in silico in several mycoplasma species. MCT is certainly a major player in the evolution of these minimal bacteria and a key factor of their persistence and virulence.


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