Soutenance de thèse de Hussein ANANI

Au cours des dernières années, la taxonomie des bactéries associées à l'homme a subi plusieurs changements. Comme pour les autres organismes vivants, la classification bactérienne était initialement basée sur des critères phénotypiques et / ou biochimiques. Avec l'avènement des outils génétiques, le contenu G + C et l'analyse de la séquence de l’ARN ribosomal 16S universel ont ensuite été utilisés. La naissance de la génomique, suivie du développement de méthodes de séquençage de nouvelle génération (NGS) dans les années 2000, a révolutionné la classification des taxons bactériens. Actuellement, grâce au nombre élevé de génomes bactériens disponibles (> 250 000) et d'outils taxonomiques basés sur le génome, il est désormais possible d'effectuer des analyses pangénomiques, taxonomiques et phylogénétiques précises des bactéries pathogènes humaines. Au cours de notre thèse, nous avons mis en évidence l'utilité des analyses pangénomiques en microbiologie clinique. Nous avons montré que les pangénomes bactériens peuvent être utilisés comme une méthode puissante pour comprendre l'histoire des bactéries humaines et relier ces résultats au diagnostic dans les laboratoires de microbiologie clinique afin d'optimiser la gestion des patients. Par exemple, la taxonomie de Bartonella, l'agent de plusieurs maladies infectieuses humaines, est mal étudiée. Par conséquent, nous avons étudié 148 génomes de toutes les espèces de Bartonella afin de déterminer leur parenté génétique au niveau de l'espèce et de la souche en utilisant plusieurs outils taxonomiques basés sur le génome et en générant le premier pangénome de toutes les espèces de Bartonella. En utilisant l'hybridation ADN-ADN numérique (dDDH), l'identité nucléotidique moyenne par orthologie (OrthoANI), l'identité des acides aminés (AAI) et le polymorphisme mononucléotidique du core génome (SNP du core génome), nous avons défini des seuils génomiques spécifiques et précis pour la classification des isolats de Bartonella aux niveaux du genre et de l'espèce. En appliquant ces critères à 44 espèces non classifiées de Bartonella, 35 ont été classées parmi les espèces connues de Bartonella et 9 souches ont été considérées comme représentatives de nouvelles espèces de Bartonella. De plus, dans le cadre de la stratégie culturomique développée dans IHU Médtierranée Infection, nous avons utilisé l'approche taxono-génomique qui combine les caractéristiques phénotypiques bactériennes et l'analyse du séquençage du génome entier pour décrire de nouveaux taxons bactériens. Ceux-ci comprenaient 4 nouveaux genres et 21 nouvelles espèces qui avaient été isolés à partir d'un large éventail d'échantillons de différents pays. Nous avons caractérisé ces nouvelles bactéries en utilisant leurs propriétés phénotypiques, biochimiques, phylogénétiques et génomiques. Les 25 nouveaux taxons que nous avons décrits comprenaient Colibacter massiliensis, Merdibacter massiliensis, Haloimpatiens massiliensis, Prevotella ihumii, Acidaminococcus provencensis, Alterileibacterium massiliense, Enterobacter timonensis, Virgibacillus massiliensis, Anaerosphara massiliensis, Dorea phocaeensis, Enterococcus mediterraneensis, Corynebacterium pacaense, Alistipes megaguti, Alistipes provencensis, Salirhabdus massiliensis, Brachybacterium timonense, Chryseobacterium phocaeense, Selenomonas felix, Chitinophaga vietnamensis, Urinicoccus massiliensis, Janibacter massiliensis, Buttiauxella massiliensis, Bartonella massiliensis, Bartonella saheliensis et Bartonella refiksaydamii. Par conséquent, nos résultats confirment qu'en 2020, les méthodes génomiques permettent de mettre à jour la classification taxonomique bactérienne traditionnelle et aident à mieux comprendre l'évolution bactérienne.

Over the past years, the taxonomy of human-associated bacteria underwent several changes. As for other living organisms, bacterial classification was initially based on phenotypic and/or biochemical criteria. With the advent of genetic tools, G+C content and analysis of the universal 16S rDNA gene sequence were then used. The birth of genomics, followed by the development of Next Generation Sequencing (NGS) methods in the 2000s, revolutionized the classification of bacterial taxa. Currently, thanks to the high number of available bacterial genomes (> 250 000) and genome-based taxonomic tools, performing accurate pangenomic, taxonomic and phylogenetic analyses of human pathogenic bacteria is now achievable. During our thesis, we have highlighted the usefulness of pangenomic analyses in clinical microbiology. We have shown that bacterial pangenomes can be used as a powerful method for understanding the history of human bacteria and relating these findings to diagnosis in clinical microbiology laboratories in order to optimize patient management. For instance, the taxonomy of Bartonella, the agent of several human infectious diseases, is poorly studied. Hence, we have studied 148 genomes from all Bartonella species in order to determine their genetic relatedness at the species and strain level by using several genome-based taxonomic tools and generating the first pangenome of all Bartonella species. Using digital DNA-DNA hybridization (dDDH), Average nucleotide identity by orthology (OrthoANI), Amino-Acid Identity (AAI) and Core genome Single Nucleotide Polymorphism (Core genome SNP), we defined specific and precise genome-based thresholds for the classification of Bartonella isolates at the genus and species levels. By applying these criteria to 44 unclassified Bartonella species, 35 were classified within known Bartonella species, and 9 strains were considered as representatives of new Bartonella species. Furthermore, as part of the culturomics strategy developed in IHU Médtierranée Infection, we used the taxono-genomics approach that combines bacterial phenotypic characteristics and whole genome sequencing analysis to describe new bacterial taxa. These included 4 new genera and 21 new species that had been isolated from a wide spectrum of samples from different countries. We characterized these novel bacteria using their phenotypic, biochemical, phylogenetic and genomic properties. The 25 new taxa that we described included Colibacter massiliensis, Merdibacter massiliensis, Haloimpatiens massiliensis, Prevotella ihumii, Acidaminococcus provencensis, Alterileibacterium massiliense, Enterobacter timonensis, Virgibacillus massiliensis, Anaerosphara massiliensis, Dorea phocaeensis, Enterococcus mediterraneensis, Corynebacterium pacaense, Alistipes megaguti, Alistipes provencensis, Salirhabdus massiliensis, Brachybacterium timonense, Chryseobacterium phocaeense, Selenomonas felix, Chitinophaga vietnamensis, Urinicoccus massiliensis, Janibacter massiliensis, Buttiauxella massiliensis, Bartonella massiliensis, Bartonella saheliensis and Bartonella refiksaydamii. Therefore, our results confirm that, in 2020, genomic methods enable updating the traditional bacterial taxonomic classification and help to better understand bacterial evolution.