Résumé : La tuberculose, maladie très ancienne, est plus que jamais présentée sur la scène sanitaire mondiale avec 9 millions de nouveaux cas par an. Cette maladie, qui demeure une cause majeure de mortalité, est un des problèmes les plus difficiles à résoudre en santé publique et à échelle internationale. Les diverses programmes de lutte, lancés par l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS), pour prévenir et garantir la guérison des patients tuberculeux, se heurtent à des difficultés qui hypothèquent leur efficacité. En effet, l'expansion du virus de rinimunodéficience humaine (VIII) et son influence néfaste sur la susceptibilité à la tuberculose, l'accroissement rapide de la tuberculose multirésistante, la pauvreté ainsi que la croissance démographique, sont un ensemble de facteurs préjudiciables à l'application des mesures préventives et curatives. Les contextes économiques difficiles conduisant indubitablement au cumul de ces facteurs, ont fait une césure entre les pays riches et les pays pauvres quant à l'incidence et la révolution de la tuberculose à échelle mondiale. Pour atténuer la disparité des résultats des luttes antituberculeuses, les méthodologies employées en épidémiologie de la tuberculose doivent s'inscrire dans une démarche d'efficacité. Les marqueurs moléculaires, indispensables à l'identification et à la classification des souches appartenant au complexe Mycobacterium tuberculosis (MTC) ont chacun des potentialités qui leur sont propres dont il convient de cerner pour une utilisation adéquate dans les études épidémiologiques et phylogénétiques. Le but de cette thèse consiste à extraire des connaissances nouvelles des résultats de génotypage stockées dans les bases de données, connaissances relatives au polymorphisme du support génomique pour estimer la contribution de chaque marqueur dans la classification de MTC. Le recours à différentes méthodes de reconstruction phylogénétique et de modélisation des données fut indispensable. A la lumière des résultats obtenus, cette thèse propose une nouvelle méthodologie de classification, pour rétablissement d'une phylogéographie robuste de MTC en relation avec l'histoire des migrations humaines qui aurait débutée en Afrique subsaharienne. Chaque méthode de génotypage ayant une efficience et un cout propres, qu'il convient de mesurer par rapport aux moyens disponibles et aux résultats escomptes, il est donc intéressant de renforcer la connaissance des marqueurs et de proposer différentes alternatives menant à la classification des mycobactéries. Ainsi, les résultats obtenus dans cette thèse apportent plus de cohérence aux solutions proposées pour la caractérisation des clones de MTC circulant dans le monde.
Tuberculosis, very old disease, is more than ever presented on the global health scene with 9 million new cases per year. This disease, which remains a major cause of mortality is one of the most intractable public health and international issues. The various control programs, launched by the World Health Organization (WHO) to prevent and guarantee the cure of tuberculosis patients face difficulties that undermine their effectiveness. Indeed, the expansion of human virus rinimunodéficience (VIII) and its negative influence on susceptibility to tuberculosis, the rapid growth of multidrug-resistant tuberculosis, poverty and population growth, are a set of factors detrimental to application of preventive and curative measures. The difficult economic circumstances undoubtedly leading to accumulation of these factors have a break between rich and poor countries about the impact and the revolution of tuberculosis worldwide. To address the disparity of the results of tuberculosis struggles, the methodologies used in epidemiology of tuberculosis must be part of a process efficiency. Molecular indispensable to the identification and classification of strains belonging to the Mycobacterium tuberculosis complex (MTC) markers each have their own potentials that need to be identified for proper use in epidemiological and phylogenetic studies. The purpose of this thesis is to extract new knowledge of the results of genotyping data stored in databases, knowledge of the polymorphism of genomic carrier to estimate the contribution of each marker in the classification of TCM. The use of different methods of phylogenetic reconstruction and modeling data was essential. In light of the results obtained, the thesis proposes a new classification methodology for a robust recovery phylogeography of TCM in connection with the history of human migration have started in sub-Saharan Africa. Each genotyping method with cost efficiency and equity, should be measured in relation to the resources available and discounts results, it is interesting to strengthen the knowledge of markers and propose alternatives leading to the classification of mycobacteria. Thus, the results obtained in this thesis bring more coherence to the proposed characterization of clones MTC circulating worldwide solutions.

http://www.theses.fr/2012AGUY0518/document

Résumé : Ce travail de thèse intitulé «Evaluation de marqueurs génétiques du complexe Mycobacterium tuberculosis combinée à l'utilisation d'outils bioinformatiques: apport en épidémiologie et phylogénie de la tuberculose» a consisté en la sélection et l'évaluation de marqueurs minisatellites dans le cadre d'études épidémiologiques et phylogénétiques du bacille tuberculeux, Une première partie a ainsi porté sur l'épidémie de tuberculose en Guadeloupe, Martinique, et Guyane française ainsi que dans un pays continental à faible incidence de tuberculose, la Suède, Les résultats montrent les disparités existant entre les populations de patients tuberculeux des 3 départements français d'Amérique (DFA) ainsi que les similitudes génotypiques existant entre les bacilles tuberculeux. Par ailleurs le rôle majeur joué par les cas d'importation dans l'épidémie de tuberculose a été montré aussi bien dans les DFA qu'en Suède. Nous nous sommes ensuite intéressés à une utilisation optimale des minisatellites pour une meilleure discrimination de la famille génotypique émergeante « Beijing» circulant au Japon (Osaka, Kobe et Okinawa), ainsi qu'en Russie. Nous avons constaté le faible pouvoir discriminant du format classique 12-locus MIRU (Mycobacterial lnterspersed Repetitive Units) et proposons plusieurs nouvelles stratégies de typage basées plusieurs marqueurs minisatellites incluant certains locus hypervariables. Enfin, dans un troisième volet, nous avons étudié la diversité génétique des bacilles tuberculeux circulant actuellement dans la Caraïbe. laquelle semble refléter le passé historique très particulier de cette zone géographique au croisement d'une multitude de peuplements.
This thesis entitled "Evaluation of genetic markers of Mycobacterium tuberculosis combined with the use of bioinformatics tools: input for epidemiology and phylogeny of tuberculosis" deals with the selection and evaluation of minisatellite markers in the context of epidemiological and phylogenetic studies of the tubercle bacillus M. tuberculosis. The first part of the present work has focused on the epidemic of tuberculosis in Guadeloupe, Martinique and French Guiana as well as in a low incidence continental country, i.e Sweden. The results show differences between populations of TB patients in the three French Departments of America and similarities between the genotypes of the circulating tubercle bacilli Moreover, results highlight the important role played by imported cases for TB epidemic the three French departments of America and Sweden. ln a second part, minisatellite markers have been evaluated for a better discrimination of strains of the emerging genotype "Beijing" circulating in Japan (Osaka, Kobe and Okinawa), and Russia. A low discriminatory power of classical format 12-locus MIRU (Mycobacterial lnterspersed Repetitive Units) was observed and new combinations of minisatellites have also been proposed including hypervariable locus. Finally, the genetic diversity of tubercle bacilli circulating in the Caribbean was investigated which currently seem to reflect historical past of this very special region at the intersection of a multitude of cultures and peoples.

http://www.theses.fr/2011AGUY0427/document

Résumé : La tuberculose (TB), maladie infectieuse contagieuse, est causée par une mycobactérie appartenant au complexe Mycobacterium tuberculosis (MTBC). Malgré de nombreuses campagnes de vaccination par le BCG (Bacilles de Calmette et Guérin) et les traitements antituberculeux, on observe une réémergence de la maladie depuis les années 80. Ce bouleversement s’explique par la coïnfection avec le virus du VIH/SIDA, la désorganisation des systèmes de santé et par l’apparition des bactéries résistantes aux principaux antibiotiques antituberculeux. Dans ce contexte une meilleure connaissance des mouvements et de l’évolution des clones circulants du bacille tuberculeux permettrait de détecter plus rapidement et de façon plus pertinente l’émergence d’épidémies. Le contrôle et la surveillance de la maladie représentent des moyens essentiels pour lutter contre l’expansion mondiale de la tuberculose. C’est ainsi que l’unité de la Tuberculose et des Mycobactéries de l’Institut Pasteur de la Guadeloupe (IPG) a mis en place une base de données de profils génotypiques pour l’étude de l’épidémiologie globale de la tuberculose. Dans le cadre de cette thèse, nous décrirons les méthodes de bioinformatique qui ont été utilisées pour la gestion et l’exploitation de la 6ème version (SITVIT2) de cette base de données des génotypes pour mieux comprendre l’évolution et la dissémination mondiale du bacille tuberculeux. Cette base intègre aussi plusieurs marqueurs moléculaires tels que les MIRU-VNTRs (« mycobacterial interspersed repetitive units-variable number of tandem repeats ») et le Spoligotype43 servant à mieux décrire et identifier les familles de profils génotypiques du MTBC. La banque de données SITVIT2 ne cesse d’évoluer, et elle contient actuellement des informations épidémiologiques sur 111 635 isolats cliniques. Cette base de données est consultable en ligne à l’adresse suivante : http://www.pasteur-guadeloupe.fr:8081/SITVIT2/. Nous avons également réalisé une base de données nommée SITVITBovis qui est dédiée à la tuberculose bovine. Cette base de données sera accessible à l’adresse : http://www.pasteur-guadeloupe.fr:8081/SITVIT_Bovis/. Parallèlement au développement et à la gestion des bases de données, ce travail de thèse s’est appuyé sur plusieurs études épidémiologiques et phylogéographiques mettant en corrélation les données disponibles sur la résistance aux médicaments ou les caractéristiques démographiques (dont le sexe, l’âge, le statut VIH, et l’origine du patient). Notre initiative de recherche permet ainsi d’améliorer la caractérisation phylogénétique détaillée des lignées du MTBC, ainsi que l’épidémiologie des clones en circulation, afin d’élaborer une cartographie géographique des isolats cliniques prédominants pour les bacilles tuberculeux principalement impliqués dans la maladie, à l’échelle nationale, régionale et mondiale. La superposition ultérieure de ces cartes avec des données sociopolitiques, économiques et démographiques obtenues auprès de Systèmes d’information géographique (SIG) ont permis de dresser un portrait précis des disparités actuelles par pays ou sous-région. Cette thèse représente une importante collaboration avec plusieurs équipes de chercheurs travaillant également dans le domaine de l’épidémiologie moléculaire de la tuberculose. L’objectif à long terme de ce travail, est d’optimiser la structure de la base, et de pérenniser l’enrichissement de celle-ci (notamment par l’automatisation et la facilité de la saisie de données). Une représentation optimale et une meilleure accessibilité des données de la base conforteraient les efforts faits pour le contrôle et la surveillance de la TB dans monde.
Tuberculosis (TB) is a contagious infectious disease caused by mycobacteria belonging to the Mycobacterium tuberculosis complex (MTBC). Despite numerous campaigns of vaccination by the BCG (Bacillus Calmette-Guérin) vaccine, and TB treatments, there was a resurgence of the disease since the 80s. This disruption is due to coinfection with HIV/AIDS, disorganization of health systems and the emergence of bacteria resistant to anti-TB drugs. In this context, a better understanding of the movements and changes of circulating clones of tubercle bacilli would detect faster and more relevant emerging epidemics. The control and monitoring of the disease are essential means to fight against the worldwide spread of tuberculosis. Thus the TB and Mycobacteria unit of the Pasteur Institute of Guadeloupe (IPG) has developed a database of genotypic profiles for the study of global epidemiology of tuberculosis.In this thesis, we discuss the Bioinformatical methods that have been used for the management and development of the 6th version (SITVIT2) of this database of genotypes to better understand the evolution and global dissemination of the tubercle bacillus. The database also includes several molecular markers such as MIRU-VNTRs (mycobacterial interspersed repetitive units- variable number of tandem repeats) and Spoligotype43 allowing a better description and identification of the families of genotypic profiles of Mycobacterium tuberculosis complex. SITVIT2 database is constantly evolving, and it currently contains epidemiological information on 111,635 clinical isolates. This database is available online at the following address: http://www.pasteur-guadeloupe.fr:8081/SITVIT2/. We also developed a database named "SITVITBovis", which is dedicated to bovine tuberculosis. This database will be accessible at: http://www.pasteur-guadeloupe.fr:8081/SITVIT_Bovis/.Alongside the development and management of databases, this work was based on several epidemiological and phylogeographic studies correlating data on drug resistance or demographic characteristics (including sex, age, HIV status, and the origin of the patient). Our research initiative is thus focused to further improve in depth phylogenetic characterization of MTBC lineages, as well as the epidemiological analysis of circulating clones to generate evidence-based geographical mapping of predominant clinical isolates of tubercle bacilli causing the bulk of the disease both at country and regional level. Further superposition of these maps with socio-political, economical and demographical available through Geographic Information Systems (GIS) allows to have a precise view of prevailing disparities at the level of country or sub-region. This thesis represents an important collaboration with several researchers teams also working in the field of molecular epidemiology of tuberculosis.The long-term goal of this work is to further optimize the database structure, and sustain enriching it (including automation and ease of data entry). Optimum performance and accessibility of data in the database would reinforce efforts to control and surveillance of TB in the world.

http://www.theses.fr/2014AGUY0791/document