Mycoplasma pulmonis UAB CTIP

Généralités sur les Mycoplasmes

Mycoplasma pulmonis est une bactérie pathogène responsable d’infections chez les rongeurs. Cette espèce appartient au groupe des mycoplasmes sensu lato, ou Mollicutes (« peau molle »), bactéries remarquables par leur absence de paroi. Les Mollicutes (200 espèces environ) s’enracinent au sein du taxon bactérien des bactéries gram-positives à bas G+C, ou Firmicutes (« peau dure »), qui se distinguent au contraire par leur paroi épaisse. La perte de cette paroi est donc un caractère dérivé des Mollicutes, qui sont apparentés, au sein des Firmicutes, aux Clostridia et aux Bacilli. Ces deux derniers groupes sont sans doute paraphylétiques.

Les mycoplasmes sont aussi remarquables par la petite taille de leurs cellules (de 0,2 à 0,3 micromètres) et de leurs génomes (de 0,6 à 1,4 Mb - 964 kb pour M. pulmonis). Ils sont généralement considérés comme les plus petits organismes capables de réplication indépendante, et sont étudiés à ce titre comme modèle de « cellule minimale ». C’est notamment le cas de Mycoplasma genitalium, dont le génome de 580 kb (le plus petit connu en dehors de ceux des virus) fut le deuxième génome bactérien à être séquencé. L’évolution réductrice des génomes des mycoplasmes semble avoir eu lieu à de multiples reprises et avoir été très rapide.

Du fait de leurs génomes réduits, mais aussi de leur importance clinique et vétérinaire, les mycoplasmes sont aujourd’hui le groupe le mieux représenté parmi les organismes dont le génome est entièrement séquencé. Au printemps 2005, on disposait des séquences de Mycoplasma gallisepticum, M. genitalium, M. hyopneumoniae, M. mobile, M. mycoides, M. penetrans, M. pneumoniae, M. pulmonis, Mesoplasma florum, Ureaplasma urealyticum/parvum, Phytoplasma asteris (voir les références), et de nombreux autres sont en cours de séquençage. Les séquences génomiques des Mollicutes présentent des G+C% remarquablement bas : celui de M. pulmonis est de 26,6% et U. parvum, avec une valeur de 25,5%, établit un record parmi les bactéries. Le genre Mycoplasma se distingue également par une variation du code génétique (UGA code pour le tryptophane au lieu d’être non-sens) qui serait reliée au bas G+C% (alternative au codon Trp UGG).

Mycoplasma pulmonis : image aimablement communiquée par Warren L. Simmons et Kevin Dybvig, Département de Génétique, Université d’Alabama à Birmingham (USA)

On relie généralement la réduction de la taille des génomes des mycoplasmes à leur mode de vie en étroit contact avec leur hôte. Il s’agit en effet de commensaux ou de pathogènes, dont certains sont des intracellulaires facultatifs. Ils se trouvent aussi bien chez les animaux (dont l’homme et les insectes) que chez les plantes (Spiroplasmes et Phytoplasmes). L’adoption d’un mode de vie parasitaire, fondé sur la captation des ressources de la cellule hôte, rend de nombreuses fonctions métaboliques dispensables, et les mycoplasmes synthétisent peu de précurseurs de novo. L’on constate effectivement, dans les génomes de mycoplasmes séquencés, la perte des gènes de nombreuses voies de biosynthèse. La plupart des mycoplasmes ont moins de 1000 gènes. M. pulmonis, par exemple, ne possède que 782 gènes, contre 4100 pour la bactérie firmicute Bacillus subtilis, qui lui est apparentée. De même, la perte de la paroi cellulaire pourrait être liée à l’endoparasitisme intracellulaire.

Les mycoplasmes, dont la plupart sont hôte-spécifiques, causent des maladies chroniques à évolution lente chez les animaux et chez l’homme. Les mycoplasmoses humaines sont associées à diverses maladies des voies respiratoires et urogénitales. Les mycoplasmoses qui touchent les animaux de rente, quant à elles, causent des pertes économiques considérables. Les traitements par des antibiotiques échouent souvent à éradiquer ces bactéries. Comme pour d’autres pathogènes, on espère que la disponibilité de séquences génomiques complètes permettra de mieux comprendre la physiologie, le pouvoir pathogène et la spécificité d’hôte des mycoplasmes, et de développer de nouveaux moyens de prévention et de lutte. Le nombre important d’espèces de mycoplasmes au génome séquencé rend les stratégies de génomique comparative particulièrement intéressantes pour la prédiction des régions de pathogénicité et pour la compréhension de l’évolution d’un groupe très divers (quant à la pathogénicité, la spécificité d’hôte, mais aussi la morphologie et les besoins nutritionnels). La base de données Molligen, maintenue au CBiB (université Bordeaux 2), est dédiée à la génomique comparée des mycoplasmes.

Description de Mycoplasma pulmonis

La mycoplasmose respiratoire murine (MRM) causée par M. pulmonis est une des plus importantes maladies des souris et des rats de laboratoire. Bien que ce mycoplasme cause le plus souvent une infection infra-clinique, cette maladie à progression lente a sérieusement compliqué et altéré de nombreuses données expérimentales. La MRM est très influencée par une variété de facteurs environnementaux, de l’hôte et du micro-organisme. L’infection expérimentale à M. pulmonis a été utilisée comme un modèle pour le développement de vaccins. En plus de son rôle dans la MRM, M. pulmonis est responsable de maladies génitales et d’infertilités, et pour cette raison est considéré aussi comme un modèle pour l’étude des infections intra-utérines.

La MRM mime la pneumonie causée par M. pneumoniae chez l’homme et d’autres mycoplasmoses respiratoires chez les animaux. M. pneumoniae est un pathogène important en médecine et les mycoplasmoses chez les animaux d’élevage sont la cause de pertes économiques considérables, y compris dans notre pays. M. pneumoniae et M. pulmonis appartiennent à deux groupes phylogénétiques distincts : M. pneumoniae est apparenté à M. genitalium, M. penetrans et U. parvum (pour les espèces au génome séquencé), tandis que M. pulmonis appartient au groupe de M.hominis, en compagnie des pathogènes de ruminants M. bovis et M.agalactiae.

La séquence complète du génome de M. pulmonis devrait contribuer à une meilleure connaissance de :

• l’évolution des mycoplasmes avec des comparaisons phylogénétiques entre eux et avec d’autres génomes bactériens. Cette comparaison contribuera à une définition plus précise du jeu de gènes nécessaires à une cellule minimale.
• la pathophysiologie de la MRM : une meilleure connaissance du génome du mycoplasme permettra d’identifier les gènes potentiellement impliqués dans la virulence et d’en étudier le rôle ;
• des gènes spécifiques d’hôtes (homme, différents animaux et plantes) par comparaison avec le génome d’autres mycoplasmes ;
• des mécanismes affectant ou contrôlant la plasticité du génome de M. pulmonis ;
• des approches vaccinales contre la MRM, avec des perspectives pour les autres mycoplasmoses chez l’animal et l’homme.

Pour une revue sur la biologie moléculaire et la pathogénicité des mycoplasmes, voir :

Razin S., Yogev D., Naot Y. Microbiology and Molecular Biological Reviews 1998 ;62:1094-1156.

Les résultats de ce projet ont été publiés : Chambaud, I., R. Heilig, S. Ferris, V. Barbe, D. Samson, F. Galisson, I. Moszer, K. Dybvig, H. Wroblewski, A. Viari, E.P.C. Rocha, and A. Blanchard. The complete genome sequence of the murine respiratory pathogen Mycoplasma pulmonis. Nucleic Acids Research 2001 ;29(10):2145-2153..

Références

Références pour les 10 autres espèces de mycoplasmes au génome séquencé à ce jour (au printemps 2005, le séquençage de 16 autres génomes était en cours : ceux de M. agalactiae, M. alligatoris, M. arthritidis, M. bovis, M. capricolum, M. fermentans, M. haemofelis, M. hominis, M. orale, M. synoviae, Spiroplasma citri, S. kunkelii ainsi que de quatre Phytoplasmes)

• Mycoplasma gallisepticum souche Rlow
  (maladie respiratoire chronique du poulet)
  (L. Papazisi et al., Microbiology (2003) 149 : 2307-2316)
• Mycoplasma genitalium G-37
  (muqueuses de l’homme)
  (C.M. Fraser et al., Science (1995) 270 : 397-403)
• Mycoplasma hyopneumoniae souche 232
  (cette mycoplasmose est une affection respiratoire du porc)
  (F.C. Minion et al., J. Bacteriol. (2004) 186:7123-33)
• Mycoplasma mobile
  (trouvé à l’origine chez la tanche)
  (J.D. Jaffe et al., Genome Res. (2004) 14:1447-1461)
• Mycoplasma mycoides subsp. mycoides SC souche PG1T
  (pleuropneumonie bovine contagieuse, fléau des vaches subsahariennes)
  (J. Westberg et al., Genome Res. (2004) 14:221-227)
• Mycoplasma penetrans HF-2
  (voies respiratoires et urogénitales de l’homme)
  (Y. Sasaki et al., Nucleic Acids Res. (2002) 30 : 5293-5300)
• Mycoplasma pneumoniae M129
  (muqueuses de l’homme)
  (R. Himmelreich et al., Nucleic Acids Res. (1996) 24 : 4420-4449)
• Mesoplasma florum L1
  (non pathogène, sur les fleurs de citronnier)
  (Page web au Broad Institute)
• Ureaplasma urealyticum (parvum) sv 3
  (muqueuses de l’homme)
  (J.I. Glass et al., Nature (2000) 407 : 757-62)
• Phytoplasma asteris OY-M
  (les phytoplasmes infectent les plantes)
  (K. Oshima et al., Nature Genet. (2004) 36:27-9)