Généralités sur les Mycoplasmes
    La bactérie Mycoplasma agalactiae est un pathogène majeur des petits ruminants. 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). 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 (avec une valeur de 25,5%, U. parvum 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).

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.

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Description de Mycoplasma agalactiae

Colonies de Mycoplasma agalactiae (crédit M. Marenda)

Mycoplasma agalactiae est une espèce d'une grande importance en médecine vétérinaire. Elle est l'agent du syndrome " Agalactie contagieuse " sensu stricto, la principale mycoplasmose européenne chez les ovins et les caprins, avec un impact clinique et économique majeur sur l'industrie du lait. Une espèce très proche, M. bovis, induit chez les bovins des pathologies respiratoires et mammaires également importantes sur le plan économique (pneumonie du veau, mastite et arthrite). Ces deux pathogènes provoquent des symptômes similaires chez leurs hôtes respectifs et sont difficiles à différencier par les méthodes de diagnostic classique. Ils sont très étroitement apparentés (séquences d'ARN 16S similaires à 99,8%), et l'on avait autrefois classé M. bovis comme sous-espèce de M. agalactiae sur la base de la proximité de leurs phénotypes biochimiques. Toutefois, des études de sérologie et de réassociation ADN-ADN ont conduit à les classer comme deux espèces distinctes. Ces deux mycoplasmes appartiennent au groupe de M. hominis, tout comme M. pulmonis, M hyopneumoniae et M. mobile. Ils sont donc phylogénétiquement assez distants des bactéries du groupe de M. pneumoniae, telles que M. genitalium, M. penetrans et U. parvum.

Les données de séquence disponibles pour M. agalactiae étaient jusqu'alors très limitées ; les études s'étaient surtout focalisées sur les systèmes antigéniques hypervariables (familles de gènes vpma) et quelques gènes codant divers autres antigènes de surface, ainsi que sur des séquences d'insertion et quelques " gènes de ménage ". Les bases moléculaires du pouvoir pathogène et de la spécificité d'hôte de M. agalactiae restent encore largement inconnues. Les progrès viendront, à un premier niveau, de la comparaison de la séquence génomique de ce mycoplasme avec celle de son proche parent M. bovis (génome de la souche type PG45 séquencé au TIGR), puis avec les séquences des autres espèces du groupe de M. hominis et, plus largement, avec les séquences d'autres mycoplasmes qui infectent les ruminants (M. capricolum, M. mycoides subsp. mycoides SC dans le groupe des Spiroplasmes) via la base de données Molligen.

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PG2 et 5632, deux souches de Mycoplasma agalactiae aux différences marquées
Le projet porte en fait sur le séquençage de deux souches de M. agalactiae : l'une (PG2) est la souche type ; l'autre (5632) est représentative d'une importante variabilité intraspécifique. La mise en évidence de cette variabilité est récente : elle résulte de la comparaison par hybridation soustractive suppressive des génomes des souches types de M. agalactiae PG2 et M. bovis PG45 (Marenda et al., 2005) ; ce travail a livré des sondes nucléiques correspondant à des fragments d'ADN spécifiques de chaque espèce. Ces sondes ont été hybridées sur des southern blots portant l'ADN de collections d'isolats de terrain de M. agalactiae ou M. bovis (identifiés par bactériologie conventionnelle). Au sein de chaque collection, la majorité des souches réagissent comme la souche type de l'espèce correspondante. Toutefois un petit nombre de souches de la collection de M. agalactiae se distinguent par des profils d'hybridation différents de ceux de la souche type PG2. Ces souches se comportent comme des intermédiaires entre M. agalactiae et M. bovis: elle sont reconnues par certaines sondes hybridant également avec diverses souches de M. bovis (dont PG45); à l'inverse, elle ne sont pas reconnues par plusieurs sondes hybridant avec diverses souches de M. agalactiae (dont PG2).

La caractérisation d'une de ces souches (5632) a été entreprise au laboratoire (Marenda et al., 2004 ; Marenda et al., en cours). Bien qu'appartenant clairement à l'espèce M. agalactiae, elle présente plusieurs caractères atypiques: méthylation de l'ADN génomique (dam-like), sérotype spécial, répertoire de gènes vpma spécial, présence de séquences d'insertions (IS) et d'un système putatif de conjugaison (ICE) proche de l'ICEF de M. fermentans. Ces caractéristiques phénotypiques sont absentes de la majorité des souches de M. agalactiae, mais elles sont parfois trouvées dans des isolats d'origines diverses, qui représentent un sous-groupe particulier au sein de l'espèce M. agalactiae. Le séquençage du génome d'un représentant de ce sous-groupe, 5632, ouvrira la voie à une meilleure compréhension de la biodiversité au sein de l'espèce, de son évolution et de ses relations avec des espèces phylogéniquement proches comme M. bovis et M. pulmonis, ou pathogènes de petit ruminants (M. mycoides subsp. mycoides SC, en cours de séquençage). A terme, on espère élucider les bases moléculaires des différences de pouvoir pathogène et de sensibilité aux antibiotiques entre les différentes souches, mutants et isolats de terrain, et en tirer des outils de diagnostic moléculaire pour une meilleure gestion des mycoplasmoses.

L'annotation des deux génomes sera réalisée par des annotateurs experts des groupes collaborateurs, en utilisant les outils disponibles au Centre de Bioinformatique de Bordeaux (CBiB). La construction de puces à ADN à partir des gènes identifiée est envisagée, en collaboration avec la plateforme transcriptome-biochips de la Génopole de Toulouse. Ces outils d'analyse des transcriptomes faciliteront l'identification des gènes de virulence.

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Références bibliographiques

• Marenda, M.S., Sagne, E., Poumarat, F. & Citti, C. (2005). Suppression subtractive hybridization as a basis to assess Mycoplasma agalactiae and Mycoplasma bovis genomic diversity and species-specific sequences. Microbiology 151, 475-489.
• Marenda, M.S., Vilei, E.M., Poumarat, F., Frey, J. & Berthelot, X. (2004). Validation of the suppressive subtractive hybridization method in Mycoplasma agalactiae species by the comparison of a field strain with the type strain PG2. Vet. Res. 35, 199-212.

Références pour les 11 espèces de mycoplasmes au génome séquencé (au printemps 2005, le séquençage de 14 autres génomes était en cours : ceux de M. alligatoris, M. arthritidis, M. bovis, M. capricolum, M. fermentans, M. haemofelis, 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)
• Mycoplasma pulmonis UAB CTIP
  (cause des maladies respiratoires chez le rat et la souris, modèle pour les infections respiratoires mycoplasmales chez l'homme)
  (I. Chambaud et al., Nucleic Acids Res. (2001) 29: 2145-53)
• 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)