On la nomme Pseudomonas aeruginosa, bacille pyocyanique ou bacille du pus bleu. Présente partout dans notre environnement – dans les sols, les rivières, les plantes et les animaux, mais aussi dans les hôpitaux où elle cause de sérieux problèmes de santé aux patients dont le système immunitaire est affaibli –, cette espèce se retrouve au deuxième rang des bactéries pour lesquelles l’Organisation mondiale de la santé juge qu’il est urgent de trouver de nouveaux traitements. Mais, pour lutter efficacement contre cet ennemi, il faut d’abord bien le connaître. L’équipe de Roger Levesque, de la Faculté de médecine et de l’Institut de biologie intégrative et des systèmes, vient de faire un pas en ce sens en dressant ce qui est, à ce jour, le profil génomique le plus détaillé de cette espèce.

Le professeur Levesque et ses collaborateurs ont procédé à l’analyse génomique de 1 311 souches de P. aeruginosa. Du nombre, 692 provenaient de banques de génomes et les 619 autres avaient été récoltées chez des patients atteints de fibrose kystique, de pneumonie, de maladie pulmonaire obstructive chronique, de cancer ou encore de personnes présentant des brûlures ou des plaies. S’ajoutaient à ce lot des spécimens prélevés en milieu naturel.

«Les deux études antérieures sur le génome de cette espèce n’avaient porté que sur 17 et 181 souches. Nous avons élargi l’échantillon et nous avons cherché un équilibre entre les souches de l’environnement et les souches prélevées chez des malades afin d’avoir une meilleure vue d’ensemble de la génomique de cette espèce et de comprendre d’où provient sa virulence, précise le professeur Levesque. Nous voulions comprendre comment une bactérie qui vit dans des sables bitumineux peut aussi se développer chez des patients branchés à un respirateur ou à un cathéter à l’hôpital.»

La réponse se trouve dans le génome de cette espèce et elle peut se résumer en deux mots: diversité et spécialisation. En effet, dans un article qui vient d’être publié par Genome Biology and Evolution, les chercheurs rapportent avoir découvert 54 272 gènes différents dans les souches analysées. De ce nombre, 1% était commun à toutes les souches, 50% étaient uniques à une souche donnée et 49% étaient flexibles, c’est-à-dire qu’ils pouvaient se retrouver dans une autre souche ou même dans d’autres espèces bactériennes.

«Si on considère que chaque spécimen a un génome qui compte environ 6 300 gènes, le génome de l’espèce affiche une diversité incroyable, ce qui expliquerait pourquoi elle peut vivre dans des milieux si différents. Par ailleurs, le fort pourcentage de gènes uniques refléterait en partie la spécialisation à chacun de ces milieux», analyse le professeur Levesque.

Autre élément notable, 18% de gènes de P. aeruginosa sont dans des plasmides, de petits segments d’ADN qui se trouvent à l’extérieur de l’ADN chromosomique. «Nous avons découvert que 5% des plasmides contiennent des gènes de résistance et que 12% contiennent des gènes de virulence. Comme les bactéries s’échangent des plasmides, le potentiel de transfert de virulence et de résistance est énorme», commente le chercheur.

Les retombées de cette étude? «Nous avons maintenant une base de données massives de haute qualité sur cette espèce et nous allons développer par apprentissage machine un outil qui permettra de prédire la virulence et la résistance aux antibiotiques des souches de P. aeruginosa, explique le professeur Levesque. Nous travaillons aussi au développement de molécules qui, une fois combinées à un antibiotique, pourront atténuer les facteurs de virulence de cette bactérie.»

Les auteurs de l’étude parue dans Genome Biology and Evolution sont Luca Freschi, Julie Jeukens, Jean-Guillaume Emond-Rheault, Irena Kukavica-Ibrulj, Marie-Josée Dupont, Brian Boyle, et Roger Levesque, de la Faculté de médecine, et Antony Vincent et Steve Charette, du Département de biochimie, de microbiologie et de bio-informatique.