Caractéristiques du Chromosome de Cassette Staphylococcique mec et des Gènes de l’Opéron Lugdunin dans le Génome Complet de Staphylococcus lugdunensis
Staphylococcus lugdunensis (S. lugdunensis) est une espèce de Staphylococcus à coagulase négative faisant partie du microbiote cutané normal, colonisant principalement la région abdominale inférieure et les extrémités. Ces dernières années, S. lugdunensis a suscité un intérêt majeur grâce à la découverte de la lugdunine, un métabolite secondaire synthétisé par des synthétases de peptides non ribosomiques (NRPS) présentant une activité antimicrobienne puissante contre diverses bactéries à Gram positif, notamment Staphylococcus aureus résistant à la méticilline (SARM). Cette découverte a souligné le potentiel de la lugdunine comme nouvel antibiotique. À ce jour, 28 génomes complets et 11 génomes partiels de S. lugdunensis ont été publiés dans la base de données GenBank. Cependant, les données sur les séquences génomiques de souches chinoises restent limitées, et l’impact de l’origine géographique sur les variations génétiques de cette espèce est mal compris.
Dans cette étude, six souches cliniques de S. lugdunensis isolées à Pékin, Wuhan et Fujian (Chine) ont été analysées. Les concentrations minimales inhibitrices (CMI) des antibiotiques ont été évaluées avec le système VITEK2 Compact. Des méthodes de référence (méthode de diffusion de disque à la céfoxitine, microdilution en bouillon pour l’oxacilline et agar salin à l’oxacilline) ont permis d’évaluer la résistance à la méticilline. Les génomes complets des six souches ont été obtenus par séquençage de nouvelle génération et nanopore (Oxford Nanopore), puis comparés à ceux de GenBank. Le résistome et les clusters de gènes du métabolisme secondaire ont été caractérisés par des approches bioinformatiques. Les éléments SCCmec des souches résistantes à la méticilline (MRSL) ont été identifiés, et une analyse de colinéarité a été réalisée. Les séquences nucléotidiques de l’opéron lug ont été comparées à celles de GenBank via Blastx et Blastp. Les liens entre les variations génétiques de l’opéron lug, l’origine géographique et les complexes clonaux (CC) ont été explorés.
Les génomes des six souches (2,59 à 2,71 Mpb ; taux de GC de 33,7 % à 33,9 %) contenaient 2405 à 2523 séquences codantes, 60 à 61 ARNt, 16 à 19 ARNr et 51 à 53 ARNs. Deux à trois plasmides ont été identifiés dans cinq souches. Le typage multilocus a révélé les séquences types (ST) 3 (RMLUG1, RMLUG3, RMLUG6), ST27 (RMLUG2), ST34 (RMLUG4) et ST6 (RMLUG5).
Trois souches sur six étaient résistantes à la céfoxitine et à l’oxacilline. Les tests CMI ont montré que les souches RMLUG1 et RMLUG6 étaient sensibles à la céfoxitine, bien que proches des points de cassure. Les trois MRSL étaient sensibles à des agents anti-SARM (linézolide, vancomycine, téicoplanine). Le gène mecA a été identifié chez les trois MRSL (RMLUG1, RMLUG3, RMLUG6) et une souche sensible (RMLUG2). Les éléments SCCmec détectés étaient de type V(5C2) (RMLUG1, RMLUG2, RMLUG6) et IVi (2B) (RMLUG3). La souche RMLUG4 (MSSL) portait uniquement le gène ccr de classe 9 (ccrC2 allèle 1), formant un élément SCCmec composite.
La structure SCCmec des souches RMLUG1 et RMLUG6 correspondait au type V de S. aureus WIS. Comparé au type IVi de S. aureus JCSC6668, RMLUG3 présentait une délétion de 1014 pb dans le gène codant la transposase ISSep1-like. La souche ST27 RMLUG2 contenait un SCCmec type V complet (complexe mecA classe C2 et ccrC1), mais avec une organisation rappelant le type VII : orfX-J3-ccr-J2-mec-J1. L’orientation inverse de l’IS431 en amont de mecA suggère un nouveau variant du SCCmec type V. L’élément SCCmec de RMLUG4, sans mecA, incluait ccr de classe 9 et des gènes de résistance aux métaux lourds (arsenic, cuivre), désigné SCCRMLUG4.
Bien que porteuse de mecA, la souche RMLUG2 ne présentait pas de résistance à l’oxacilline. Aucune mutation de mecA n’a été observée chez les MRSL. Une substitution C à T à la position –33 du promoteur de mecA a été identifiée chez RMLUG2, RMLUG1 et RMLUG6. Des mutations dans les gènes femX (R176K, D341E) et femB (D245N, D259Y) ont été détectées chez RMLUG2, contrairement aux MRSL.
L’opéron lug complet (14 gènes, lugJ à lugM) était présent dans toutes les souches sauf RMLUG2 (seul lugM détecté). Une mutation non-sens (g.308T > A) dans lugM et six mutations avec décalage du cadre de lecture (entraînant des codons stop prématurés) ont été identifiées. Une délétion de 18 pb dans lugR et une insertion dans lugZ (souches RMLUG4 et RMLUG5) ont également été observées.
Parmi 39 génomes de GenBank, 34 contenaient les 14 gènes lug complets. Des mutations faux-sens dans lugJ (CC1), lugE (32/38 souches) et lugG (CC6) ont été détectées. Les variations génétiques de l’opéron lug étaient indépendantes de l’origine géographique.
Les discordances phénotype-génotype observées pourraient s’expliquer par : (1) l’hétérogénéité de mecA (mutations ou promoteur incomplet), (2) la substitution –33C > T dans le promoteur de mecA, (3) des mutations dans les gènes auxiliaires femXAB altérant la synthèse pariétale, et (4) des variations CC-dépendantes de l’opéron lug. Aucun lien entre les polymorphismes de lug et la géographie n’a été identifié.
Les limites incluent l’absence d’études fonctionnelles validant l’activité des gènes de résistance et de lug, ainsi que des biais potentiels dans les données GenBank liés aux méthodes de séquençage. En conclusion, cette étude révèle des variations génomiques chez S. lugdunensis en Chine, incluant de nouveaux éléments SCCmec et SCCRMLUG4, et souligne la nécessité de recherches approfondies sur les relations génotype-phénotype.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000002430