Évaluation d'un marqueur d'ADN universel pour la reconstruction phylogénétique de taxa bactériens

• Main Author: Yakoubou, Sabarimatou
• Format: Others
• Published: 2011
• Subjects: Bactérie; Classification (Sciences naturelles); Marqueur génétique; Phylogénèse moléculaire
• Online Access: http://www.archipel.uqam.ca/4377/1/D2189.pdf

Différents marqueurs moléculaires ont été utilisés au cours des deux dernières décennies pour des études systématiques des espèces bactériennes à différents niveaux taxinomiques. L'apparition de nouvelles méthodes d'identification et de classification des espèces bactériennes telles que la taxonomie numérique et la taxonomie phylogénétique ont amenées à la révision de plusieurs taxa bactériens. Dans l'Ordre des Bacillales et dans la Classe des y-protéobactéries par exemple, ces méthodes ont aboutit à la révision de la famille des Bacillaceae et du genre Xanthomonas, respectivement. Compte tenu de l'importance des bactéries des points de vue économique, environnemental et médical, le travail d'identification et de classification des bactéries demeure un enjeu majeur pour les bactériologistes. Nous proposons dans cette thèse d'évaluer un marqueur d'ADN basé sur une courte séquence nucléotidique située à l'extrémité 3' du gène 16S ARNr et l'extrémité 5' de la région inter-génique 16S-23S (ITS) pour l'identification et la classification des bactéries à Gram-positif et à Gram-négatif à différents niveaux taxonomiques : Classe, Ordre, famille et genre. Dans le premier chapitre, la phylogénie des bactéries de l'ordre des Bacillales a été construite à l'aide d'un marqueur d'ADN de 220 paires de bases (pb). Il s'agit d'une combinaison des 150 dernières pb de l'extrémité 3' du gène 16S de l'ARNr et des 70 premières paires de bases de l'extrémité 5' de la région inter-génique 16S-23S (ITS). Au total, 72 espèces et souches de l'Ordre des Bacillales, réparties en huit familles et 21 genres ont été analysées. Un arbre phylogénétique a été construit et sa robustesse a été statistiquement établie par une analyse bootstrap. Huit groupes ont été révélés et chaque groupe a été subdivisé en sous-groupes et branches. L'arbre phylogénétique ainsi construit à l'aide du marqueur de 220 pb est en général conforme à l'arbre phylogénétique obtenu à partir du gène 16S de l'ARNr et basé sur les données phénétiques et moléculaires. Nos résultats indiquent que le marqueur présente un pouvoir résolution supérieur à celui du gène 16S de l'ARNr. Dans le deuxième chapitre, le pouvoir de résolution du marqueur de 220 pb a été évalué à un niveau taxonomique très inférieur à l'Ordre des Bacillales : le groupe Bacillus cereus. Au cours de cette étude, 129 allèles de huit espèces bactériennes dont entre autres quatre espèces du groupe B. cereus ont été analysés. L'arbre phylogénétique construit a révélé quatre groupes majeurs et des sous-groupes. Le marqueur de 220 pb a permis une discrimination au niveau du genre mais n'a pas permis de distinguer les quatre espèces phylogénétiquement très proches du groupe B. cereus sous étude : B. anthracis, B. cereus, B. thuringiensis et B. weihenstephanensis. Nous avons atteint la limite du pouvoir de résolution du marqueur de 220 pb. Dans le troisième chapitre, un marqueur similaire à celui des bactéries Gram-positif a été développé pour l'établissement de la phylogénie chez les espèces de la Classe des y-protéobactéries. Une analyse comparative de l'extrémité 3' du gène 16S de l'ARNr a permis de déterminer la portion la plus conservée à ce niveau. De même, une analyse comparée de la région inter-génique 16S-23S (ITS) des différents allèles d'une même souche bactérienne a permis de déterminer la partie la plus conservée de cette extrémité 5'. Les deux parties les plus conservées ont été combinées pour former un marqueur d'ADN de 232 pb : 157 pb de l'extrémité 3' du gène 16S de l'ARNr et 75 premières paires de bases de l'extrémité 5' de la région ITS. Un arbre phylogénétique dont la précision a été statistiquement établie par une analyse bootstrap a été construit. Quatre groupes majeurs ont été révélés et des sous-groupes et des clusters ont été formés. Cet arbre est dans l'ensemble, conforme à celui basé sur le gène 16S de l'ARNr. Il est intéressant de noter que le marqueur de 232 pb a permis une meilleure discrimination entre les espèces très proches que le gène 16S de l'ARNr en raison d'une part de la conservation de l'extrémité 3' du gène 16S de l'ARNr entre les allèles d'une même souche et d'autre part, de la conservation des 75 pb de région inter-génique 16S-23S (ITS) entre les allèles d'une même souche. Dans le quatrième chapitre, le pouvoir de résolution d'un marqueur d'ADN de 224 pb est évalué à un niveau taxonomique de beaucoup inférieur à la Classe des y-protéobactéries : le genre Xanthomonas de la classe des y-protéobactéries. Le marqueur est constitué d'une combinaison des 157 pb à l'extrémité 3' du gène 16S ARNr et des 67 premières paires de bases de l'extrémité 5' région inter-génique 16S-23S (ITS). Un total de 23 espèces du genre Xanthomonas ont été analysées. Les espèces éloignées phylogénétiquement et certaines espèces proches du genre Xanthomonas sont discriminées par le marqueur de 224 pb. Les espèces très proches phylogénétiquement et les pathovars par contre ne sont pas discriminées par le marqueur. Ceci constitue la limite du pouvoir de résolution de ce marqueur. Le marqueur d'ADN universel évalué à différents niveaux hiérarchiques des bactéries à Gram-positif et Gram-négatif est un marqueur PCR (Polymerase Chain Reaction) facile d'utilisation du point de vue technique. Il est constitué des dernières paires de bases conservées de l'extrémité 3' du gène 16S de l'ARNr et des premières paires de bases conservées de la région inter-génique 16S-23S. Or le gène 16S de l'ARNr est très conservé entre les espèces d'un même genre tandis que la région inter-génique est hyper-variable à l'intérieur d'une même espèce. Ainsi, ce seul marqueur pourrait servir à la fois aux études systématiques intra et inter-spécifiques aboutissant à l'identification des espèces bactériennes, à leur classification, voire même à la révision de certaines classifications. ______________________________________________________________________________