Virulence et spéciicité d'hôte de leptospires pathogènes endémiques de Madagascar et ses îles voisines - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2019

Virulence and host-speciicity of pathogenic Leptospira endemic to Madagascar and surrounding islands

Virulence et spéciicité d'hôte de leptospires pathogènes endémiques de Madagascar et ses îles voisines

Résumé

La leptospirose est une zoonose d’importance médicale majeure dans les îles du Sud-Ouest de l’Océan Indien (SOOI) dont certaines enregistrent des incidences parmi les plus élevées au monde. Durant la dernière décennie, les données épidémiologiques moléculaires obtenues avec une approche « One Health » ont mis en évidence une grande diversité de lignées de leptospires ainsi que différentes chaines de transmission sur les différentes îles de la région. Les données moléculaires montrent la présence de différents leptospires pathogènes et de réservoirs animaux introduits ou endémiques de cette région. La distribution de ces différentes lignées de leptospires est associée à (i) un contraste épidémiologique incluant des différences dans la sévérité des cas humains et (ii) des niveaux de spécificité d’hôtes différents selon les leptospires considérés. Plus particulièrement, les leptospires endémiques du SOOI semblent être moins pathogènes chez les humains et montrent une plus forte affinité pour leur réservoir que les leptospires cosmopolites. Pour compléter nos connaissances sur l’histoire évolutive des leptospires du SOOI, nous avons produit des données provenant de chauves-souris de l’Afrique de l’Est. Ces données confirment la spécificité de certaines lignées de leptospires envers leurs hôtes chiroptères et suggèrent que les chauves-souris d’Afrique ont colonisé Madagascar tout en étant infectées par leurs leptospires. Ain de mieux comprendre le rôle des différents leptospires dans l’épidémiologie régionale de la leptospirose, nous avons mesuré la pathogénicité de trois souches de leptospires retrouvées dans cette région à l’aide d’un modèle hamster. Des souches de Leptospira mayotensis et Leptospira borgpetersenii ont été isolés respectivement de Tenrec ecaudatus (tenrec) et Triaenops menamena (chauve-souris), deux mammifères endémiques du SOOI. Une souche de Leptospira interrogans, dont le génotype est retrouvé dans la majorité des cas humains graves à la Réunion, a été isolée de Ratus ratus (rat). En cohérence avec les données épidémiologiques humaines de Mayote et de La Réunion, les leptospires endémiques se sont révélées être significativement moins pathogènes que la souche cosmopolite L. interrogans. La spécificité d’hôte des deux souches isolées de mammifères endémiques a été mise à l’épreuve par des infections expérimentales de Ratus norvegicus, connu comme un réservoir important de leptospires. Les rats ont été infectés avec les trois isolats précédemment utilisés. Les rats infectés par les souches endémiques n’ont pas développé d’infection rénale chronique contrairement à la souche cosmopolite. Ces résultats montrent que la spécificité d’hôte des leptospires endémiques observée in natura est probablement due à des facteurs génétiques plutôt qu’à des facteurs écologiques, comme un manque de contacts physiques entre les réservoirs animaux endémiques et introduits. Enfin, le séquençage complet de souches de leptospires du SOOI a été réalisé afin d’identifier des caractéristiques génétiques pouvant être associées à la pathogénicité et la spécificité d’hôte des leptospires pathogènes. Une classification précise de souches de leptospires du SOOI a pu être réalisée sur la base des génomes complets. La comparaison de ces génomes a permis d’identifier des gènes spécifiques à un groupe ou une espèce de leptospires. Cependant des modifications génomiques complexes rendent difficiles l’identification de caractéristiques génomiques responsables d’un phénotype particulier tel que la virulence ou la spécificité d’hôte.
Leptospirosis is a zoonosis of main medical concern on several islands of southwestern Indian Ocean (SWIO), some of which recording among the highest human incidence worldwide. Over the last decade, molecular epidemiology invesigaions carried out under a One Health framework have revealed a wide variety of Leptospira lineages and disinct transmission chains throughout the islands of the region. These islands are home to pathogenic Leptospira lineages and animal reservoirs that are either introduced or endemic to the SWIO region. Interesingly, the regional distribuion of Leptospira diversity is associated with (i) a contrasted severity of human cases and (ii) disinct levels of speciicity of Leptospira towards their mammalian hosts. Speciically, endemic Leptospira appear less pathogenic in humans and display higher speciicity towards their animal reservoirs than their cosmopolitan counterparts. To complete the dataset of Leptospira diversity in the SWIO region, we produced data from bats of eastern Africa. Results support the previously observed patern of host speciicity of Leptospira towards their bats hosts and, overlaid upon the biogeographic history of Malagasy bats, suggest that these volant mammals have colonized Madagascar from coninental Africa while hosing pathogenic Leptospira. To beter understand the role of disinct Leptospira lineages in the contrasted epidemiology observed in the SWIO, we invesigated the pathogenicity of three Leptospira isolates from this region using a hamster model. Leptospira mayotensis and Leptospira borgpetersenii isolates were obtained from Tenrec ecaudatus (tenrec) on Mayote and Triaenops menamena (bat) in Madagascar, respecively, both mammals being endemic to the SWIO region. A Leptospira interrogans strain, which genotype has been reported in the majority of human acute cases on La Réunion, was isolated from the introduced Ratus ratus (rat). In keeping with a disinct severity of leptospirosis on Mayote and La Réunion, endemic bat-borne and tenrec-borne Leptospira were signiicantly less pathogenic than the control cosmopolitan rat-borne isolate. The host speciicity of the isolates obtained from endemic hosts was addressed using experimental infecion of Ratus norvegicus, a known reservoir of pathogenic Leptospira. This animal model was challenged with all three isolates and mostly failed in supporing chronic infecion with bat-borne and tenrec-borne Leptospira. Hence, the strong host-speciicity of endemic Leptospira towards their hosts observed in the wild likely results from geneic determinants shaped by long- term co-evoluionary processes rather than from ecological constraints such as a lack of physical contact between introduced and endemic animal reservoirs. Finally, we undertook full genome sequencing of regional strains in order to highlight genomic features that may be associated with virulence and host speciicity. Whole genome sequencing allowed the accurate classiicaion of Leptospira isolates obtained on SWIO islands. Comparaive genomics allowed to idenify genes speciic to a group or species of Leptospira but complex changes in Leptospira genome make diicult the ideniicaion of genomic elements responsible for speciic traits such as virulence and host speciicity.
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Citer

Colette Cordonin. Virulence et spéciicité d'hôte de leptospires pathogènes endémiques de Madagascar et ses îles voisines. Bactériologie. Université de La Réunion, 2019. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02961666⟩
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