Naissance d'un tueur: facteurs génétiques et adaptations métaboliques impliquées dans l'émergence des bacilles tuberculeux épidémiques – TBemerg

Mycobacterium tuberculosis est l’un des pathogènes les plus meurtriers de l’histoire de l’Homme, causant encore actuellement 9 millions de nouveaux cas de tuberculose et plus de 1,5 millions de décès par an. Il est estimé qu’un tiers de la population mondiale est infecté par M. tuberculosis, ce qui souligne la grande efficacité avec laquelle ce pathogènese transmet et persiste dans diverses régions du monde. En revanche, les souches de Mycobacterium canettii, qui sont phylogénétiquement très proches de M. tuberculosis et peuvent également causer la tuberculose humaine, sont très rares et restent confinées en Afrique de l'Est.
Nous avons récemment montré par des analyses patho-génomiques que ces bacilles tuberculeux du clade M. canettii montrent une diversité génétique 10 à 50 fois plus grande que celle observée parmi les souches de M. tuberculosis, ces dernières représentant une population monomorphe et clonale. Cette plus grande diversité génétique et certaines autres caractéristiques des génomes de M. canettii, comme par exemple de nombreuses traces de transfert horizontal de gènes et de recombinaison, suggèrent qu'elles sont d’une origine plus ancienne et semblable à l’ancêtre de M. tuberculosis. Nos travaux antérieurs ont également montré une virulence inférieure des souches de M. canettii par rapport à M. tuberculosis dans des modèles expérimentaux murins.
L’objectif de notre projet est d'utiliser ces différences entre M. canettii et M. tuberculosis comme base scientifique pour explorer expérimentalement quels évènements génomiques ont conduit à l'émergence de M. tuberculosis comme pathogène majeur. Notre projet est organisé autour de trois thèmes principaux:
i) premièrement, nous proposons de développer une stratégie originale de type « gain de fonction », qui combine une approche d’évolution expérimentale dans un modèle souris avec une approche ciblée, fondée sur la génomique comparative et le transfert de gènes. Au cours de la procédure d'évolution expérimentale, nous utiliserons le séquençage à haut débit pour explorer le génome des populations mycobactériennes obtenues. En parallèle, le chromosome de clones individuels sélectionnés pour leurs capacités de persistance ou de virulence accrue à différents stades de l'évolution expérimentale sera séquencé. Une approche dédiée d’analyse de séquences nous permettra d'identifier de manière fiable les modifications génétiques accumulées au cours des passages « in vivo » et dans les clones individuels.
ii) Deuxièmement, des souches sauvages ou sélectionnées de M. canettii seront soumises individuellement à une caractérisation phénotypique approfondie dans des conditions extra- et intracellulaires ainsi qu’ in vivo et seront comparées aux souches de M. tuberculosis. Cette approche bénéficiera de la plate-forme de criblage phénotypique à haut débit (incluant un microscope confocal couplée à de l'analyse automatisée d'image et un fluorimètre multi-plaques) mise en place à l'Institut Pasteur de Lille en laboratoire de niveau de biosécurité 3, et des plates-formes d'exploration fonctionnelle (comprenant des trieurs de cellules et des appareils d'imagerie de pointe) disponibles à l'Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale et à l'Institut Pasteur dans les animaleries de niveau de biosécurité 3.
iii) Troisièmement, nous visons à donner une perspective évolutive à nos données expérimentales. À cette fin, nous mettrons en oeuvre des outils bioinformatiques sophistiqués pour explorer et décrire la dynamique d'évolution au cours des procédures d'évolution expérimentale et évaluer la capacité de mutation des souches.
Notre programme de recherche très ambitieux devrait fournir des informations essentielles sur l’émergence de M.
tuberculosis et sur les facteurs les plus importants pour son interaction avec l’hôte. Nos résultats pourraient permettre d’identifier des cibles alternatives pour le traitement et la prévention de la tuberculose.