Soutenance de thèse de Samia BENAMAR

Ecole Doctorale
Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité
Pathologie Humaine - Spécialité Maladies infectieuses
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
genomes,annotation,assemblage,bacterie intracellulaire,virus geants,
Keywords
genome,annotation,assembly,,
Titre de thèse
Utilisation d'outils bioinformatiques pour l'étude de pathogènes emergents
Use of bioinformatics tools for the study of emerging pathogens
Date
Jeudi 6 Juillet 2017
Adresse
IHU Mediterranee Infection, 19-21 Bd Jean Moulin, 13005 Marseille, France
Amphi 01
Jury
Directeur de these Bernard LA SCOLA IHU Mediterranee Infection
Rapporteur Franck PANABIèRES Institut Sophia Agrobiotech (ISA)
Rapporteur Max MAURIN CHU de Grenoble site Nord - Institut de biologie et de pathologie
Examinateur Philippe COLSON IHU Mediterranee Infection

Résumé de la thèse

Les micro-organismes résistants à l'amibe présentent un style de vie spécifique. Un transfert latéral de gènes peut avoir lieu entre eux et l'amibe, mais également des preuves de l'échange de gènes entre les virus et les bactéries hébergés dans les amibes ont été constatées. Ceci implique que les amibes constituent un melting-pot d'évolution à l'origine de la création de nouvelles espèces. Dans cette thèse, nous comparons les génomes de deux nouvelles espèces de Chlamydiae et dix virus giants (premiers membres de deux probables nouvelles familles) qui se multiplient naturellement dans Vermamoeba vermiformis. L'objectif est de mettre en évidence les caractéristiques génétiques spécifiques à ces micro-organismes. L'étude de Rubidus massiliensis un nouveau genre de Chlamydiae a montré une spécificité vis à vis de son hôte Vermamoeba vermiformis et une particularité de développement en se multipliant dans le cytoplasme et non dans une vacuole d'inclusion. Le génome de R. Massiliensis se compose d'un chromosome de 2,8 Mbp et de deux plasmides (pRm1, pRm2) constitués de 39 075 pb et 80 897 pb, respectivement, une caractéristique unique au sein de ce groupe. Nous rapportons également l'isolement, le cycle de développement et l'analyse génomique de Protochlamydia phocaeensissp. Nov., Un parasite intracellulaire obligatoire avec un large spectre d'hôtes, capable d'infecter Acanthamoeba castellanii, Acanthamoeba polyphaga et Vermamoeba vermiformis. La taille de son génome est de 3,424,182 pb avec une teneur en GC de 42%. Cette bactérie présentait un cycle de développement particulier selon l'hôte infecté. En effet, P. phocaeensis a montré des vacuoles d'inclusion typiques chez A. castellanii, alors que celles-ci étaient absentes chez V. vermiformis. Étant donné que les interactions «Chlamydiae - amibes» sont censées dépendre des espèces de chlamydia, nos résultats spéculent que les variations dans le cycle de développement de certaines Chlamydiae dépendent également de l'hôte. En utilisant Vermamoeba, un protist vivant dans les humains et leur environnement, nous avons isolé dix souches de deux nouveaux virus géants que nous avons appelé Faustovirus (neufsouche) et Kaumoebavirus (une souche). Les séquences de génomes de ces souches ont été séquencées, leurs analyses ont montré qu'ils étaient liés au virus de la peste porcine africaine (ASFV) pathogène des vertébrés, qui appartient à la famille Asfarviridae. La longueur moyenne des séquences des Faustovirus est de 467 592,44 pb (455 803 à 491 024 pb), ils présentent une teneur moyenne en GC de 37,14% (36,22 à 39,59%), ce qui est proche de la teneur en GC des génomes des Asfarviridae (38%). L'étude phylogénique des Faustovirus a identifié quatre lignées, ces résultats ont été confirmés par l'analyse de la distribution des acides aminés et des COGs. La diversité de la composition génique de ces lignées est principalement expliquée par la délétion ou l'acquisition de gènes et quelques exceptions de duplications de gènes. Le core-génome des Faustovirus semble se consolider aux alentour de 207 gènes tandis que le pan-génome est décrit comme un pan-génome ouvert, son enrichissement par la découverte de nouveaux Faustovirus est nécessaire pour mieux saisir toute la diversité génomique de cette famille. Kaumoebavirus qui a était isolé dans les eaux usées de la zone sud de Jeddah (Arabie saoudite), présente une ressemblance morphologique et génomique avec Faustovirus. Il a été obtenu à partir d'une co- culture avec Vermamoeba vermiformis. Ce nouveau virus présente des capsides icosaédriques de ~ 250 nm et une longueur de génome d'ADN de 350 731 pb. Le génome de Kaumoebavirus a une densité de codage de 86%, correspondant à 465 gènes. La plupart de ces gènes (59%) ont une homologie avec des gènes de membres de l'ordre de Megavirales. La reconstruction phylogénétique place Kaumoebavirus comme un parent éloigné de Faustovirus et Asfarviridea.

Thesis resume

Amoeba resistant microorganisms have a specific lifestyle. A lateral transfer of genes can take place between them and amoeba, but also evidence of gene exchange between the viruses and bacteria housed in Amoebae have been found. In this thesis we compare the genomes of two new species of Chlamydiae and 10 giant viruses (first members of two probable new families) which multiply naturally in Vermamoeba vermiformis. The aim is to highlight the genetic characteristics specific to these microorganisms. The study of Rubidus massiliensis a new genus of Chlamydiae has shown a specificity with its host « Vermamoeba vermiformis » and a tipical developmental cycle. Indeed, this chlamydia characterized by cell division in the cytoplasm and not in an inclusion vacuole. The genome of R. Massiliensis consists of a 2.8 Mbp chromosome and having two plasmids of 39,075 bp and 80,897 bp, respectively, a unique feature within this group. We also report the isolation, developmental cycle and genomic analysis of Protochlamydia phocaeensissp. Nov., an obligate intracellular parasite with a broad host spectrum, capable of infecting Acanthamoeba castellanii, Acanthamoeba polyphaga and Vermamoeba vermiformis. The genome size is 3,424,182 bp with a GC content of 42%. This bacterium had a particular developmental cycle according to the infected host. Indeed, P. phocaeensis showed typical inclusion vacuoles in A. castellanii, whereas these were absent in V. vermiformis. Since “Chlamydiae – Amoebae” interactions are supposed to depend on the chlamydial species, our findings speculate that variations in the developmental cycle of certain Chlamydiae is also host dependent. Using Vermamoeba, a protist living in humans and their environment, we isolated ten strains of two new giant viruses that we called Faustovirus (nine strains) and Kaumoebavirus (a strain). The genome sequences of these strains were sequenced, and their analyzes showed that they were linked to the pathogenic African swine fever virus (ASFV) of vertebrates belonging to the Asfarviridae family. The mean length of the Faustovirus sequences is 467,592.44 bp (455,803 to491,024 bp), with an average G+C content of 37.14 % (ranging from 36.22 to 39.59%) which is close to the G+C content range of the Asfarviridae genomes (38%). The proportion of best matches and the phylogenetic analysis suggest a shared origin with Asfarviridae without belonging to the same family. The core-gene-based phylogeny of Faustovirus study has identified four lineages. These results were confirmed by the analysis of amino acids and COGs category distribution. The diversity of lineages' gene composition is mainly explained by gene deletion or acquisition and some exceptions for gene duplications. The high proportion of best matches from Bacteria and Phycodnaviridae on the pan-genome and unique genes may be explained by an interaction occurring after the separation of the lineages. The Faustovirus core-genome appears to consolidate the surrounding of 207 genes whereas the pan-genome is described as an open pan-genome, its enrichment via the discovery of new Faustovirus is required to better seize all the genomic diversity of this family. Kaumoebavirus which was isolated in the wastewater of the southern zone of Jeddah (Saudi Arabia), has a morphological and genomic resemblance to Faustovirus. It was obtained from a co-culture with Vermamoeba vermiformis. This new virus has icosahedral capsids of ~ 250 nm and a DNA genome length of 350,731 bp. The genome of Kaumoebavirus has a coding density of 86%, corresponding to 465 genes. Most of these genes (59%) are closely related to genes from members of the proposed order Megavirales, and the best matches to its proteins with other members of the Megavirales are Faustovirus (43%) and Asfarviruses (23%). Unsurprisingly, phylogenetic reconstruction places Kaumoebavirus as a distant relative of Faustovirus and Asfarviridae.