Leptospires

Ce prélude non exhaustif permet de faire un état des lieux global des connaissances actuelles sur les leptospires, et est indispensable à la compréhension de ce travail de recherche.

Phylum

Les leptospires sont des bactéries appartenant au phylum Spirochaetes (morphologie spiralée), à la famille des Leptospiraceae et au genre Leptospira. Divergent vis-à-vis d’autres bactéries (Figure 12), ce phylum présente une forte diversité au sein de son groupe (Gupta et al., 2013). Leptospires 27 Figure 12. Arbre phylogénétique de la diversité des bactéries (tiré et adapté de Castelle et al., 2018). L’arbre a été calculé à l’aide d’un algorithme de vraisemblance maximale (RAxML avec modèle PROTCATLG) basé sur des séquences génomiques de protéines ribosomales (protéines ribosomales L2, L3, L4, L5, L6, L14, L15, L18, L22, L24, S3, S8 , S17 et S19).

L’alignement des protéines ribosomales concaténées a été construit comme décrit précédemment (Hug et al., 2016). Le phylum des spirochètes est divisé en quatre familles d’après les homologies des séquences du gène rrs codant l’ARN ribosomal 16S : Brachyspiraceae, Brevinemataceae, Leptospiraceae, Spirochaetaceae (Gupta et al., 2013). Au sein de ces différentes familles existent des genres bactériens particulièrement bien étudiés : les Treponema (Šmajs et al., 2018), les Borrelia (Barbour et al., 2017; Loh et al., 2016) et les Leptospira ; vecteurs de maladies chez l’homme (la syphilis via Treponema pallidum, la maladie de Lyme via Borrelia burgdorferi et la leptospirose via Leptospira). 28 Figure 13. Arbre phylogénétique des Spirochètes basé sur les séquences génétiques du gène rrs (Grupta et al., 2013). Les valeurs de bootstrap sont affichées au niveau des nœuds de branche. Les accolades permettent d’indiquer les différentes familles du phylum des Spirochètes. La souche type de l’espèce est signalée par le symbole T . Initialement scindé en 2 genres, Leptonema et Leptospira (Hovind-Hougen, 1979), la famille des Leptospiraceae comprend désormais 3 genres : Leptospira, Leptonema et Turneriella (Levett, 2005).

La distinction de ces genres bactériens s’effectue, entre autres, sur la comparaison de leur quantité en 29 bases GC de leur génome. Cette proportion est de 33-43% pour Leptospira, 53,6% pour Turneriella et 54% pour Leptonema (Stackebrandt et al., 2013; Yasuda et al., 1987). 2.2.Taxonomie et classification 

Classification phénotypique

Certaines caractéristiques phénotypiques des leptospires peuvent permettre leur identification par microscopie optique (Noguchi, 1919) telles qu’une grande mobilité ou la présence d’une extrémité en crochet (Bourhy et al., 2014). Dans un souci de clarté, la membrane externe des trois bactéries n’apparait pas. Chez S. thermophila, les endoflagelles se chevauchent contrairement à ceux de L.illini. Pour B. burgdorferi, l’endoflagelle s’enroule autour du corps cellulaire en formant un cordon. Les schémas gris permettent d’apprécier les dimensions relatives de chaque bactérie (20µm pour S. thermophila contre 10µm pour L. illini et B. burgdorferi) (Wirth 2016). Cependant, ces éléments étant partagés par d’autres genres bactériens, l’analyse génétique est dorénavant favorisée pour le classement des bactéries dans le genre Leptospira (Puche et al., 2018).

Au sein du genre Leptospira, quelques caractères phénotypiques peuvent permettre d’orienter l’identification entre les leptospires pathogènes et les non-pathogènes. Souvent de taille inférieure aux souches saprophytes, la taille des leptospires pathogènes est un premier indicateur, même si ce paramètre semble varier avec les conditions de culture (Satou et al., 2015). Figure 14. Schéma représentatif de divers spirochètes : Spirochaeta thermophila, Leptospira illini et Borrelia burgdorferi (respectivement de haut en bas) (Wirth 2016). 30 D’autres caractéristiques peuvent également aiguiller la distinction entre les deux catégories de leptospires : Tableau 8. Caractéristiques de leptospires pathogènes et saprophytes. Saprophytes Pathogènes Source Motilité + ++ Takabe et al. 2013 Croissance à 13°C + – Johnson and Harris, 1967 Temps de génération à 30°C 6-8 h 14-18 h Adler, 2015 Résistance à la 8-azaguanine + (225 μg/ml) – Johnson and Rogers, 1964 Toutefois, ces informations ne sont pas suffisantes pour préciser la nature pathogène d’une souche de leptospires, qui requière des tests de virulence chez l’animal. Des études récentes ont permis de mettre en évidence que des souches, initialement classées dans le groupe pathogène, n’étaient pas virulentes chez l’animal ; ce qui, d’un point de vue biologique, complique d’autant plus la distinction des différents groupes (Thibeaux et al., 2018b). 

Classification sérologique

La classification historique des leptospires est la sérologie (Ayral et al., 2015; Lau et al., 2012). Deux méthodes d’agglutination peuvent être utilisées : le CAAT et le MAT. L’identification par la méthode CAAT (cross agglutination adsorption test) repose sur l’utilisation de sérums de souris possédants des anticorps agglutinants spécifiques des sérovars de référence (Babudieri, 1971). Plus de 300 sérovars, regroupés en sérogroupes (Brenner et al., 1999; Pinna et al., 2018) ont pu être identifiés via cette méthode (Picardeau, 2017), dont une majorité d’espèces pathogènes (Bharti et al., 2003).

La liste de sérovars est continuellement mise à jour (Kmety and Dikken, 1993). Méthode longue et difficile à mettre en application, elle a été remplacée par le MAT (microscopic agglutination test), qui se base sur l’identification d’antigènes bactériens à l’aide d’anticorps provenant de sérums de lapins, préalablement infectés par des souches connues de leptospires. Le MAT présente également quelques inconvénients ; avec notamment une identification restreinte au sérogroupe (et non au sérovar (Levett, 2001)). En effet, la désignation de sérovar se fait par le CAAT et repose sur des éléments de surface, notamment le LPS, dont les gènes peuvent subir un transfert horizontal entre espèces différentes (Haake and Levett, 2015). Ce transfert a pour conséquence un partage de mêmes sérovars par différentes espèces (Levett, 2001; Picardeau, 2013) (Tableau 9).