Genomics of "chlamydia"-related bacteria

AbstractThe Chlamydiales order is an important bacterial phylum that comprises some of the most successful human pathogens such as Chlamydia trachomatis, the leading infectious cause of blindness worldwide. Since some years, several new bacteria related to Chlamydia have been discovered in clinical or environmental samples and might represent emerging pathogens. The genome sequencing of classical Chlamydia has brought invaluable information on these obligate intracellular bacteria otherwise difficult to study due to the lack of tools to perform basic genetic manipulation. The recent emergence of high-throughput sequencing technologies yielding millions of reads in a short time lowered the costs of genome sequencing and thus represented a unique opportunity to study Chlamydia-re\ated bacteria. Based on the sequencing and the analysis of Chlamydiales genomes, this thesis provides significant insights into the genetic determinants of the intracellular lifestyle, the pathogenicity, the metabolism and the evolution of Chlamydia-related bacteria. A first approach showed the efficacy of rapid sequencing coupled to proteomics to identify immunogenic proteins. This method, particularly useful for an emerging pathogen such as Parachlamydia acanthamoebae, enabled us to discover good candidates for the development of diagnostic tools that would permit to evaluate at larger scale the role of this bacterium in disease. Second, the complete genome of Waddlia chondrophila, a potential agent of miscarriage, encodes numerous virulence factors to manipulate its host cell and resist to environmental stresses. The reconstruction of metabolic pathways showed that the bacterium possesses extensive capabilities compared to related organisms. However, it is still incapable of synthesizing some essential components and thus has to import them from its host. Third, the genome comparison of Protochlamydia naegleriophila to its closest known relative Protochlamydia amoebophila revealed a particular evolutionary dynamic with the occurrence of an unexpected genome rearrangement. Fourth, a phylogenetic analysis of P. acanthamoebae and Legionella drancourtii identified several genes probably exchanged by horizontal gene transfer with other intracellular bacteria that might occur within their amoebal host. These genes often encode mechanisms for resistance to metal or toxic compounds. As a whole, the analysis of the different genomes enabled us to highlight a large diversity in size, GC percentage, repeat content as well as plasmid organization. The abundant genomic data obtained during this thesis have a wide impact since they provide the necessary bases for detailed investigations on countless aspects of the biology and the evolution of Chlamydia-related bacteria, whether in wet lab or by bioinformatical analyses.RésuméL'ordre des Chlamydiales est un important phylum bactérien qui comprend de nombreuses espèces pathogènes pour l'homme et les animaux, dont Chlamydia trachomatis, responsable du trachome, la cause majeure de cécité d'origine infectieuse à travers le monde. Durant ces dernières décennies, de nombreuses bactéries apparentées aux Chlamydia ont été découvertes dans des échantillons environnementaux ou cliniques mais leur éventuel rôle pathogène dans le développement de maladies reste peu connu. Ces bactéries sont des intracellulaires obligatoires car elles ont besoin d'une cellule hôte pour se multiplier, ce qui rend leur étude particulièrement difficile. Le développement de nouvelles technologies permettant de séquencer le génome d'un organisme rapidement et à moindre coût ainsi que l'essor des méthodes d'analyse s'y rapportant représentent une opportunité exceptionnelle d'étudier ces organismes. Dans ce contexte, cette thèse démontre l'utilité de la génomique pour développer de nouveaux outils diagnostiques ainsi que pour étudier le métabolisme de ces bactéries, leurs facteurs de virulence et leur évolution.Ainsi, une première approche a illustré l'utilité d'un séquençage rapide pour obtenir les informations nécessaires à l'identification de protéines qui sont reconnues par des anticorps humains ou animaux. Cette méthode, particulièrement utile pour un pathogène émergent tel que Parachlamydia acanthamoebae, a permis de découvrir de bons candidats pour le développement d'un outil diagnostique qui permettrait d'évaluer à plus large échelle le rôle de cette bactérie notamment dans la pneumonie. L'analyse du contenu génique de Waddlia chondrophila, un autre germe qui pourrait être impliqué dans les avortements et tes fausses-couches, a en outre mis en évidence la présence de nombreux facteurs connus qui lui permettent de manipuler son hôte. Cette bactérie possède de plus grandes capacités métaboliques que les autres Chlamydia, mais elle est incapable de synthétiser certains composants et doit donc les importer de son hôte pour subvenir à ses besoins. La comparaison du génome de Protochlamydia naegleriophila à son plus proche parent, Protochlamydia amoebophila, a dévoilé une évolution dynamique particulière avec l'occurrence d'un réarrangement majeur inattendu après la séparation de ces deux espèces. En outre, ces études ont montré l'occurrence de plusieurs transferts de gène avec d'autres organismes plus éloignés, notamment d'autres intracellulaires d'amibes, souvent pour l'acquisition de mécanismes de résistances à des composés toxiques. Les données génomiques acquises durant ce travail posent les fondements nécessaires a de nombreuses analyses qui permettront progressivement de mieux comprendre de nombreux aspects de ces bactéries fascinantes.

Pacemakers and magnetic resonance imaging: Current status and survey in Switzerland.

Electromagnetic fields arising from magnetic resonance imaging (MRI) can cause various clinically relevant functional disturbances in patients with cardiac pacemakers. Consequently, an implanted pacemaker is generally considered a contraindication for an MRI scan. With approximately 60 million MRI scans performed worldwide per year, MRI may be indicated for an estimated majority of pacemaker patients during the lifetime of their pacemakers. The availability of MR conditional pacemakers with CE labelling is of particular advantage since they allow the safe use of pacemakers in MRI. In this article the current state of knowledge on pacemakers and MR imaging is discussed. We present the results of a survey conducted among Swiss radiologists to assess current practice in patients with pacemakers.

The health status of children without a resident permit consulting the Children's Hospital of Lausanne

Rapport de synthèseObjectif: Evaluer les données sociales, économiques et médicales concernant les enfants sans permis de séjour pris en charge à l'Hôpital de l'Enfance afin de pouvoir mieux comprendre leurs besoins spécifiques.Conclusions: La majorité des enfants ayant participé à l'étude sont originaires d'Amérique Latine et vivent dans des conditions de vie très précaires. Leur état de santé global est satisfaisant et la plupart bénéficient d'un suivi médical régulier. La prévention ciblée sur une meilleure hygiène de vie est particulièrement importante en raison de l'incidence élevée de sur poids et d'obésité dans cette population. Ce qui est connu et ce que l'étude apporte de nouveau: Cette étude est la 1ère qui analyse la situation socio-économique et l'état de santé d'enfants sans?papiers en Suisse. Les points forts de cette étude sont son caractère prospectif et le suivi de plus de la moitié de ces enfants à 1 an malgré une population particulièrement vulnérable et difficile à monitorer.Méthode: Etude exploratoire prospective par le biais d'un questionnaire incluant des données socio-démographiques, médicales et scolaires de 103 enfants sans permis de séjour ayant consulté pour la 1ère fois l'Hôpital de l'Enfance entre août 2003 et mars 2006. Ces enfants étaient ensuite reconvoqués pour une deuxième consultation 1 année plus tard afin d'obtenir un suivi médical.Résultats principaux: 87% des enfants sont originaires d'Amérique Latine, 36% ont moins de 2 ans. Cette population vit dans des conditions précaires avec un revenu familial sous le seuil de pauvreté (89% des familles vivent avec moins de 3100.- CHF/mois). Les raisons principales de consultation étaient des maladies infectieuses, un bilan de santé demandé par l'école ou un contrôle du nourrisson. La plupart des enfants étaient en bonne santé ou présentaient les mêmes pathologies retrouvées chez des enfants d'un âge similaire. 13% des enfants entre 2 et 16 ans sont obèses et 27% souffrent de surpoids. Tous les enfants en âge d'être scolarisés fréquentent l'école dans l'année suivant le 1er contrôle médical et 48% sont assurés auprès d'une assurance maladie.Biais: Au contrôle medical à 1 an, nous n'avions pas de donnée supplémentaire concernant 43% des enfants qui avaient été perdus de vue (courrier envoyé revenu en retour).

Biological embedding of early life exposures and disease risk in humans: a role for DNA methylation.

BACKGROUND: Following wider acceptance of "the thrifty phenotype" hypothesis and the convincing evidence that early life exposures can influence adult health even decades after the exposure, much interest has been placed on the mechanisms through which early life exposures become biologically embedded. METHODS: In this review, we summarize the current literature regarding biological embedding of early life experiences. To this end we conducted a literature search to identify studies investigating early life exposures in relation to DNA methylation changes. In addition, we summarize the challenges faced in investigations of epigenetic effects, stemming from the peculiarities of this emergent and complex field. A proper systematic review and meta-analyses were not feasible given the nature of the evidence. RESULTS: We identified 7 studies on early life socioeconomic circumstances, 10 studies on childhood obesity, and 6 studies on early life nutrition all relating to DNA methylation changes that met the stipulated inclusion criteria. The pool of evidence gathered, albeit small, favours a role of epigenetics and DNA methylation in biological embedding, but replication of findings, multiple comparison corrections, publication bias, and causality are concerns remaining to be addressed in future investigations. CONCLUSIONS: Based on these results, we hypothesize that epigenetics, in particular DNA methylation, is a plausible mechanism through which early life exposures are biologically embedded. This review describes the current status of the field and acts as a stepping stone for future, better designed investigations on how early life exposures might become biologically embedded through epigenetic effects. This article is protected by copyright. All rights reserved.

Diagnostic value of soluble CD14 subtype (sCD14-ST) presepsin for the postmortem diagnosis of sepsis-related fatalities.

The first aim of this study was to assess the diagnostic performance of presepsin (sCD14-ST) in postmortem serum from femoral blood compared to procalcitonin (PCT) to detect sepsis-related fatalities. The second aim was to compare sCD14-ST levels found in postmortem serum to the values in pericardial fluid to investigate the usefulness of the latter as an alternative biological fluid. Two study groups were formed, a sepsis-related fatalities group and a control group. Radiology (unenhanced CT scans and postmortem angiographies), autopsies, histology, neuropathology, and toxicology as well as other postmortem biochemistry investigations were performed in all cases. Microbiological investigations on right cardiac blood were carried out exclusively in septic cases. The results of this study indicated that postmortem serum PCT and sCD14-ST levels, individually considered, allowed septic cases to be identified. Even though increases in both PCT and sCD14-ST concentrations were observed in the control cases, coherent PCT and sCD14-ST results in cases with suspected sepsis allowed the diagnosis to be confirmed. Conversely, no relevant correlation was identified between postmortem serum and pericardial fluid sCD14-ST levels in either the septic or control groups.

Biology and pathogenicity of "Chlamydia"- related organisms

Abstract : This thesis investigates the pathogenicity and biology of Parachlamydia acanthamoebae and other obligate intracellular bacteria related to chlamydiae. All these Chlamydia-like organisms replicate in amoebae. Some evolved to resist to macrophages and represent possible new agents of respiratory tract infection. Using serological and molecular approaches, we showed that Parachlamydia acanthameobae likely plays a role as an etiological agent of pneumonia [1,2]. We also showed that Parachlamydia was able to enter and survive within pneumocytes and lung fibroblasts [3]. Moreover, we developed an animal model of lung infection in mice, which fulfilled the third and fourth Koch postulate [4]. Given the likely role of Parachlamydia in pneumonia, we studied its antibiotic susceptibility. We showed that Chlamydia-related organisms were resistant to quinolones, mainly due to mutations in the QRDR of gyrA [5]. To have tools to investigate the role of other Chlamydia-related bacteria in pneumonia, we developed immunofluorescence assays and assessed the rate of serological cross-reactivity between all these Chlamydia-related bacteria [6]. We also developed new diagnostic specific PCRs [2,7] and sequenced additional genes that are useful for both taxonomic and diagnostic purposes [8]. Then, we applied these serological and molecular approaches to patients with and without respiratory tract infections. This led to the identification of a possible role of Protochlamydia naegleriophila [7] and of Waddlia chondrophila in pneumonia [1]. A significant part of the thesis also investigated interactions of Parachlamydia with macrophages [9] and the host range of Chlamydia-related bacteria [10]. In conclusion, there are growing body of evidence supporting the role of Chlamydia-like organisms as agents of pneumonia. Further studies are needed to precise their pathogenic role in this setting. The diagnostic tools developed during this thesis will be useful to investigate the role of these strict intracellular bacteria in other diseases in both humans and animals [11,12]. Résumé : Le but de cette thèse est de déterminer le rôle pathogène de Parachlamydia et des bactéries apparentées aux Chlamydia ainsi que d'étudier leur biologie. Parachlamydia acanthamoebae est une bactérie intracellulaire apparentée aux Chlamydia, et qui est résistante non seulement aux amibes mais aussi aux macrophages. Par une approche sérologique et moléculaire, nous avons montré que les bactéries apparentées aux Chlamydia jouent probablement un rôle comme agent de pneumonie [1,2]. De plus, nous avons démontré que P. acanthameobae est capable d'entrer et de survivre dans les pneumocytes et fibroblastes pulmonaires [3]. Nous avons ensuite développé un modèle animal remplissant les troisième et quatrième postulats de Koch [4]. Nous avons aussi démontré que les bactéries apparentées aux Chlamydia sont résistantes aux quinolones, en raison de mutations dans la région QRDR de gyrA [5]. Afin de mieux déterminer le rôle pathogène de ces bactéries, nous avons mis au point des techniques d' immunofluorescence et déterminé la cross-réaction sérologique entre les différentes bactéries apparentées aux Chlamydia [6]. Différentes PCR diagnostiques ont aussi été développées [2,7] et des gènes supplémentaires ont été séquencés, qui seront utiles à la taxonomie ainsi qu'au développement de nouvelles méthodes diagnostiques [8]. Ces méthodes ont été appliquées à des échantillons provenant de patient avec ou sans pneumonie et ont permis l'identification du possible rôle pathogène de Protochlamydia naegleriophila [7] et de Waddlia chondrophila [1]. L'interaction de Parachlamydia avec les macrophages [9] et la permissivité de différentes cellules aux bactéries apparentées aux Chlamydia [10] ont également été étudiés dans le cadre de cette thèse. En conclusion, plusieurs nouveaux éléments viennent renforcer l'hypothèse que les bactéries apparentées aux Chlamydia sont des agents de pneumonies. Cependant, d'autres études doivent être menées pour confirmer leur rôle dans cette maladie. Les méthodes diagnostiques développées ici seront très utiles pour déterminer le rôle pathogène de ces bactéries chez les humains et animaux [11,12]

Sleep deprivation induces transcriptional modifications of genes related to astrocyte-neuron lactate shuttle in astrocytes

Astrocytes play a key role in the neurometabolic coupling through the glycogen metabolism and the ''Astrocyte-Neuron Lactate Shuttle'' (ANLS). We previously reported that brain glycogen metabolism was affected by sleep deprivation (SD). Therefore, it is of prime interest to determine if a similar sleep loss also affects the ANLS functioning in astrocytes. To address this issue, we sleep deprived transgenic mice expressing the GFP under the control of the GFAP promoter and in which astrocytes can be isolated by FACS. The levels of expression of genes related to ANLS were assessed by qRT-PCR in the GFP-positive cells (GFPþ). The FVB/NTg( GFAP-GFP)Mes14/j mice were weaned at P20-P21 and underwent an instrumental 6 h SD at P23-P27. The SD was realized using the ''CaResS'' device which has been designed to minimize stress during SD. Control group corresponds to undisturbed mice. At the end of SD, mice were sacrificed and their cerebral cortex was rapidly dissected, cut in small pieces and enzymatically digested. After cell dissociation, GFPþ and GFP- cells were sorted by FACS and treated for RNA extraction. A quantitative RTPCR was realized using specific probes against different genes involved in ANLS. Results indicate that genes encoding the LDHb, the GLT1, the alpha2 subunit of the Na/KATPase pump as well as the GLUT1, were significantly increased in the GFPþ cells from SD mice. No significant change was observed in the GFP- cells from the same group. These results indicate that this approach is suitable to determine the transcriptional signature of SD in glial cells from juvenile animals. They also indicate that sleep loss induces transcriptional changes of genes involved in ANLS specifically in astrocytes. This could suggest that an adaptation of the ANLS at the transcriptional levels exists in pathophysiological conditions where neuronal activity is enhanced.

Construction and Quantitative Evaluation of a Dual Specific Promoter System for Monitoring the Expression Status of Stra8 and c-kit Genes.

Applications of genetic constructs with multiple promoters, which are fused with reporter genes and simultaneous monitoring of various events in cells, have gained special attention in recent years. Lentiviral vectors, with their distinctive characteristics, have been considered to monitor the developmental changes of cells in vitro. In this study, we constructed a novel lentiviral vector (FUM-M), containing two germ cell-specific promoters (Stra8 and c-kit), fused with ZsGreen and DsRed2 reporter genes, and evaluated its efficiency in different cells following treatments with retinoic acid and DMSO. Several cell lines (P19, GC-1 spg and HEK293T) were transduced with this vector, and functional capabilities of the promoters were verified by flow cytometry and quantitative RT-PCR. Our results indicate that FUM-M shows dynamic behavior in the presence and absence of extrinsic factors. A correlation was also observed between the function of promoters, present in the lentiviral construct and the endogenous level of the Stra8 and c-kit mRNAs in the cells. In conclusion, we recommend this strategy, which needs further optimization of the constructs, as a beneficial and practical way to screen chemical inducers involved in cellular differentiation toward germ-like cells.

Genotype-phenotype correlation of age-related macular degeneration : influence of complement factor H polymorphism

RAPPORT DE SYNTHESE La dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) est une maladie très fréquente qui représente la cause principale de cécité légale chez les sujets de plus de 50 ans en Occident. Bien que l'étiologie exacte de cette affection ne soit pas complètement connue, des facteurs environnementaux et génétiques influencent sa survenue et son évolution. A ce sujet, de récentes recherches ont notamment montré une association marquée à une variante du gène CFH, Y402H. Nous ignorons toutefois si le polymorphisme Y402H est associé à un phénotype particulier de la maladie. Cette étude a pour but d'établir si cette variante du gène CFH est associée à certaines caractéristiques phénotypiques précoces. L'étude porte sur quatre cent vingt patients atteints de DMLA qui ont été phénotypés sur la base de photographie du fond d'oeil (International Classification and Grading system for age- related macular degeneration) et génotypés à partir d'ADN leucocytaire à la recherche de la variante Y402H du gène CFH. Ces données ont ensuite fait l'objet d'une analyse statistique de l'association génotype-phénotype (le génotype de 50 sujets-contrôle a été utilisé pour confirmer l'association du polymorphisme avec la DMLA). Les résultats obtenus, corrigés pour l'âge et le sexe, montrent un odds ratio (OR) de développer une DMLA de 2.95 en présence d'au moins un allèle à risque C et de 9.05 pour les homozygotes CC. Par contre, aucune influence n'est observée sur les stades de la maladie (précoce-tardif)? Une association significative entre le génotype CC et la présence de druses périphériques (p=0.028), ainsi que la localisation centrale des druses (p=0,049) a été mise en évidence. Aucune autre tendance n'a été dégagée concernant les critères restants (taille, surface totale recouverte, localisation nasale des druses) ou les changements pigmentaires. Cette étude a permis de confirmer l'association entre la variante Y4G2H et la DMLA dans la population suisse et de conclure que la variante Y402H du gène CFH présente une association géno-phénotypique pour certaines caractéristiques des druses. Il est probable que d'autres facteurs génétiques encore influencent le phénotype de la DMLA. De nouvelles recherches seront nécessaires pour préciser l'influence de ces autres facteurs génétiques ou environnementaux, en vue d'une meilleure compréhension de la pathogenèse de cette affection, et pour développer des mesures thérapeutiques et prophylactiques adaptées.