Généralités sur les Mycoplasmes

colonies de Mycoplasma hominis (crédit C. Bébéar)

    Mycoplasma hominis est une bactérie de la sphère urogénitale pathogène pour l'homme. 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 : 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).

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 hominis
Mycoplasma hominis fait partie, avec M. pneumoniae, M. genitalium et U. urealyticum, des mycoplasmes dont le pouvoir pathogène chez l'être humain est certain. Parmi ces quatre espèces, c'est la seule dont la séquence génomique n'est pas encore connue. M. hominis est un mycoplasme opportuniste qui, comme Ureaplasma urealyticum, peut appartenir à la flore urogénitale commensale de l'adulte. Il s'agit de l'espèce de mycoplasme dont l'implication est la plus probable dans les infections génitales de la femme. M. hominis peut aussi être responsable d'infections chez le nouveau né et d'infections extragénitales, en particulier chez les sujets immunodéprimés. Les bases moléculaires du pouvoir pathogène de M. hominis restent encore largement inconnues.

Sur le plan phylogénétique, M. hominis appartient au même groupe que M. pulmonis, M. agalactiae (génomes séquencés au Genoscope), ou encore M. mobile et M. hyopneumoniae (génomes séquencés au printemps 2005 ; ceux d'autres espèces de ce groupe, comme M. arthritidis, M. orale et M. fermentans, sont en cours de séquençage). La comparaison de la séquence génomique de M. hominis (souche PG21) avec celles de ces espèces étroitement apparentées pourrait éclairer les bases moléculaires de la spécificité d'hôte. La comparaison sera étendue aux séquences génomiques d'autres pathogènes humains (M. pneumoniae, M. genitalium, M. penetrans et U. urealyticum) qui appartiennent à un groupe phylogénétique distinct, afin d'identifier de nouveaux facteurs de virulence et de niche écologique.

Les données de séquence disponibles sont limitées chez M. hominis. Elles concernent surtout des gènes de ménage et des lipoprotéines de membrane, ayant pour certaines des propriétés d'adhésion, et soumises à des variations antigéniques, systèmes hypervariables fréquents chez les mycoplasmes. Par ailleurs, M. hominis a un métabolisme énergétique particulier, basé seulement sur la dégradation de l'arginine, à la différence des autres mycoplasmes déjà séquencés ; la connaissance de son génome permettrait une reconstitution métabolique intéressante. Plus généralement, l'accès à la séquence offrira des aperçus fondamentaux sur la biologie d'une bactérie capable de pénétrer à l'intérieur des cellules humaines.

La connaissance du génome de M. hominis facilitera en outre l'analyse de souches cliniques issues de différentes localisations chez l'homme, de mutants résistants aux antibiotiques (obtenus in vivo ou in vitro) et de produits de mutagenèse aléatoire par transposition, ainsi que l'inactivation de gènes d'intérêt.

L'annotation in silico du génome sera réalisée en partenariat avec le laboratoire de Bactériologie (groupe coordinateur), l'UMR "Génomique Développement Pouvoir Pathogène" et le centre de bioinformatique (CBiB) de l'université Bordeaux 2, au moyen de la plateforme d'annotation "CAAT-BOX" adaptée aux génomes des mycoplasmes au sein du CBiB. L'interprétation des données et les analyses de génomique comparative (via la base de données multigénomes Molligen du CBiB) seront réalisées par les mêmes équipes. L'annotation in silico pourra être complétée par un inventaire du protéome en utilisant une approche de type MudPIT ("Multidimensional Protein Identification Technology", séparation en chromatographie liquide 2D couplée à un spectromètre de masse) : cette technologie, disponible sur la plateforme de génomique fonctionnelle de Bordeaux, pourrait permettre d'identifier plus de 80% des protéines du mycoplasme et de lever certaines incertitudes de l'annotation (courtes CDS, par exemple).

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Références pour les 11 autres espèces de mycoplasmes au génome séquencé à ce jour (au printemps 2005, le séquençage de 15 autres génomes était en cours : ceux de M. alligatoris, M. agalactiae, 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)