Mots-Clés
mycoplasma bovis
epidemiosurveillance genomique
phylogenie
organisation des donnees FAIR
NGS
Description
**** Epidemiologie génomique pour la surveillance et l’évolution des souches de l’espèce Mycoplasma bovis sur le territoire français et belge
**** Problématique du stage
Les mycoplasmes, bactéries isolées chez plusieurs hôtes humains et animaux et régulièrement associés à des maladies diverses, comptent parmi les bactéries dont l’évolution des génomes est la plus rapide avec un taux de substitution record par site et par an, estimé à 0.5-1.0x10-5 chez Mycoplasma (M.) gallisepticum contre 1.2 à 2.6x10-6 chez Staphylococcus aureus (1,2). Cette évolution rapide pourrait être liée au manque de certains gènes du système de réparation de l’ADN chez les mycoplasmes mais également par la capacité de ces derniers à avoir des génomes permissifs aux évènements de transferts horizontaux et à la recombinaison (3-6). Les mycoplasmes présentent par ailleurs la particularité d’être des bactéries sans paroi, au génome de petite taille (0,5-1,2 Mb) avec un faible pourcentage G+C.
Chez les bovins, M. bovis est responsable de plusieurs signes cliniques (mammites, otites, arthrites et surtout bronchopneumonie infectieuse enzootique chez les jeunes) très délétères. Depuis les années 2000, notre UMR pilote le réseau national d’épidémiosurveillance des mycoplasmoses animales, nommé Vigimyc. ll surveille notamment la circulation des souches de M. bovis. Depuis 2018, cette surveillance intègre aussi la Belgique. Historiquement, cette surveillance est réalisée par un sous-typage moléculaire par Single Locus Sequence Typing basé sur la séquence partielle du gène polC. Des études ont montré que les souches de M. bovis se divisent en deux sous-types (st) différents, st2 et st3 (7). Les souches plus anciennes, isolées avant 2000, appartenaient quant à elles au st1, un sous-type qui a réémergé récemment en 2019 (8). De 2000 à 2019, la fréquence d’isolement des souches de chaque st est globalement stable. Les souches de st2 comptent pour 80% des souches isolées et celles de st3 pour 20% restants. Une étude de phylodynamique réalisée sur un panel de souches de st2 isolées entre 2000 et 2020 montre qu’au sein de ce st, deux lignées différentes se sont succédées (9). Cependant, l’émergence apparente des st1 en 2019 a bouleversé le paysage épidémiologique. La fréquence des st2 chute depuis lors et les st1 semblent en expansion. Le pourcentage des st3 reste quant à lui globalement stable.
La baisse continue des coûts de séquençage de génomes complets (whole genome sequencing, WGS), associée à la possibilité d’internaliser cette expertise, ont récemment permis d’envisager l’évolution de cette surveillance épidémiologique des souches de M. bovis sur la base de données génomiques à plus grande échelle. En ce sens, l’analyse récente des génomes de différents isolats appartenant aux 3 différents st montre cependant que les souches récentes de st1 sont différentes des souches anciennes. Elles sont aussi plus proches phylogénétiquement des souches de st3 que des souches de st2. L’expansion de cette nouvelle lignée est de plus clonale. Ces résultats ont été publiés récemment (8) et incluent une population de souches dont les plus récentes ont été isolées en 2022. Il semble donc pertinent de poursuivre le suivi épidémio-génomique des souches de M. bovis récemment isolées afin d’approfondir notre compréhension de leur dynamique évolutive.
**** Objectifs du stage
L’objectif du stage est donc de poursuivre l’épidémio-surveillance génomique des souches de M. bovis et leur évolution sur le territoire français et belge. Pour cela, un échantillonnage représentatif de la diversité́ des bactéries circulantes sur les deux territoires est disponible grâce au réseau Vigimyc. En utilisant les données séquencées au laboratoire et celles collectées sur les bases de données, nous chercherons à comprendre et évaluer :
i) les liens de parentés et l’évolution des différents génomes en lien avec les données épidémiologiques du réseau
ii) les signatures génomiques en lien avec la baisse de fréquence des souches de st2, l’émergence du st1 et la diversité des souches de st3.
Un objectif complémentaire sera également de concevoir et de mettre en place une stratégie de structuration et de rangement des données de séquençage générées (archivagedes fichiers bruts, organisation des dossiers courants de travail et des versions finalisées d’assemblages et annotations) afin de faciliter leur réutilisation, leur traçabilité et leur intégration dans des analyses ultérieures, dans le respect des standards du laboratoire et des principes FAIR (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable).
Les résultats apportés par cette étude permettront de mieux comprendre la situation épidémiologique des infections respiratoires à M. bovis en France (prévalence relative de chaque sous-type actuel, disparition du st2, émergence de nouvelles lignées).
**** Missions du stage
Le stage reposera essentiellement sur une approche de génomique comparative. Une centaine de souches de M. bovis, séquencées au laboratoire par la technologie Oxford Nanopore (ONT) seront disponibles au début du stage. Cette population inclura à la fois les anciennes données publiées par l’UMR mais également un nouveau set de souches récentes (Post 2022) et anciennes (avant 2000) de chaque st. Les objectifs du stage consisteront principalement à :
1/ Assembler les génomes des souches de M. bovis séquencées à partir des données issues des séquençages haut-débit. Pour cela, les données seront travaillées sur le core cluster de l’IFB. Les données seront ensuite rapatriées sur le réseau du laboratoire et selon la procédure de rangement nouvellement acquise dont l’objectif est de garantir une organisation et une traçabilité standardisée des fichiers tout au long du pipeline d’assemblage et d’analyse.
2/ Caractériser la diversité intra-st et inter-st afin de mesurer le niveau de diversité génétique globale des populations (SNPs intra st, π, SNPs non synonymes). Identification des régions/gènes les plus variables ou recombinés. Ces résultats permettront d’investiguer l’existence de signatures génomiques en lien avec le st. Identifier des marqueurs moléculaires robustes et alternatifs à polC pour le suivi épidémiologique des souches à travers le réseau Vigimyc.
3/ Préciser les relations phylogénomiques entre les différents sous-types isolés en France et en Belgique. Reconstruire une phylogénie plus globale en intégrant des données déjà publiées pour mieux comprendre l’histoire évolutive des souches circulantes en France et leurs liens de parentés avec les souches isolées dans le monde.
**** Compétences requises :
- Maitrise de l’environnement Unix
- Langage bash, python
- Connaissance et expérience en analyses de données de séquençage haut-débit
- Connaissance et expérience en phylogénétique, évolution moléculaire et génétique des populations
Le candidat aura un intérêt pour la génomique bactérienne, l’évolution moléculaire, l’épidémiologie et une appétence pour le travail en équipe, au contact de microbiologistes, d’épidémiologistes et de vétérinaires.
**** Encadrants et lieu du stage :
Encadrant du stage :
Chloé Ambroset, Ingénieure de recherche
Téléphone : 04 27 18 04 84, E-mail : chloe.ambroset@vetagro-sup.fr
UMR Mycoplasmoses des Ruminants
Anses-Laboratoire de Lyon
Anses / VetAgro Sup
31 avenue Tony Garnier
F-69364 Lyon Cedex 07
**** Références
1: A Timescale for Evolution, Population Expansion, and Spatial Spread of an Emerging Clone of Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus. Nübel et al., 2010. PLOS Pathogen April 8, 2010.
2: Ultrafast Evolution and Loss of CRISPRs Following a Host Shift in a Novel Wildlife Pathogen, Mycoplasma gallisepticum. Delaney et al., 2012. Plos Genet. 2012 Feb; 8(2): e1002511.
3: DNA repair in Mycoplasma gallisepticum. Gorbachev et al., 2013. BMC Genomics 2013, 14:726.
4: Mycoplasma Chromosomal Transfer: A Distributive, Conjugative Process Creating an Infinite Variety of Mosaic Genomes. Dordet-Frisoni et al. 2019 Oct 23:10:2441. doi: 10.3389/fmicb.2019.02441. eCollection 2019.
5: Genome Mosaicism in Field Strains of Mycoplasma bovis as Footprints of In-Host Horizontal Chromosomal Transfer. Garcia-Galan et al., 2022. Jan 11;88(1):e0166121. doi: 10.1128/AEM.01661-21.
6: Recombination in Mycoplasma hominis. Sogaard et al., 2007. Jul;1(4):277-85. doi: 10.1016/s1567-1348(02)00036-9.
7: Monitoring Mycoplasma bovis Diversity and Antimicrobial Susceptibility in Calf Feedlots Undergoing a Respiratory Disease Outbreak. Becker et al., 2020. Jul 21;9(7):593. doi: 10.3390/pathogens9070593.
8. Emergence and rapid propagation of ST4 Mycoplasma bovis subtype in France and Belgium. Bruto et al., 2025. Dec:314:106437. doi: 10.1016/j.tvjl.2025.106437. Epub 2025 Sep 10.
9. Genome-wide phylodynamic approach reveals the epidemic dynamics of the main Mycoplasma bovis subtype circulating in France. Theze et al., 2023 Jul;9(7):mgen001067. doi: 10.1099/mgen.0.001067.