Ecole Doctorale

Sciences de la Vie et de la Santé

Spécialité

Biologie-Santé - Spécialité Microbiologie

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

Pseudomonas,Reclassification,Taxonomie,Génomique,

Keywords

Pseudomonas,Reclassification,Taxonomy,Genomic,

Titre de thèse

Analyse génomique comparative en taxonomie : classification et reclassification des espèces bactériennes
Comparative genomic analysis in taxonomy: classification and reclassification of bacterial species

Date

Jeudi 25 Novembre 2021 à 13:30

Adresse

IHU - Méditerranée Infection 19-21 Boulevard Jean-Moulin 13005, Marseille, France Salle 1

Jury

Directeur de these M. Pierre-Edouard FOURNIER Aix Marseille Université
Rapporteur Mme Patricia RENESTO Université Grenoble Alpes
Rapporteur M. Max MAURIN CHU Grenoble
Examinateur Mme Florence FENOLLAR Aix Marseille Université

Résumé de la thèse

Le monde regorge de bactéries. Le nombre estimé de bactéries non identifiées dépasse de loin les taxons actuellement validement publiés. La taxonomie est la première étape vers l'organisation de cette grande diversité bactérienne. La taxonomie a beaucoup progressé depuis que les bactéries ont été divisées en genres et espèces en fonction de leurs traits morphologiques, de leurs besoins nutritionnels et de leur pathogénicité. De nouvelles méthodes d'identification ont été prises en considération au fil des années, telles que les propriétés physiologiques et biochimiques, la chimiotaxonomie, la teneur en G+C, l'hybridation ADN-ADN et la taxonomie numérique. Dans les années 1980, les taxonomistes ont connu une révolution avec l'introduction de l'ARNr 16S comme marqueur phylogénétique. Ensuite, le séquençage du génome a été introduit et a montré une meilleure précision dans la discrimination entre les espèces bactériennes que l'ARNr 16S. En 2019, 24 ans après le séquençage du premier génome, l'utilisation de séquences génomiques pour la description de nouveaux taxons bactériens est devenue obligatoire et les méthodes basées sur le génome ont été incluses dans l'approche polyphasique actuellement utilisée. Dans cette thèse, nous avons mis en évidence l'importance des méthodes basées sur le génome dans la taxonomie bactérienne et les problèmes auxquels cette discipline est encore confrontée. Nous l'avons démontré en revisitant la taxonomie complexe du genre Pseudomonas à l'aide des critères génomique. Nous avons analysé 558 génomes afin de proposer des reclassifications au sein de ce genre. Nous avons constaté que plusieurs espèces devraient être reclassées comme autres espèces de Pseudomonas et de nouvelles espèces devraient être proposées. De plus, les résultats de la comparaison génomique n’ont pas soutenu les propositions précédentes des synonymes hétérotypiques au sein du genre. Un deuxième aspect de cette thèse est l'utilisation de l'approche taxono-génomique polyphasique qui combine les caractéristiques phénotypiques bactériennes et l'analyse des séquences génomiques pour décrire et caractériser de nouveaux taxons bactériens. Nous avons décrit 9 nouvelles espèces bactériennes et 6 nouveaux genres bactériens isolés à partir d'un large spectre d'échantillons. Sur la base des résultats globaux présentés dans cette thèse, nous avons pu confirmer que, bien que certaines limitations soient encore rencontrées dans l'utilisation des séquences génomiques en taxonomie, elles étaient bien adaptées aux descriptions de nouvelles espèces bactériennes, aux mises à jour taxonomique et à une meilleure compréhension de l'évolution. Des efforts supplémentaires sont encore nécessaires pour s'attaquer à ces limitations et exploiter le plein potentiel des séquences génomiques dans la taxonomie bactérienne.

Thesis resume

The world is teeming with bacteria. The estimated number of unidentified bacteria exceeds by far the currently validly published taxa. Taxonomy is the first step towards organizing this large diversity of bacteria. Taxonomy has come a long way ever since bacteria were divided into genera and species based on their morphological traits, nutrition requirements and pathogenicity. New identification methods were added throughout the years such as physiological and biochemical properties, chemotaxonomy, G+C content, DNA-DNA hybridization (DDH) and numerical taxonomy. In the 1980s, taxonomists underwent a revolution with the introduction of the 16S rRNA gene sequencing as a phylogenetic marker. Then, genome sequencing was introduced and showed higher accuracy in discriminating between bacterial species than the 16S rRNA gene. In 2019, 24 years after the first genome was sequenced, the use of genome sequences for new bacterial taxa description became mandatory and genome-based methods were included in the currently used polyphasic approach. In this thesis we highlighted the importance of genome-based methods in bacterial taxonomy and the problems that this discipline is still facing. We demonstrated this by revisiting the complex taxonomy of the genus Pseudomonas using genomic criteria. We analyzed 558 genomes in order to propose reclassifications within this genus. We found that multiple species should be reclassified as other Pseudomonas species and new species should be proposed. Additionally, genomic comparison did not support the previous propositions of heterotypic synonyms within the genus. A second aspect of this thesis is the use of the polyphasic taxono-genomic approach that combines bacterial phenotypic characteristics and genome sequences analysis to describe and characterize new bacterial taxa. We described 9 new bacterial species and 6 new bacterial genera isolated from a wide spectrum of samples. Based on the overall results presented in this thesis, we were able to confirm that, although some limitations still faced the use of genome sequences in taxonomy, they were well suited for new bacterial species descriptions, taxonomic updates and better understanding of evolution. More efforts are still required to tackle these limitations and unleash the full potential of genome sequences in bacterial taxonomy.