Nouveaux aperçus sur la génétique de la tuberculose

La tuberculose (TB) est une maladie grave qui touche de nombreuses personnes à travers le monde. En 2022, elle a causé 1,3 million de décès, ce qui en fait la deuxième maladie infectieuse la plus mortelle après le COVID-19. L'Organisation mondiale de la santé (OMS) a pour objectif d'éliminer la TB en tant que problème de santé publique d'ici 2035. Pour y arriver, il faut réduire l'incidence de la TB de 90 % et les décès de 95 % par rapport aux chiffres de 2015.

Pour lutter contre la TB, on a besoin de meilleurs outils, comme de nouveaux vaccins, des médicaments améliorés et de meilleures méthodes pour diagnostiquer la maladie. Jusqu'à présent, seul un vaccin appelé BCG a été approuvé, mais il n'est pas très efficace. Bien qu'on ait des nouveaux médicaments comme la bedaquiline et le delamanid pour traiter la TB, certaines souches de bactéries sont devenues résistantes même à ces traitements. La lente progression dans la lutte contre la TB est en partie due à un manque de financements et aussi au fait qu'on ne comprend pas encore complètement comment la bactérie fonctionne, comment elle interagit avec le corps humain et comment elle développe une résistance aux médicaments.

#Informations issues de la recherche génétique

La première séquence d'ADN complète de la bactérie TB (Mycobacterium tuberculosis ou MTB) a été publiée en 1998. Les scientifiques ont utilisé cette info pour étudier les variations de la bactérie, en se concentrant sur de petits changements appelés polymorphismes de nucléotides uniques (SNPs) et de petites insertions ou suppressions. Ces infos génétiques aident les scientifiques à comprendre comment la TB se propage et comment elle devient résistante aux médicaments.

Cependant, cette approche a ses limites. Elle se concentre principalement sur les petits changements et rate les variations plus grandes qui peuvent aussi influencer le comportement de la bactérie. Des études ont montré que des changements plus importants dans l'ADN de la bactérie peuvent être liés à des fonctions et caractéristiques importantes, comme sa capacité à survivre et à provoquer des maladies.

Par exemple, certains gènes sont supprimés ou modifiés dans les souches modernes de TB, ce qui pourrait aider ces souches à prospérer dans des environnements spécifiques. Une zone qui a été étudiée en détail est la région RD1, qui comprend des gènes cruciaux pour la capacité de la bactérie à causer des maladies. La suppression de cette région dans la souche du vaccin BCG la rend moins nuisible.

La méthode standard d'étude des variations génétiques ignore souvent des changements significatifs qui pourraient donner des informations importantes sur l'évolution et les tactiques de survie de la bactérie. Ce manque a poussé les scientifiques à chercher une approche plus complète pour étudier la génétique de la TB.

#L'approche pangenome

Les avancées récentes dans les technologies de séquençage ont mené à une nouvelle façon de regarder la variabilité génétique des organismes, appelée analyse du pangenome. Un pangenome inclut tous les gènes trouvés dans une espèce à travers différentes souches. Dans cette approche, les gènes de base sont ceux présents dans toutes les souches, tandis que les gènes accessoires sont partagés par certaines mais pas toutes les souches.

Pour la TB, qui a un génome plus stable avec moins de gènes accessoires par rapport à d'autres bactéries comme E. coli, l'intérêt d'étudier les gènes accessoires est encore en exploration. Bien que les gènes accessoires puissent contribuer à la diversité, la contribution globale de ces gènes dans la TB reste floue. Donc, une approche plus intégrée qui combine les infos du pangenome avec la compréhension des variations au sein des gènes est essentielle.

#Méthodologie de recherche

Dans une étude récente, des scientifiques ont construit un pipeline pour créer un pangenome non redondant pour MTB en utilisant des données de séquençage existantes. Ils ont combiné les données du pangenome avec des données de variation génétique à travers différentes souches. Cela leur a permis d'analyser la diversité génétique à divers niveaux, y compris les gènes individuels, les séquences codantes et les protéines.

L'étude a utilisé des isolats cliniques de TB collectés lors d'une enquête nationale sur la résistance aux médicaments. Les chercheurs ont séquencé ces échantillons et filtré les données pour assurer la qualité. Cela incluait la suppression des séquences dupliquées et des contaminations. Après avoir traité les données, ils ont pu construire un profil génétique détaillé pour les souches de TB.

L'étude visait à caractériser les motifs évolutifs de la bactérie TB et à découvrir comment les Pressions Sélectives, la structure de la population et d'autres facteurs affectent la diversité génétique des souches.

#Résultats génétiques

L'étude a révélé que Mycobacterium tuberculosis a un génome hautement conservé, ce qui signifie que la plupart de sa composition génétique est stable et partagée entre différentes souches. Sur plus de 4 200 gènes identifiés dans le pangenome, seule une petite portion sont de nouveaux gènes non trouvés dans la souche de référence standard H37Rv. Cela suggère que la diversité génétique de la TB est limitée par rapport à d'autres bactéries.

Malgré la stabilité générale, la recherche a trouvé de nombreuses interruptions dans les séquences de gènes causées par diverses variations génétiques. Ces interruptions pourraient potentiellement désactiver certains gènes, indiquant que beaucoup de souches de TB pourraient ne pas fonctionner aussi efficacement qu'elles le pourraient autrement. Les chercheurs ont noté que les variations structurelles sont une source significative de diversité génétique, car ces interruptions ont été trouvées pour représenter un grand nombre de changements dans l'ADN de la bactérie.

#Comprendre la résistance aux médicaments et l'évolution

L'étude a également examiné comment les pressions sélectives, comme les traitements médicamenteux, affectent l'évolution de la bactérie TB. En vérifiant des signaux génétiques spécifiques, les chercheurs ont pu identifier quels gènes sont sous pression pour changer. Les résultats ont montré que de nombreux gènes liés à la résistance aux médicaments évoluaient effectivement sous pression directe, indiquant que la bactérie s'adapte en réponse aux traitements.

Par exemple, le gène katG, lié à la résistance contre l'un des principaux médicaments contre la TB, a montré des signes d'évolution. Cela indique qu'à mesure que les traitements changent ou échouent, les bactéries de la TB continueront probablement à s'adapter, soulignant le besoin de nouvelles stratégies pour lutter contre cette maladie.

#Impacts de la structure de la population

La structure de la population joue un rôle crucial dans la façon dont la diversité génétique de la TB se forme. Étant donné que les bactéries TB n'échangent pas d'ADN librement et se reproduisent de manière clonale, des différences peuvent s'accumuler entre les groupes de bactéries au fil du temps. L'étude a trouvé que certains gènes montrent une extrême conservativité, ce qui signifie qu'ils changent très peu, tandis que d'autres sont plus variables. Cette distinction aide les chercheurs à comprendre comment les bactéries TB survivent et prospèrent dans différents environnements.

#Fonctions des gènes et impact biologique

L'étude a révélé que certains gènes jouent des rôles vitaux dans la façon dont les bactéries TB interagissent avec leur hôte. Les gènes liés à la capacité de la bactérie à décomposer et métaboliser des matières dans l'hôte sont cruciaux pour sa survie. La recherche a trouvé que ces Gènes métaboliques sont souvent soumis à une pression sélective significative, ce qui peut signifier leur importance dans la capacité de la bactérie à échapper au système immunitaire et à se développer à l'intérieur de l'hôte.

De plus, certains gènes responsables du métabolisme des acides gras ont montré des signes de sélection positive. Cela suggère que la capacité à utiliser certains nutriments de manière efficace peut donner un avantage de survie à certaines souches de TB, ce qui peut avoir un impact sur la propagation et la gravité de la maladie.

#Conclusion et perspectives futures

En conclusion, l'approche complète pour étudier le pangenome et les variations génétiques de Mycobacterium tuberculosis fournit de nouvelles insights sur la biologie et l'évolution de ce pathogène complexe. En comprenant comment la TB s'adapte, les chercheurs peuvent mieux développer des stratégies pour combattre la maladie.

Les recherches futures devraient se concentrer sur l'utilisation de technologies avancées de séquençage et d'outils de bioinformatique pour déployer encore plus les complexités de la génétique de la TB. Ce travail est essentiel pour obtenir une compréhension plus détaillée de la manière dont les différentes souches évoluent et comment elles peuvent potentiellement être contrôlées plus efficacement.

La lutte contre la tuberculose est en cours, et le besoin de meilleurs traitements et mesures préventives est clair. Cette étude souligne l'importance de la génétique pour comprendre la dynamique de la maladie et offre l'espoir de meilleures stratégies dans les efforts de santé publique contre la TB.