Génomique appliquée à l'étude des infections par les bactéries des genres Campylobacter et Helicobacter.

Genomics applied to the study of campylobacter and helicobacter infections.

• Auteur / Autrice : Quentin Jehanne
• Direction : Philippe Lehours
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Bioinformatique
• Date : Soutenance le 01/07/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : U1312 / BRIC
• Jury : Président / Présidente : Cécile Bébéar
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Lehours, Cécile Bébéar, Geneviève Héry-Arnaud, Michel Federighi, Simon Le Hello, Isabelle Kempf
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Geneviève Héry-Arnaud, Michel Federighi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Séquençage à haut débit

Helicobacter

Campylobacter

Génomique

Mots clés libres

Ngs

Genomique

Campylobacter

Helicobacter

Linux

Python

Ngs

Campylobacter

Helicobacter

Genomics

Linux

Python

Résumé

Les infections bactériennes intestinales et gastriques par les bactéries du genre Campylobacter et Helicobacter sont très fréquentes: l’une pouvant provoquer des gastro-entérites sévères des suites d’une contamination alimentaire (principalement la viande) et l’autre étant liée au développement d’ulcères ou bien de cancers gastriques. Plus de 200 000 cas de campylobacterioses sont recensés dans l’Union Européenne chaque année, avec comme principale espèce Campylobacter jejuni. De plus, environ 50% de la population mondiale est infectée par Helicobacter pylori. De très nombreuses souches de Campylobacter et de biopsies gastriques sont reçues quotidiennement au CNR des Campylobacters et des Hélicobacters (CNRCH) où y sont menées des analyses telles l’identification de l’espèce et de la résistance aux antibiotiques. Plusieurs méthodes sont mises en place pour étudier ces pathogènes : cultures bactériennes, antibiogrammes, spectromètre de masse MALDI-TOF et extraction d’ADN pour des PCR en temps réel. Malgré la rapidité et le moindre coût de ces méthodes, les utiliser en routine présente des désavantages notamment des identifications d’espèces parfois non concluantes avec le MALDI-TOF ou la difficulté de déterminer les mécanismes moléculaires de résistance. Aujourd’hui, le séquençage haut débit couplé à la bio-informatique permet de générer des données cruciales pour résoudre ces nombreuses problématiques rencontrées en laboratoire. C’est en vue de moderniser les analyses de cas cliniques français effectuées au CNRCH que différents outils et scripts bio-informatiques ont été mis en place mais aussi développés durant ce doctorat. Le principal objectif étant d’enrichir nos connaissances sur ces infections bactériennes : de mettre en évidence des variations dans les séquences d’ADN (gène et mutations) mais aussi protéiques impliquées dans diverses problématiques. Ainsi, il a pu être identifié durant ces trois années : des SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) dans le génome de Campylobacter coli spécifiques à trois différentes sources de contamination (la volaille, les bovins et les porcs), des nouveaux gènes de résistance aux antibiotiques qui émergent sur le territoire métropolitain mais aussi des nouvelles espèces du genre Helicobacter ou Campylobacter. Ces outils et données sont d’ores et déjà utilisés en routine au sein du CNRCH. Toutes ces analyses ont pu être possibles via l’utilisation de l’environnement Linux (progammation Bash et Python) permettant d’étudier des milliers de séquences d’ADN provenant d’une variété de souches séquencées au cours des différents projets. Cette «exploration génomique» fût ici la clé pour répondre aux différentes problématiques cliniques.

Intestinal and gastric bacterial infections caused by Campylobacter and Helicobacter bacteria are frequent: Campylobacter species can lead to severe gastroenteritis cases through the consumption of contaminated products such as meat and Helicobacter bacteria may be responsible of ulcers or gastric cancers. More than 200,000 campylobacteriosis cases are reported in the European Union each year. It has also been shown that about 50% of the world population is infected with Helicobacter pylori. A large number of Campylobacter strains and gastric biopsies from clinical cases are received daily at the French National Reference Center for Campylobacters and Helicobacter (NRCCH) where analyses such as species identification and antimicrobial resistance determination are performed. Several methods are used to study these pathogens: bacterial cultures, antibiograms, MALDI-TOF mass spectrometry and DNA extraction for real-time PCR. Despite the fact these analyses are cheap and quick, it may also introduce some disadvantages: for example species identification using MALDI-TOF is sometimes non-significant and the determination of molecular resistance mecanisms among resistant isolates can also be challenging. Today, next-gen sequencing is a crucial tool to generate a large amount of data and, combined with bioinformatics, can solve numerous clinical problems encountered in the laboratory. In order to modernize the analysis of French clinical cases performed at the NRCCH, various bioinformatic tools and scripts were set up and developped during this PhD. The main objective was to enrich our knowledge on these bacterial infections by highlighting DNA and protein sequences variations involved in various problematics. Over these three years, we have then identify: SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) within the genome of Campylobacter coli that are able to discriminate three different sources of contamination (chickens, cattle and pigs), new antimicrobial resistance genes that have emerged in France in the past few years but also new Campylobacter and Helicobacter species. These differents data and tools are now routinely used in the NRCCH laboratory. All these analyses were made possible by the use of Linux environment and Bash or Python programming languages allowing the study of thousands of DNA sequences from a variety of clinical isolates that have been sequenced throughout many projects. This «genomic exploration» was here the key to answer the different clinical issues.