Qu’apprend-on du génome de Legionella pneumophila ? What do we learn from the genome of Legionella pneumophila ?

Les légionelles sont des bactéries vivant en milieu aquatique et affectionnant particulièrement les eaux tièdes. Elles parasitent habituellement les amibes, protozoaires qui prolifèrent dans l’eau, mais sont également capables d’infecter l’homme par le biais d’aérosols. Les bactéries peuvent atteindre les alvéoles pulmonaires où elles sont phagocytées par les macrophages. Contrairement à d’autres bactéries qui sont tuées par ces macrophages, les légionelles sont capables de s’y multiplier et de les lyser, causant une pneumopathie grave. Malgré des avancées récentes sur la compréhension de la réplication et la virulence de Legionella, ce pathogène humain restait l’un des derniers dont la séquence génomique n’était pas encore déterminée. Afin d’élucider et caractériser les bases génétiques de la virulence de L. pneumophila, nous avons adopté une approche génomique en déterminant la séquence complète du génome de deux souches de L. pneumophila, responsables d’épidémies de légionellose en France [1]. Une troisième souche a été séquencée aux États-Unis [2]. Ces trois souches appartiennent au sérogroupe 1 qui est responsable de plus de 85 % des cas. La souche dite « Paris » est la seule souche endémique connue à ce jour : alors que les autres souches provoquent des cas dans une région limitée, la souche « Paris » est associée à des cas de légionellose partout en France et peut-être même en Europe [3]. Elle est ainsi responsable de 12,7 % des cas de légionellose en France et de 33 % des cas dans la région parisienne ; elle était notamment à l’origine de l’épidémie de l’hôpital Georges Pompidou. La deuxième souche étudiée dite « Lens » avait causé, entre novembre 2003 et janvier 2004, l’épidémie la plus importante connue en France avec 86 cas et 17 morts. La troisième souche est dérivée de la souche identifiée à Philadelphie lors de l’épidémie de 1976. L’analyse et la comparaison des génomes mettent en évidence une grande diversité et plasticité de l’espèce L. pneumophila et fournissent des bases pour comprendre la pathogénicité de Legionella, en particulier pour déchiffrer les interactions hôte-pathogène. Le génome de L. pneumophila consiste en un chromosome circulaire d’environ 3,7 Mb avec une composition de l’ADN en bases G-C de 38 %. Chacune des souches possède également un ou plusieurs plasmides. L’analyse des séquences prédit la présence d’environ 3 000 gènes dont 80 % codent pour des protéines possédant des homologues (orthologues) dans d’autres organismes. Certains de ces orthologues ont des fonctions connues (60 % des gènes), ce qui permet de prédire cette même fonction dans L. pneumophila. Le génome de Legionella reflète la co-évolution de cette bactérie avec des cellules eucaryotes comme les protozoaires dans l’eau et les macrophages pulmonaires lors de l’infection humaine. En effet, nous avons identifié 62 gènes codant pour des protéines ayant une similarité avec des protéines eucaryotes, plus qu’il n’en a jamais été décrit dans les génomes bactériens déjà séquencés. Beaucoup possèdent notamment des motifs d’interaction protéiques retrouvés essentiellement chez des eucaryotes. La présence de ces protéines suggère que Legionella est capable d’interagir avec son hôte et de moduler les fonctions de la cellule hôte pour les détourner à son avantage (Figure 2). Les protéines EnhC et LidL contiennent chacune un motif eucaryote Sel1 et interviennent respectivement dans l’invasion et le trafic intracellulaire [4, 5]. Trois autres protéines, avec des domaines Sel1, ont été identifiées par le séquençage et pourraient également intervenir dans des interactions hôte-pathogène. Pour survivre à l’ingestion par les macrophages, Legionella inhibe la fusion phagosome-lysosome et échappe ainsi à la dégradation par le lysosome. Puis elle survit et se réplique, protégée dans une vacuole dérivée du réticulum endoplasmique. La protéine …