Identification of genetic determinants associated with host adaptation and serovar determination in bacteria of the genus Leptospira

Nieves, Cécilia (2023). Identification of genetic determinants associated with host adaptation and serovar determination in bacteria of the genus Leptospira Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en biologie, 359 p.

Prévisualisation

PDF - Version publiée Télécharger (11MB) | Prévisualisation

Résumé

Leptospira, a bacterial genus within the phylum Spirochaetes, comprises both free-living and pathogenic organisms. The pathogenic strains are responsible for leptospirosis, a disease that affects various hosts, including humans. Recent advancements in genomics have led to a doubling in the number of identified species, prompting changes in Leptospira classification.

This thesis offers a comprehensive review of the taxonomic classification of Leptospira, focusing on general genome features and recent genomic findings. It also presents a detailed genomic characterization of all 68 species reported until 2021, highlighting acquired and lost genes associated with the emergence of pathogenic leptospires. Moreover, this thesis also covers amino acid permutations linked to the transition from saprophytic to pathogenic forms, which have not been studied before.

The intricate serovar classification is also addressed. Serovar identity is linked to the composition of the carbohydrate portion of the surface-exposed lipopolysaccharide O-antigen, with its biosynthesis-encoding genes lying within the rfb cluster. This thesis provides a thorough comparative analysis of the rfb clusters across various serovars, including 12 pathogenic strains of L. noguchii sequenced here. The analyses reveal a consistent correspondence between gene composition and serovar identity, which could potentially facilitate direct genetic typing of Leptospira serovars.

Lastly, this thesis presents a phylogenomic analysis of the pathogenic species L. santarosai, showing distinctive genomic features between L. santarosai and other pathogenic species. These findings suggest an ancient speciation of pathogens and their adaptation to diverse ecological niches. The analysis also shows a high genetic diversity of L. santarosai strains derived from both patients and animals, with clonal groups showing strong associations with specific geographical areas. This provides valuable insights into the genomic diversity, evolutionary history, and epidemiology of leptospirosis in the Americas and globally.

Overall, this thesis emphasizes the relevance of accurately identifying Leptospira strains for epidemiological, phylogenetic, and diagnostic purposes. Furthermore, it underscores the significance of genomic analyses in enhancing our understanding of the diversity and evolution of this bacterial genus.

Leptospira, un genre bactérien du phylum Spirochaetes, comprend des organismes libres et pathogènes. Les souches pathogènes sont responsables de la leptospirose, une maladie qui affecte divers hôtes, y compris les humains. Les avancées récentes en génomique ont doublé le nombre d'espèces identifiées, entraînant des modifications de la classification de Leptospira.

Cette thèse présente une revue exhaustive de la classification taxonomique de Leptospira, centrée sur les caractéristiques générales du génome et les découvertes récentes en génomique. Elle offre aussi une caractérisation détaillée des génomes des 68 espèces recensées jusqu'en 2021, soulignant les gènes acquis et perdus associés à l'émergence de leptospires pathogènes. De plus, cette thèse couvre les permutations des acides aminés liées à la transition des saprophytes à un mode de vie pathogène, un aspect qui n'avait pas été étudié auparavant.

La classification complexe des sérovars est également abordée. L'identité des sérovars est liée à la composition de la partie glucidique de l'antigène O-lipopolysaccharide exposé en surface, dont les gènes de biosynthèse se trouvent dans le cluster rfb. Cette thèse propose une analyse comparative approfondie du cluster rfb dans différents sérovars, dont 12 souches pathogènes de L. noguchii séquencées ici. Les analyses révèlent une concordance entre la composition des gènes et l'identité des sérovars, ce qui peut faciliter le typage génétique direct des sérovars de Leptospira.

Enfin, cette thèse présente une analyse phylogénomique de l'espèce pathogène L. santarosai, qui met en évidence des caractéristiques génomiques distinctes entre L. santarosai et les autres espèces pathogènes. Ces résultats suggèrent une spéciation ancienne des pathogènes et leur adaptation à diverses niches écologiques. L'analyse montre également une grande diversité génétique des souches de L. santarosai provenant de patients et d'animaux, avec des groupes clonaux présentant de fortes associations avec des zones géographiques spécifiques. Cela offre des informations précieuses sur la diversité génomique, l'histoire évolutive et l'épidémiologie de la leptospirose en Amérique et dans le monde.

En résumé, cette thèse souligne l'importance d'identifier avec précision les souches de Leptospira à des fins épidémiologiques, phylogénétiques et diagnostiques. De plus, elle met en évidence le rôle crucial des analyses génomiques dans l'amélioration de notre compréhension de la diversité et de l'évolution de ce genre bactérien.

Type de document:	Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse:	Veyrier, Frédéric
Mots-clés libres:	-
Centre:	Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt:	09 juill. 2024 15:37
Dernière modification:	09 juill. 2024 15:37
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/15804

Gestion Actions (Identification requise)

Modifier la notice