Literatura científica selecionada sobre o tema "Surveillance génomique"

La surveillance génomique au cours de la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) a été essentielle pour repérer en temps utile les variants du virus ayant des conséquences importantes pour la santé publique, telles que les variants qui peuvent se transmettre et provoquer une maladie grave chez les personnes vaccinées ou guéries. L’émergence rapide du variant Omicron a mis en évidence la rapidité avec laquelle l’étendue d’une menace doit être évaluée. Le séquençage rapide et l’ouverture des institutions de santé publique au partage international des données de séquençage offrent une occasion sans précédent de le faire. Toutefois, l’évaluation des propriétés épidémiologiques et cliniques de tout nouveau variant reste un défi. Nous mettons ici en évidence un « groupe de quatre » sources de données clés qui peuvent aider à détecter les variants viraux qui menacent la gestion de la COVID-19 : 1) des données génétiques (séquence du virus), 2) des données épidémiologiques et géographiques, 3) des données cliniques et démographiques, et 4) des données sur la vaccination. Nous soulignons les avantages qui peuvent être obtenus en reliant les données de ces sources et en combinant les données de ces sources avec les données de séquences virales. Les défis considérables que représente la mise à disposition des données génomiques et les coupler avec les caractéristiques des virus et des patients doivent être comparés aux conséquences majeures de ne pas le faire, notamment si de nouveaux variants préoccupants apparaissent et se propagent sans être détectés et traités à temps.

Les décisions de gestion de la santé animale correspondent à un large éventail de situations et de problèmes. Illustrant ce constat, sept maladies majeures des troupeaux bovins laitiers sont examinées pour identifier les facteurs les plus courants limitant l’efficacité des plans de maîtrise ainsi que les perspectives d’amélioration de la maîtrise sur le terrain. Pour les infections intra-mammaires, la recherche vise à la mise au point de vaccins multivalents, le ciblage des vaches à traiter par les antibactériens, la méthodologie des interventions en ferme, et l’augmentation de la résistance innée par la sélection génomique. Pour les strongyloses gastro-intestinales, les recherches prioritaires s’orientent aussi vers les stratégies de traitement anthelminthique raisonné et ciblé, la voie génétique semblant moins prioritaire que chez les petits ruminants. La maîtrise de la maladie de Mortellaro, affection de l’appareil locomoteur, ne pourra plus recourir aux désinfectants classiquement utilisés dans les pédiluves et des approches alternatives sont nécessaires. La maîtrise de la fièvre Q est à rechercher par la vaccination de l’ensemble du troupeau sur plusieurs années et l’hygiène de la parturition. La paratuberculose pourrait à terme être maîtrisée par la sélection génomique, en raison de l’absence de traitement et de vaccin efficaces et de l’existence de bases génétiques de résistance/résilience prometteuses. La maîtrise de l’infection par le virus BVDV semble pouvoir être atteinte par des mesures sanitaires combinées ou non avec la vaccination. La quasi-éradication des sérotypes exotiques du virus de la fièvre catarrhale ovine pourrait être obtenue par la surveillance ciblée et la vaccination massive et rapide. Les spécificités de l’étiologie, de l’épidémiologie et des moyens de maîtrise des maladies étudiées n’autorisent guère de conclusions génériques.

L’anthropologie médicale est un sous-champ de l’anthropologie socioculturelle qui s’intéresse à la pluralité des systèmes médicaux ainsi qu’à l’étude des facteurs économiques, politiques et socioculturels ayant un impact sur la santé des individus et des populations. Plus spécifiquement, elle s’intéresse aux relations sociales, aux expériences vécues, aux pratiques impliquées dans la gestion et le traitement des maladies par rapport aux normes culturelles et aux institutions sociales. Plusieurs généalogies de l’anthropologie médicale peuvent être retracées. Toutefois, les monographies de W.H.R. Rivers et d’Edward Evans-Pritchard (1937), dans lesquelles les représentations, les connaissances et les pratiques en lien avec la santé et la maladie étaient considérées comme faisant intégralement partie des systèmes socioculturels, sont généralement considérées comme des travaux fondateurs de l’anthropologie médicale. Les années 1950 ont marqué la professionnalisation de l’anthropologie médicale. Des financements publics ont été alloués à la discipline pour contribuer aux objectifs de santé publique et d’amélioration de la santé dans les communautés économiquement pauvres (Good 1994). Dans les décennies qui suivent, les bases de l’anthropologie médicale sont posées avec l’apparition de nombreuses revues professionnelles (Social Science & Medicine, Medical Anthropology, Medical Anthropology Quarterly), de manuels spécialisés (e.g. MacElroy et Townsend 1979) et la formation du sous-groupe de la Society for Medical Anthropology au sein de l’American Anthropological Association (AAA) en 1971, qui sont encore des points de références centraux pour le champ. À cette époque, sous l’influence des théories des normes et du pouvoir proposées par Michel Foucault et Pierre Bourdieu, la biomédecine est vue comme un système structurel de rapports de pouvoir et devient ainsi un objet d’étude devant être traité symétriquement aux autres systèmes médicaux (Gaines 1992). L’attention portée aux théories du biopouvoir et de la gouvernementalité a permis à l’anthropologie médicale de formuler une critique de l’hégémonie du regard médical qui réduit la santé à ses dimensions biologiques et physiologiques (Saillant et Genest 2007 : xxii). Ces considérations ont permis d’enrichir, de redonner une visibilité et de l’influence aux études des rationalités des systèmes médicaux entrepris par Evans-Pritchard, et ainsi permettre la prise en compte des possibilités qu’ont les individus de naviguer entre différents systèmes médicaux (Leslie 1980; Lock et Nguyen 2010 : 62). L’aspect réducteur du discours biomédical avait déjà été soulevé dans les modèles explicatifs de la maladie développés par Arthur Kleinman, Leon Eisenberg et Byron Good (1978) qui ont introduit une distinction importante entre « disease » (éléments médicalement observables de la maladie), « illness » (expériences vécues de la maladie) et « sickness » (aspects sociaux holistes entourant la maladie). Cette distinction entre disease, illness et sickness a joué un rôle clé dans le développement rapide des perspectives analytiques de l’anthropologie médicale de l’époque, mais certaines critiques ont également été formulées à son égard. En premier lieu, Allan Young (1981) formule une critique des modèles explicatifs de la maladie en réfutant l'idée que la rationalité soit un model auquel les individus adhèrent spontanément. Selon Young, ce modèle suggère qu’il y aurait un équivalant de structures cognitives qui guiderait le développement des modèles de causalité et des systèmes de classification adoptées par les personnes. Au contraire, il propose que les connaissances soient basées sur des actions, des relations sociales, des ressources matérielles, avec plusieurs sources influençant le raisonnement des individus qui peuvent, de plusieurs manières, diverger de ce qui est généralement entendu comme « rationnel ». Ces critiques, ainsi que les études centrées sur l’expérience des patients et des pluralismes médicaux, ont permis de constater que les stratégies adoptées pour obtenir des soins sont multiples, font appel à plusieurs types de pratiques, et que les raisons de ces choix doivent être compris à la lumière des contextes historiques, locaux et matériaux (Lock et Nguyen 2010 : 63). Deuxièmement, les approches de Kleinman, Eisenberger et Good ont été critiquées pour leur séparation artificielle du corps et de l’esprit qui représentait un postulat fondamental dans les études de la rationalité. Les anthropologues Nancy Scheper-Hughes et Margeret Lock (1987) ont proposé que le corps doit plutôt être abordé selon trois niveaux analytiques distincts, soit le corps politique, social et individuel. Le corps politique est présenté comme étant un lieu où s’exerce la régulation, la surveillance et le contrôle de la différence humaine (Scheper-Hughes et Lock 1987 : 78). Cela a permis aux approches féministes d’aborder le corps comme étant un espace de pouvoir, en examinant comment les discours sur le genre rendent possible l’exercice d’un contrôle sur le corps des femmes (Manderson, Cartwright et Hardon 2016). Les premiers travaux dans cette perspective ont proposé des analyses socioculturelles de différents contextes entourant la reproduction pour contrecarrer le modèle dominant de prise en charge médicale de la santé reproductive des femmes (Martin 1987). Pour sa part, le corps social renvoie à l’idée selon laquelle le corps ne peut pas être abordé simplement comme une entité naturelle, mais qu’il doit être compris en le contextualisant historiquement et socialement (Lupton 2000 : 50). Finalement, considérer le corps individuel a permis de privilégier l’étude de l’expérience subjective de la maladie à travers ses variations autant au niveau individuel que culturel. Les études de l’expérience de la santé et la maladie axées sur l’étude des « phénomènes tels qu’ils apparaissent à la conscience des individus et des groupes d’individus » (Desjarlais et Throop 2011 : 88) se sont avérées pertinentes pour mieux saisir la multitude des expériences vécues des états altérés du corps (Hofmann et Svenaeus 2018). En somme, les propositions de ces auteurs s’inscrivent dans une anthropologie médicale critique qui s’efforce d’étudier les inégalités socio-économiques (Scheper-Hughes 1992), l’accès aux institutions et aux savoirs qu’elles produisent, ainsi qu’à la répartition des ressources matérielles à une échelle mondiale (Manderson, Cartwright et Hardon 2016). Depuis ses débuts, l’anthropologie médicale a abordé la santé globale et épidémiologique dans le but de faciliter les interventions sur les populations désignées comme « à risque ». Certains anthropologues ont développé une perspective appliquée en épidémiologie sociale pour contribuer à l’identification de déterminants sociaux de la santé (Kawachi et Subramanian 2018). Plusieurs de ces travaux ont été critiqués pour la culturalisation des pathologies touchant certaines populations désignées comme étant à risque à partir de critères basés sur la stigmatisation et la marginalisation de ces populations (Trostle et Sommerfeld 1996 : 261). Au-delà des débats dans ce champ de recherche, ces études ont contribué à la compréhension des dynamiques de santé et de maladie autant à l’échelle globale, dans la gestion des pandémies par l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS), qu’aux échelles locales avec la mise en place de campagnes de santé publique pour faciliter l’implantation de mesures sanitaires, telles que la vaccination (Dubé, Vivion et Macdonald 2015). L’anthropologie a contribué à ces discussions en se penchant sur les contextes locaux des zoonoses qui sont des maladies transmissibles des animaux vertébrés aux humains (Porter 2013), sur la résistance aux antibiotiques (Landecker 2016), comme dans le cas de la rage et de l’influenza (Wolf 2012), sur les dispositifs de prévention mis en place à une échelle mondiale pour éviter l’apparition et la prolifération d’épidémies (Lakoff 2010), mais aussi sur les styles de raisonnement qui sous-tendent la gestion des pandémies (Caduff 2014). Par ailleurs, certains auteur.e.s ont utilisé le concept de violence structurelle pour analyser les inégalités socio-économiques dans le contexte des pandémies de maladies infectieuses comme le sida, la tuberculose ou, plus récemment, l’Ébola (Fassin 2015). Au-delà de cet aspect socio-économique, Aditya Bharadwaj (2013) parle d’une inégalité épistémique pour caractériser des rapports inégaux dans la production et la circulation globale des savoirs et des individus dans le domaine de la santé. Il décrit certaines situations comme des « biologies subalternes », c’est à dire des états de santé qui ne sont pas reconnus par le système biomédical hégémonique et qui sont donc invisibles et vulnérables. Ces « biologies subalternes » sont le revers de citoyennetés biologiques, ces dernières étant des citoyennetés qui donnes accès à une forme de sécurité sociale basée sur des critères médicaux, scientifiques et légaux qui reconnaissent les dommages biologiques et cherche à les indemniser (Petryna 2002 : 6). La citoyenneté biologique étant une forme d’organisation qui gravite autour de conditions de santé et d’enjeux liés à des maladies génétiques rares ou orphelines (Heath, Rapp et Taussig 2008), ces revendications mobilisent des acteurs incluant les institutions médicales, l’État, les experts ou encore les pharmaceutiques. Ces études partagent une attention à la circulation globale des savoirs, des pratiques et des soins dans la translation — ou la résistance à la translation — d’un contexte à un autre, dans lesquels les patients sont souvent positionnés entre des facteurs sociaux, économiques et politiques complexes et parfois conflictuels. L’industrie pharmaceutique et le développement des technologies biomédicales se sont présentés comme terrain important et propice pour l’analyse anthropologique des dynamiques sociales et économiques entourant la production des appareils, des méthodes thérapeutiques et des produits biologiques de la biomédecine depuis les années 1980 (Greenhalgh 1987). La perspective biographique des pharmaceutiques (Whyte, Geest et Hardon 2002) a consolidé les intérêts et les approches dans les premières études sur les produits pharmaceutiques. Ces recherches ont proposé de suivre la trajectoire sociale des médicaments pour étudier les contextes d’échanges et les déplacements dans la nature symbolique qu’ont les médicaments pour les consommateurs : « En tant que choses, les médicaments peuvent être échangés entre les acteurs sociaux, ils objectivent les significations, ils se déplacent d’un cadre de signification à un autre. Ce sont des marchandises dotées d’une importance économique et de ressources recelant une valeur politique » (traduit de Whyte, Geest et Hardon 2002). D’autres ont davantage tourné leur regard vers les rapports institutionnels, les impacts et le fonctionnement de « Big Pharma ». Ils se sont intéressés aux processus de recherche et de distribution employés par les grandes pharmaceutiques à travers les études de marché et les pratiques de vente (Oldani 2014), l’accès aux médicaments (Ecks 2008), la consommation des produits pharmaceutiques (Dumit 2012) et la production de sujets d’essais cliniques globalisés (Petryna, Lakoff et Kleinman 2006), ainsi qu’aux enjeux entourant les réglementations des brevets et du respect des droits politiques et sociaux (Ecks 2008). L’accent est mis ici sur le pouvoir des produits pharmaceutiques de modifier et de changer les subjectivités contemporaines, les relations familiales (Collin 2016), de même que la compréhensions du genre et de la notion de bien-être (Sanabria 2014). Les nouvelles technologies biomédicales — entre autres génétiques — ont permis de repenser la notion de normes du corps en santé, d'en redéfinir les frontières et d’intervenir sur le corps de manière « incorporée » (embodied) (Haraway 1991). Les avancées technologiques en génomique qui se sont développées au cours des trois dernières décennies ont soulevé des enjeux tels que la généticisation, la désignation de populations/personnes « à risque », l’identification de biomarqueurs actionnables et de l’identité génétique (TallBear 2013 ; Lloyd et Raikhel 2018). Au départ, le modèle dominant en génétique cherchait à identifier les gènes spécifiques déterminant chacun des traits biologiques des organismes (Lock et Nguyen 2010 : 332). Cependant, face au constat que la plupart des gènes ne codaient par les protéines responsables de l’expression phénotypique, les modèles génétiques se sont depuis complexifiés. L’attention s’est tournée vers l’analyse de la régulation des gènes et de l’interaction entre gènes et maladies en termes de probabilités (Saukko 2017). Cela a permis l’émergence de la médecine personnalisée, dont les interventions se basent sur l’identification de biomarqueurs personnels (génétiques, sanguins, etc.) avec l’objectif de prévenir l’avènement de pathologies ou ralentir la progression de maladies chroniques (Billaud et Guchet 2015). Les anthropologues de la médecine ont investi ces enjeux en soulevant les conséquences de cette forme de médecine, comme la responsabilisation croissante des individus face à leur santé (Saukko 2017), l’utilisation de ces données dans l’accès aux assurances (Hoyweghen 2006), le déterminisme génétique (Landecker 2011) ou encore l’affaiblissement entre les frontières de la bonne santé et de la maladie (Timmermans et Buchbinder 2010). Ces enjeux ont été étudiés sous un angle féministe avec un intérêt particulier pour les effets du dépistage prénatal sur la responsabilité parentale (Rapp 1999), l’expérience de la grossesse (Rezende 2011) et les gestions de l’infertilité (Inhorn et Van Balen 2002). Les changements dans la compréhension du modèle génomique invitent à prendre en considération plusieurs variables en interaction, impliquant l’environnement proche ou lointain, qui interagissent avec l’expression du génome (Keller 2014). Dans ce contexte, l’anthropologie médicale a développé un intérêt envers de nouveaux champs d’études tels que l’épigénétique (Landecker 2011), la neuroscience (Choudhury et Slaby 2016), le microbiome (Benezra, DeStefano et Gordon 2012) et les données massives (Leonelli 2016). Dans le cas du champ de l’épigénétique, qui consiste à comprendre le rôle de l’environnement social, économique et politique comme un facteur pouvant modifier l’expression des gènes et mener au développement de certaines maladies, les anthropologues se sont intéressés aux manières dont les violences structurelles ancrées historiquement se matérialisent dans les corps et ont des impacts sur les disparités de santé entre les populations (Pickersgill, Niewöhner, Müller, Martin et Cunningham-Burley 2013). Ainsi, la notion du traumatisme historique (Kirmayer, Gone et Moses 2014) a permis d’examiner comment des événements historiques, tels que l’expérience des pensionnats autochtones, ont eu des effets psychosociaux collectifs, cumulatifs et intergénérationnels qui se sont maintenus jusqu’à aujourd’hui. L’étude de ces articulations entre conditions biologiques et sociales dans l’ère « post-génomique » prolonge les travaux sur le concept de biosocialité, qui est défini comme « [...] un réseau en circulation de termes d'identié et de points de restriction autour et à travers desquels un véritable nouveau type d'autoproduction va émerger » (Traduit de Rabinow 1996:186). La catégorie du « biologique » se voit alors problématisée à travers l’historicisation de la « nature », une nature non plus conçue comme une entité immuable, mais comme une entité en état de transformation perpétuelle imbriquée dans des processus humains et/ou non-humains (Ingold et Pálsson 2013). Ce raisonnement a également été appliqué à l’examen des catégories médicales, conçues comme étant abstraites, fixes et standardisées. Néanmoins, ces catégories permettent d'identifier différents états de la santé et de la maladie, qui doivent être compris à la lumière des contextes historiques et individuels (Lock et Nguyen 2010). Ainsi, la prise en compte simultanée du biologique et du social mène à une synthèse qui, selon Peter Guarnaccia, implique une « compréhension du corps comme étant à la fois un système biologique et le produit de processus sociaux et culturels, c’est-à-dire, en acceptant que le corps soit en même temps totalement biologique et totalement culturel » (traduit de Guarnaccia 2001 : 424). Le concept de « biologies locales » a d’abord été proposé par Margaret Lock, dans son analyse des variations de la ménopause au Japon (Lock 1993), pour rendre compte de ces articulations entre le matériel et le social dans des contextes particuliers. Plus récemment, Niewöhner et Lock (2018) ont proposé le concept de biologies situées pour davantage contextualiser les conditions d’interaction entre les biologies locales et la production de savoirs et de discours sur celles-ci. Tout au long de l’histoire de la discipline, les anthropologues s’intéressant à la médecine et aux approches de la santé ont profité des avantages de s’inscrire dans l’interdisciplinarité : « En anthropologie médical, nous trouvons qu'écrire pour des audiences interdisciplinaires sert un objectif important : élaborer une analyse minutieuse de la culture et de la santé (Dressler 2012; Singer, Dressler, George et Panel 2016), s'engager sérieusement avec la diversité globale (Manderson, Catwright et Hardon 2016), et mener les combats nécessaires contre le raccourcies des explications culturelles qui sont souvent déployées dans la littérature sur la santé (Viruell-Fuentes, Miranda et Abdulrahim 2012) » (traduit de Panter-Brick et Eggerman 2018 : 236). L’anthropologie médicale s’est constituée à la fois comme un sous champ de l’anthropologie socioculturelle et comme un champ interdisciplinaire dont les thèmes de recherche sont grandement variés, et excèdent les exemples qui ont été exposés dans cette courte présentation.

Découverte il y a plus d’un siècle, Salmonella n’a cessé d’intriguer les chercheurs. Sa capacité à résister à de nombreux antibiotiques est de plus en plus préoccupante. La surveillance de ce pathogène repose sur un typage rapide et discriminant de façon à identifier le plus précocement possible les sources alimentaires contaminées. Les méthodes classiques sont longues, lourdes et non automatisables. Comprendre l’émergence et l’évolution des Salmonella est la clé pour éradiquer ce pathogène resté l’une des premières causes de diarrhées bactériennes d’origine alimentaire dans le monde. Au cours des dernières décennies, des progrès spectaculaires ont été menés dans le monde de la microbiologie avec l’arrivée des séquenceurs de paillasse, passant du traitement d’une dizaine à des centaines de millions de séquences. L’accès facilité aux séquences génomiques et aux outils qui leurs sont dédiés sont devenus une nécessité. Les outils actuellement disponibles ne sont pas assez discriminants pour sous-typer S. enterica sérotype Typhimurium (STM), sérotype prédominant de Salmonella. Nous avons voulu lors de ce travail, montrer l’intérêt du séquençage entier du génome, pour l’étude génomique de Salmonella. (1) Après avoir séquencé plus de 300 génomes de STM, nous avons mis au point un outil de sous-typage in silico de ce sérotype, basé sur le polymorphisme des CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats). La surveillance à haut débit des salmonelloses a été validée en routine sur plus de 800 génomes. L’étude de la coévolution entre le chromosome (SNPs) et les régions CRISPR ont permis d’établir une nomenclature définissant les différentes populations de STM. (2) L’analyse génomique de 280 souches historiques de STM a montré que les gènes de bêta-lactamase conférant une résistance à l’ampicilline et portés par des plasmides étaient répandus chez STM à la fin des années 1950, bien avant l’utilisation de cet antibiotique. La présence de la pénicilline G dans le milieu agricole où ces composés ont été utilisés en tant que promoteurs de croissance ont pu conduire à la sélection des premières souches résistantes à l’ampicilline. (3) L’étude phylogénétique d’un génome issu du cadavre d’une femme décédée il y a plus de 800 ans, probablement à cause de la fièvre entérique et de 219 génomes historiques et récents des sérotypes Paratyphi C, Choleraesuis et Typhisuis ont montré que leurs génomes étaient très similaires au cours des 4000 dernières années. Ainsi, la combinaison des approches génotypique et phylogénétique ont accru nos connaissances sur l’évolution de ce pathogène.Mots clés : Séquençage entier du génome, surveillance épidémiologique, CRISPR, SNP, résistance antibiotique, phylogénie, évolution
Over a century has passed since the discovery of Salmonella and yet, this pathogen still intrigues researchers. Its ability to withstand many antibiotics is of increasing concern. The monitoring of this pathogen is based on a rapid and discriminatory typing to identify the sources of contaminated food as early as possible. The conventional methods are long, heavy and non-automatable. Understanding the emergence and evolution of Salmonella is the key to eradicate this pathogen, which has remained one of the leading causes of foodborne bacterial diarrhea in the world. During the last decades, spectacular progress has been made in the world of microbiology with the arrival of workbench sequencers, passing from a dozen to hundreds of millions of sequences processed. Facilitated access to numerous genome sequences and dedicated tools are mandatory. Tools currently available are not sufficiently discriminating for the subtype of S. enterica serotype Typhimurium, a predominant serotype of Salmonella. Throughout this study, we showed the interest of whole genome sequencing, a multidisciplinary tool, for the genomic study of Salmonella. (1) After sequencing over 300 S. enterica serotype Typhimurium genomes, we have developed an in silico subtyping tool for this serotype, based on the CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) polymorphism. High-throughput microbiological monitoring of salmonellosis has been routinely validated on over 800 genomes. The study of coevolution between the chromosome (SNPs of the core genome) and the two CRISPR regions made it possible to establish a nomenclature defining the different populations of this serotype. (2) Genomic analysis of 280 historical strains of S. enterica serotype Typhimurium showed that plasmids carrying beta-lactamase genes, which confer resistance to ampicillin, were widespread within this serotype in the late 1950s, years before ampicillin was first used for clinical purposes. The presence of penicillin G in the farming environment where these compounds were used as growth promoters, may have led to the selection of the first ampicillin-resistant strains. (3) The phylogenetic study of a genome from the corpse of a young woman who died over 800 years ago, probably due to enteric fever, and 219 historical and recent genomes of the serotypes Paratyphi C, Choleraesuis and Typhisuis have shown, despite the differences in host specificity, that their genomes were very similar over the past 4000 years. Thus, the combination of genotypic and phylogenetic approaches has increased our knowledge of the evolution of this pathogen.Key words: Whole genome sequencing, epidemiological monitoring, CRISPR, SNP, antibiotic resistance, phylogeny, evolution

Listeria monocytogenes (L. monocytogenes) est une bactérie ubiquitaire Gram-positive aux niches écologiques et porteurs divers. L'infection humaine, par ce micro-organisme, liée à la consommation d’aliments contaminés peut provoquer une infection rare, mais grave, la listériose. L'identification et le typage de cette bactérie sont des étapes importantes pour la maîtrise des dangers à chaque étape de la chaîne alimentaire. Les méthodes de typage disponibles que sont le sérotypage, le sérotypage moléculaire, la PFGE (Electrophorèse en Champs pulsé) et la MLST (Multiloci Type de séquence), ont permis de comprendre la diversité de L. monocytogenes et d’endiguer des épidémies. Ces dernières années, les NGS (Next Generation Sequencing) et le développement de méthodes de calcul ont rendu possible l'application du séquençage du génome entier (WGS) comme outils de typage. Dans cette étude, nous avons profité de la vaste collection de souches de L. monocytogenes isolées de l'alimentation et gérée par l'ANSES. Les outils de typage standards comme les protocoles WGS ont été appliqués et comparés sur cette collection. Nous avons observé que la population de L. monocytogenes est très structurée, quel que soit l’outil de typage utilisé, de plus, les résultats sont concordants. Chaque groupe de souches, désigné comme "séquence type " (ST) ou "complexe clonal" (CC) dans ce travail, montre des caractéristiques spécifiques sur leur fréquence, les résultats de typage, l'association à l'aliment ou au cas clinique et le profil de virulence. Ces données permettent de classer plus finement les souches de L. monocytogenes et de prédire le potentiel pathogénique de souches. De plus, les WGS permettent la surveillance en routine, la détection d'épidémies, l’identification des sources de contamination et des risques, de par leur forte résolution. Avec le programme « BlastP », une base de données de gènes associés à la virulence et le panel de souches de l'ANSES, nous avons pu distinguer un gène de virulence, InlF (internalin F), lequel, tronqué, pourrait expliquer la fréquence extrêmement faible de cas cliniques dans le groupe de souches ST121.Les WGS représentent une nouvelle étape vers une meilleure appréciation et gestion des risques de santé liés à L. monocytogenes. Cependant, des améliorations comme une nomenclature commune, des protocoles standardisés pour les WGS et des outils simplifiés pour partager des données et ainsi renforcer l'efficacité de la surveillance de L. monocytogenes seraient nécessaires
Listeria monocytogenes (L. monocytogenes) is a gram-positive bacterium present in diverse ecological environments and hosts. The microorganism may infect humans and these infections can often be traced back to contaminated foods. The bacterium can sometimes lead to rare but serious infection and in particular a lethal infection known as listeriosis. The bacterium can enter the food chain at all production stages and therefore identification and characterisation of this bacterium are critical steps in the control of potential hazards to the food chain. The current available characterisation methods, which include serotyping, molecular serotyping, PFGE (Pulsed-Field Gel Electrophoresis) and MLST (Multilocus Sequence Type), have provided understanding about the diversity of L. monocytogenes. Further the characterisation methods can facilitate the investigation of outbreaks. During the last few years, (NGS) Next Generation Sequencing and development of computational method for genome wide studies have made it possible to apply WGS (whole genome sequencing) as a typing tool. In this study, we took advantage of the large and the well-characterized collection of L. monocytogenes strains isolated from foods, which is available at Anses. Standard typing tools as well as recent WGS protocols were applied and compared. We observed that L. monocytogenes population could be distinctly separated and structured when analysed by diverse typing tools. Moreover, the investigation displayed consistency among the typing tools. Each cluster of strains, commonly referred to as Sequence Type (ST) or Clonal Complex (CC), shows specific features regarding prevalence, typing results, association to food or the clinical and virulence profile. It opens the possibility for a detailed classification of L. monocytogenes and the possibility to predict the potential pathogenicity of strains based on knowledge of those specific features. By utilising the BlastP program, a virulence associated genes database and the panel of strains housed by Anses, we identified one gene, internalin F (InlF), truncated specifically in ST121. It could therefore explain the observed low frequency of clinical case among strains from ST121.WGS represents a step towards even better identification and management of health risks related to L. Monocytogenes. However, in order to enhance efficiency of foodborne pathogen surveys it would be necessary to implement improvements such as common nomenclature, standard WGS protocols and uniform standards for data sharing

La tuberculose MDR/XDR (multi et ultrarésistante aux antituberculeux) causée par Mycobacterium tuberculosis constitue un problème de santé publique mondial. L’étude et l’identification des mutations responsables de la résistance sont des facteurs clés pour le contrôle et la surveillance de la tuberculose MDR/XDR. L’expansion de lignée L2/Beijing, une famille de souches originaire du Sud-Est de la Chine (Guangxi) potentiellement plus virulente, complique la maitrise de cette maladie. Dans ce contexte, nous avons développé le TB-EFI et le TB IS-NTF/RINT, deux méthodes moléculaires rapides, multiplexées et haut débit (développées sur le système Luminex xMap), prêtes à utilisation. Nous avons initié le développement d’une méthode moléculaire par la sélection de marqueurs moléculaires pertinents en vue de la discrimination des souches Beijing par la technique MLPA-Beijing. Le TB-EFI est un test qui permet d’identifier les mutations fréquentes (polymorphismes de nucléotides simples) dans les gènes associés à la résistance des souches de Mycobacterium tuberculosis aux antituberculeux de deuxième ligne dont la Fluoroquinolone, les Injectables, et à l’antituberculeux de première ligne, l’Ethambutol. Le TB-EFI pourrait être un test utilisable dans les études rétrospectives en vue du suivi de la résistance d’une population. Le test IS-NTF/RINT est un test spécifique aux souches Beijing qui type la séquence d’insertion IS6110 au sein du locus NTF (Ancien/moderne) et détecte les mutations responsables de la résistance de ces souches à la Rifampicine et l’Isoniazide (les deux antibiotiques principaux de première ligne). Ce test est d’une importance capitale pour l’identification et le contrôle des souches épidémiques, mais aussi pour une vision sur l’évolution du phénomène de résistance dans le temps et l’espace. Il est peu discriminant pour la différenciation des souches Beijing. En vue d’une discrimination complète et précise des souches Beijing, nous avons proposé un lot de SNP qui serviront pour la technique MLPA-Beijing. Par ailleurs, ces méthodes ainsi que le spoligotypage sur microbille, nous ont permis d’effectuer des études d’épidémiologie moléculaire de la tuberculose au Kazakhstan, en Nouvelle Guinée Papouasie, en Italie, au Mozambique, au Pérou. Les techniques développées dans cette thèse pourraient contribuer de manière significative au contrôle de la tuberculose XDR dans les zones « hot-spot », et à la surveillance mondiale de l’évolution des souches Beijing spécialement des souches MDR épidémiques
MDR / XDR (multidrug and extensively resistant to tuberculosis) TB caused by Mycobacterium tuberculosis is still a global public health problem. The study and identification of mutations responsible for resistance are important factors for the control and surveillance of MDR / XDR TB. The expansion of the L2 / Beijing lineage, a family of strains originating from South-East of China (Guangxi) and potentially more virulent, complicates the control of this disease. In this context, we have developed TB-EFI and TB IS-NTF / RINT, two high-speed, multiplexed and high-throughput molecular methods ready to use (developed on the Luminex xMap system). We initiated the development of a molecular method by the selection of relevant molecular markers for the discrimination of Beijing strains by the MLPA technique. TB-EFI is a test that identifies frequent mutations (single nucleotide polymorphisms) in the genes associated with the resistance of Mycobacterium tuberculosis strains to second-line anti-TB drugs including Fluoroquinolone, Injectable, and first-line antituberculosis drug, Ethambutol. TB-EFI may be used in retrospective studies to monitor resistance in a population. The IS-NTF / RINT test is a test specific to Beijing strains that types the IS6110 insertion sequence within the NTF locus (Ancient / Modern) and detects the mutations responsible for the resistance of these strains to Rifampicin and Isoniazid (the two leading primary antibiotics). This test is of paramount importance for the identification and control of epidemic strains, but also for a vision on the evolution of the phenomenon of resistance in time and space. It is not very discriminating among Beijing strains. In view of complete and precise discrimination of the Beijing strains, we have proposed a set of SNPs that will be used for a technique that will be called MLPA-Beijing. In addition, these methods as well as spoligotyping on microbeads allowed us to carry out molecular epidemiological studies of tuberculosis in Kazakhstan, Papua New Guinea, Italy, Mozambique and Peru. The techniques developed in this thesis could contribute significantly to the control of XDR tuberculosis in hot-spot areas, and to the global monitoring of the evolution of Beijing strains especially epidemic MDR strains

L'émergence de nouveaux pathogènes pose des défis importants aux autorités de santé publique. Dans le contexte de la pandémie de COVID-19, le SARS-COV-2 et les Variants of concern ont suivi un schéma similaire. : un nouveau virus apparait dans un pays, se propage à l'échelle mondiale et déclenche une augmentation rapide du nombre de cas dans le monde entier. Pour faire face à cette situation, il est essentiel de surveiller l'épidémie, de déchiffrer les données de surveillance incomplètes et incohérentes et de concevoir rapidement des interventions. Les modèles mathématiques peuvent aider à interpréter des données de surveillance hétérogènes et éclairer la conception des interventions. Dans cette thèse, nous avons abordé ces deux aspects. Tout d'abord, nous avons développé un cadre mathématique pour comprendre comment la surveillance et les facteurs impliqués dans de l'épidémie concourent à façonner les observations. Nous avons reconstruit rétrospectivement la propagation internationale de la variane Alpha à l'automne 2020 à partir de données de séquençage et de voyages aériens. Dans un second travail, nous nous sommes concentrés sur l'intervention. Nous avons proposé un modèle basé sur des agents pour quantifier l'impact épidémiologique d'une stratégie de vaccination réactive ciblant les lieux de travail et les écoles où des cas sont détectés. Nous avons testé l'efficacité de cette stratégie pour atténuer une augmentation générale du nombre de cas et pour limiter la propagation d'un nouveau variant
Emerging pathogens pose significant challenges to public health authorities. In the context of the COVID-19 pandemic, the SARS-COV-2 and the variants of concern followed a similar pattern. A new virus emerged in one country, spread globally, and then triggered a rapid surge in cases worldwide. To deal with this situation, it is critical to monitor the epidemic, decipher incomplete and incoherent data, and rapidly design interventions. Mathematical models can help interpret heterogeneous surveillance data and inform the design of interventions. In this thesis, we addressed both aspects. First, we developed a mathematical framework to understand how surveillance and epidemic drivers concur in shaping observations. We retrospectively reconstructed the international spread of the Alpha variant in the Fall of 2020 from sequencing and air travel data. In a second work, we focused on intervention. We proposed an agent-based model to quantify the epidemiological impact of a reactive vaccination strategy targeting workplaces and schools where cases are detected. We tested the effectiveness of this strategy to mitigate a general rise in cases and to limit the spread of a new variant

Dès le début de la pandémie de COVID-19, des outils de biologie moléculaire permettant la détection et l’analyse du génome du SARS-CoV-2 ont été développés et déployés à une échelle sans précédent. Les techniques de PCR ont été utilisées pour diagnostiquer quotidiennement des millions de personnes, tandis que la démocratisation du séquençage de nouvelle génération (NGS) a permis de générer rapidement des centaines de milliers de génomes viraux. Ces outils ont été une source d’information majeure dans l’étude et la compréhension de la physiopathologie du SARS-CoV-2, mais également dans le suivi en temps réel de la dynamique de la pandémie et de l’évolution de ce virus. Nous avons entrepris cette thèse afin d’évaluer comment ces outils de biologie moléculaire peuvent contribuer à l’étude et la surveillance du SARS-CoV-2, dans le cadre de trois études répondants à différents objectifs. Avec l’étude PhyloCoV, nous avons tout d’abord apporté une description précise de l’évolution de la diversité virale observée au cours de l’année 2020 en région Ile-de-France, grâce au séquençage de 736 génomes du SARS-CoV-2 provenant de patients et de personnels soignant des CHU Pitié-Salpêtrière et Bichat Claude-Bernard. Cette étude nous a également permis de développer une méthode de clustering phylogénétique permettant la détection des transmissions intra-hospitalières de la COVID-19. Ensuite, dans le cadre d’une étude observationnelle au sein du GH Sorbonne Université, nous avons estimé la fréquence et la mortalité associées aux transmissions nosocomiales du SARS-CoV-2. Entre septembre et novembre 2020, 209 cas de COVID-19 nosocomial ont été identifiés, représentant 13,9% des patients hospitalisés infectés par le SARS-CoV-2 et associés à une mortalité de 31%. Le séquençage des génomes viraux a permis de réfuter près d’un tiers des transmissions nosocomiales et de révéler de précieuses informations sur les voies de transmission au sein des services hospitaliers. Finalement, avec l’étude COCOPREV, nous avons étudié l’évolution du génome du SARS-CoV-2 au cours de l’infection chez des patients traités par des anticorps monoclonaux, majoritairement immunodéprimés. Plusieurs mutations de résistance émergent dans la protéine SPIKE sous les trois traitements étudiés. Les patients traités avec du Tixagevimab/Cilgavimab présentent un risque 5 fois plus élevé de développer des mutations au niveau des résidus R346 et K444. A la différence des autres mutations retrouvées, les substitutions R346 et K444 ont plusieurs fois émergé dans différents variants grâce à leur impact sur le fitness du SARS-CoV-2. Elles ont finalement été sélectionnées par les variants BQ.1 et XBB, variants actuellement majoritaires. En conclusion, nous avons démontré l’utilité des outils de biologie moléculaire dans la surveillance de la transmission du SARS-CoV-2 dans les hôpitaux et dans la population en général, ainsi que dans l'identification de mutations de résistance émergentes chez des patients traités par des anticorps monoclonaux. Ces outils continueront très probablement d'être utilisés dans le cadre de la pandémie de COVID-19 mais également dans la surveillance de l’émergence et de la propagation d’autres virus
From the onset of the COVID-19 pandemic, molecular biology tools for detection and analysis of the SARS-CoV-2 genome were developed and deployed on an unprecedented scale. PCR techniques have been used to diagnose millions of people on a daily basis, while the democratization of next-generation sequencing (NGS) has enabled the rapid generation of hundreds of thousands of viral genomes. These tools have been a major source of information in the study and understanding of the pathophysiology of SARS-CoV-2, but also in the real-time monitoring of the dynamics of the pandemic and the evolution of this virus. We undertook this thesis to evaluate how these molecular biology tools can contribute to the study and surveillance of SARS-CoV-2, in three studies with different objectives. With the PhyloCoV study, we first provided a precise description of the evolution of viral diversity observed during the year 2020 in the Ile-de-France area, thanks to the sequencing of 736 SARS-CoV-2 genomes from patients and healthcare workers of the Pitié-Salpêtrière and Bichat Claude-Bernard University Hospital. This study also allowed us to develop a phylogenetic clustering method allowing the detection of intra-hospital transmission of COVID-19. Then, in the framework of an observational study within the GH Sorbonne Université, we estimated the frequency and mortality associated with nosocomial transmissions of SARS-CoV-2. Between September and November 2020, 209 cases of nosocomial COVID-19 were identified, representing 13.9% of hospitalized patients infected with SARS-CoV-2 and associated with a mortality of 31%. Sequencing of the viral genomes disproved nearly one third of nosocomial transmissions and revealed valuable information about transmission routes within hospital wards. Finally, with the COCOPREV study, we studied the evolution of the SARS-CoV-2 genome during infection in patients treated with monoclonal antibodies, mostly immunocompromised. Several resistance mutations emerge in the SPIKE protein under the three treatments studied. Patients treated with Tixagevimab/Cilgavimab had a 5-fold increased risk of developing mutations at residues R346 and K444. Unlike other mutations found, R346 and K444 substitutions have repeatedly emerged in different variants due to their impact on SARS-CoV-2 fitness. They were finally selected by the currently dominant BQ.1 and XBB variants. In conclusion, we have demonstrated the utility of molecular biology tools in monitoring SARS-CoV-2 transmission in hospitals and the general population, as well as in identifying emerging resistance mutations in patients treated with monoclonal antibodies. These tools will most likely continue to be used in the context of the COVID-19 pandemic but also in monitoring the emergence and spread of other viruses

Le virus du syndrome reproducteur et respiratoire porcin (VSRRP) est un pathogène important, entrainant des pertes économiques de 130 millions de dollars annuellement au Canada. La surveillance est effectuée par séquençage Sanger du gène ORF5 mais nous croyons que le séquençage du génome entier (SGE) du VSRRP permettrait une meilleure surveillance épidémiologique comparé au séquençage du gène ORF5. Pour développer une méthode efficace de SGE du VSRRP, 149 échantillons (sérums, poumons, tissus, autres) d’animaux malades ou récoltés pour fin de surveillance ont été analysés. L'ARN viral a été concentré par enrichissement d'ARN à queue poly (A) et le séquençage effectué sur une plateforme Illumina. Le SGE a été efficace dans 67,11% des échantillons, réussissant dans certains échantillons de poumons et de sérums possédant une valeur de quantification (Cq) du virus par RTqPCR jusqu’à 26,50 et 34.13, respectivement. La méthodologie développée de SGE du VSRRP a été 4650 fois plus sensible que les méthodes décrites précédemment. Pour quantifier l’impact du SGE, 88 échantillons (dont le SGE a réussi) ont été utilisés pour comparer le SGE au séquençageORF5. Deux génomes de VSRRP différents ont été trouvés dans quatre échantillons différents (taux de coinfection de 4,55%). Six génomes de VSRRP (6,52% des souches) ont été classés différemment par rapport à la classification ORF5. Ainsi, le SGE du VSRRP a permis une meilleure caractérisation de 9,10% des échantillons VSRRP positifs comparé au séquençage ORF5. Donc, le SGE du VSRRP est à la fois sensible et plus précis que la classification par l’ORF5.
Porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) is an important pathogen, costing over 130 million dollars annually in Canada. Surveillance is done by Sanger sequencing of the ORF5 gene, but we hypothesized that whole genome sequencing (WGS) of PRRSV genome will allow a better epidemiological monitoring of PRRSV compared to ORF5 gene sequencing. To develop an efficient method of PRRSV WGS, 149 PRRSV samples (sera, lungs, pool of tissues and others) collected for surveillance or from sick animals were tested. Viral RNA was concentrated using a poly(A) tailed RNA enrichment method, and sequencing was done on an Illumina platform. WGS was successful in 67.11% of cases. WGS was successful in some tissues and lungs samples with RT-qPCR cycle quantification (Cq) values up to 26.50, and in some sera with Cq value up to 34.13. The developed WGS methodology was 4650 times more sensitive for PRRSV WGS than previously described methods. To quantify the impact of WGS, 88 successful samples for the WGS of PRRSV were used to compare efficiency of WGS and ORF5 sequencing. Two different full-length genomes of PRRSV were found in four of those samples (coinfection rate of 4.55%). Six full-length PRRSV genomes (6.52% of PRRSV strains) were found to cluster differently compared to ORF5 sequencing. WGS of PRRSV also enabled a better classification or characterisation of 9.10% of the PRRSV infected samples compared to ORF5 sequencing. Thus, WGS can be both sensitive and more accurate then ORF5 classification for the characterisation of PRRSV strains.