Characterization and cartography of the global genetic diversity, evolution and spread of Yersinia pestis
La peste est une maladie infectieuse zoonotique grave causée par la bactérie gram-négative Yersinia pestis. Notamment célèbre en raison de son passé pandémique, Y. pestis s'est propagé depuis l'Asie centrale à plusieurs reprises et s'est établi avec succès dans des zones endémiques pr...
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| Format: | Dissertation |
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| description | La peste est une maladie infectieuse zoonotique grave causée par la bactérie gram-négative Yersinia pestis. Notamment célèbre en raison de son passé pandémique, Y. pestis s'est propagé depuis l'Asie centrale à plusieurs reprises et s'est établi avec succès dans des zones endémiques présentes en Asie, en Afrique et dans les Amériques, où la peste représente une menace pour la santé publique. La diversité génétique et la propagation de Y. pestis n'ont pas encore été caractérisées en profondeur, car certaines lignées et zones endémiques importantes ont été omises dans les études génomiques précédentes. Dans cette étude, nous avons généré des génomes complets de plus de 1000 souches de Y. pestis collectées au long de 100 ans dans les principales zones endémiques de peste. En combinant ces génomes avec la plupart des génomes modernes et anciens disponibles dans les bases de données publiques, nous effectuons la plus grande analyse phylogénomique de Y. pestis à ce jour. Une mise à jour de la structure de la population de l'espèces a été effectuée en identifiant de nouveaux clades, et des nouvelles routes de propagation de la peste ont été identifiées dans des régions qui ont été négligées dans les études précédentes, notamment en Afrique. Nous caractérisons également des nouveaux signaux d'expansion et de diversification fonctionnelle au sein des lignées, en identifiant des variantes fonctionnelles dans des lignées qui avaient été peu échantillonnées auparavant. En utilisant différentes approches génomiques, nous identifions des répertoires de gènes spécifiques dans différentes lignées et caractérisons l'expansion de séquences d'insertion (IS) au cours de l'évolution de Y. pestis, en particulier au sein de la lignée 1.ANT où nous décrivons un enrichissement en interruptions de gènes induites par IS. Dans la présente étude, nous appliquons également des approches phylodynamiques et phylogéographiques pour analyser l'évolution et la propagation de Yersinia pestis au Vietnam, en utilisant des centaines de souches collectées sur quatre décennies dans le contexte d'importantes épidémies de peste et durant des travaux de surveillance chez l'animale. Nous identifions un clone principal qui a circulé lors des épidémies majeures dans le pays et décrivons des différentes dynamiques de propagation de Y. pestis entre la période d'incidence maximale de la peste et les décennies qui ont suivi l'issue de la guerre du Vietnam. Nos résultats soutiennent l'hypothèse selon laquell |
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Plague is a severe zoonotic infectious disease caused by the gram-negative bacterium Yersinia pestis. Mostly known by its pandemic past, Y. pestis has spread from Central Asia in multiple occasions and it has successfully established in persistent endemic areas present in Asia, Africa, and the Americas, where plague represents a threat for public health. The patterns of genetic diversity and spread of Y. pestis have not been characterized in detail yet, as some lineages and important endemic areas were missed in previous genomic studies. Here, we generate whole-genome sequences of more than 1000 Y. pestis isolates collected over more than 100 years from major endemic areas of plague. Together with most of the available modern and ancient genomes in public repositories, we conduct the largest phylogenomic analysis of Y. pestis to date. We refine the species population structure by identifying new clades and infer routes of spread of plague in regions that were overlooked in previous studies, notably in Africa. We also characterize new signatures of expansion and functional diversification within lineages, identifying functional variants in lineages that had been poorly sampled before. By using different genomic approaches, we identify specific gene repertories in different lineages and characterize the expansion of insertion sequences (IS) during Y. pestis evolution, particularly within the 1.ANT lineage where we describe an enrichment in IS-driven gene interruptions. In the present study, we also apply a phylodynamic and phylogeographic approaches to uncover the evolution and spread of Yersinia pestis in Vietnam, using hundreds of isolates recovered across four decades in the context of extensive human plague outbreaks and animal surveillance efforts. We identify a single clone that circulated during major outbreaks in the country and describe contrasting patterns of Y. pestis spread between the period of maximal incidence of plague, compared to the decades following the issue of the Vietnam War. Our results support the hypothesis that the rapid large-scale spread of Y. pestis in Vietnam was human-mediated and that it determined the long-term persistence of plague in the last decades of the past century. This work provides unprecedented insights into the evolutionary mechanisms and patterns that have shaped the current diversity within the Y. pestis species and describes the use of new frameworks for the study of Y. pestis maintenance and spread in epidemic and endemic contexts.</description><language>eng</language><subject>Evolution ; Genomic epidemiology ; Genomics ; Génomique ; Phylogeography ; Phylogénie ; Plague ; Séquençage du génome complet ; Whole-genome-sequencing ; Yersinia pestis ; Épidémiologie moléculaire ; Évolution</subject><creationdate>2022</creationdate><oa>free_for_read</oa><woscitedreferencessubscribed>false</woscitedreferencessubscribed></display><links><openurl>$$Topenurl_article</openurl><openurlfulltext>$$Topenurlfull_article</openurlfulltext><thumbnail>$$Tsyndetics_thumb_exl</thumbnail><link.rule.ids>230,311,780,885,26981</link.rule.ids><linktorsrc>$$Uhttps://www.theses.fr/2022UNIP5245/document$$EView_record_in_ABES$$FView_record_in_$$GABES$$Hfree_for_read</linktorsrc></links><search><creatorcontrib>Mas Fiol, Guillem</creatorcontrib><title>Characterization and cartography of the global genetic diversity, evolution and spread of Yersinia pestis</title><description>La peste est une maladie infectieuse zoonotique grave causée par la bactérie gram-négative Yersinia pestis. Notamment célèbre en raison de son passé pandémique, Y. pestis s'est propagé depuis l'Asie centrale à plusieurs reprises et s'est établi avec succès dans des zones endémiques présentes en Asie, en Afrique et dans les Amériques, où la peste représente une menace pour la santé publique. La diversité génétique et la propagation de Y. pestis n'ont pas encore été caractérisées en profondeur, car certaines lignées et zones endémiques importantes ont été omises dans les études génomiques précédentes. Dans cette étude, nous avons généré des génomes complets de plus de 1000 souches de Y. pestis collectées au long de 100 ans dans les principales zones endémiques de peste. En combinant ces génomes avec la plupart des génomes modernes et anciens disponibles dans les bases de données publiques, nous effectuons la plus grande analyse phylogénomique de Y. pestis à ce jour. Une mise à jour de la structure de la population de l'espèces a été effectuée en identifiant de nouveaux clades, et des nouvelles routes de propagation de la peste ont été identifiées dans des régions qui ont été négligées dans les études précédentes, notamment en Afrique. Nous caractérisons également des nouveaux signaux d'expansion et de diversification fonctionnelle au sein des lignées, en identifiant des variantes fonctionnelles dans des lignées qui avaient été peu échantillonnées auparavant. En utilisant différentes approches génomiques, nous identifions des répertoires de gènes spécifiques dans différentes lignées et caractérisons l'expansion de séquences d'insertion (IS) au cours de l'évolution de Y. pestis, en particulier au sein de la lignée 1.ANT où nous décrivons un enrichissement en interruptions de gènes induites par IS. Dans la présente étude, nous appliquons également des approches phylodynamiques et phylogéographiques pour analyser l'évolution et la propagation de Yersinia pestis au Vietnam, en utilisant des centaines de souches collectées sur quatre décennies dans le contexte d'importantes épidémies de peste et durant des travaux de surveillance chez l'animale. Nous identifions un clone principal qui a circulé lors des épidémies majeures dans le pays et décrivons des différentes dynamiques de propagation de Y. pestis entre la période d'incidence maximale de la peste et les décennies qui ont suivi l'issue de la guerre du Vietnam. Nos résultats soutiennent l'hypothèse selon laquelle la propagation rapide et à grande échelle de Y. pestis au Vietnam était d'origine humaine et qu'elle a déterminé la persistance à long terme de la peste au cours des dernières décennies du siècle dernier. Ce travail fournit des informations sans précédent sur les mécanismes et les évènements évolutifs qui ont façonné la diversité actuelle au sein de l'espèce Y. pestis et décrit l'utilisation de nouvelles méthodes pour l'étude de la dispersion et du maintien de Y. pestis dans des contextes épidémiques et endémiques.
Plague is a severe zoonotic infectious disease caused by the gram-negative bacterium Yersinia pestis. Mostly known by its pandemic past, Y. pestis has spread from Central Asia in multiple occasions and it has successfully established in persistent endemic areas present in Asia, Africa, and the Americas, where plague represents a threat for public health. The patterns of genetic diversity and spread of Y. pestis have not been characterized in detail yet, as some lineages and important endemic areas were missed in previous genomic studies. Here, we generate whole-genome sequences of more than 1000 Y. pestis isolates collected over more than 100 years from major endemic areas of plague. Together with most of the available modern and ancient genomes in public repositories, we conduct the largest phylogenomic analysis of Y. pestis to date. We refine the species population structure by identifying new clades and infer routes of spread of plague in regions that were overlooked in previous studies, notably in Africa. We also characterize new signatures of expansion and functional diversification within lineages, identifying functional variants in lineages that had been poorly sampled before. By using different genomic approaches, we identify specific gene repertories in different lineages and characterize the expansion of insertion sequences (IS) during Y. pestis evolution, particularly within the 1.ANT lineage where we describe an enrichment in IS-driven gene interruptions. In the present study, we also apply a phylodynamic and phylogeographic approaches to uncover the evolution and spread of Yersinia pestis in Vietnam, using hundreds of isolates recovered across four decades in the context of extensive human plague outbreaks and animal surveillance efforts. We identify a single clone that circulated during major outbreaks in the country and describe contrasting patterns of Y. pestis spread between the period of maximal incidence of plague, compared to the decades following the issue of the Vietnam War. Our results support the hypothesis that the rapid large-scale spread of Y. pestis in Vietnam was human-mediated and that it determined the long-term persistence of plague in the last decades of the past century. This work provides unprecedented insights into the evolutionary mechanisms and patterns that have shaped the current diversity within the Y. pestis species and describes the use of new frameworks for the study of Y. pestis maintenance and spread in epidemic and endemic contexts.</description><subject>Evolution</subject><subject>Genomic epidemiology</subject><subject>Genomics</subject><subject>Génomique</subject><subject>Phylogeography</subject><subject>Phylogénie</subject><subject>Plague</subject><subject>Séquençage du génome complet</subject><subject>Whole-genome-sequencing</subject><subject>Yersinia pestis</subject><subject>Épidémiologie moléculaire</subject><subject>Évolution</subject><fulltext>true</fulltext><rsrctype>dissertation</rsrctype><creationdate>2022</creationdate><recordtype>dissertation</recordtype><sourceid>RS3</sourceid><recordid>eNqFjTEKwkAQAK-xEPUN7gMU5DQvCBFtxEILK9kkm2ThuDtu10B8vQmIrdU0M8zccN5hwkop8RuVgwf0NVSYNLQJYzdAaEA7gtaFEh205Em5gpp7SsI6bID64F6_VGIirKfqMQmeESKJsizNrEEntPpyYdbH4paftliSPMeFjLA7a--X8zWzh2z_3_gAd7A_wQ</recordid><startdate>20221014</startdate><enddate>20221014</enddate><creator>Mas Fiol, Guillem</creator><scope>AOWWY</scope><scope>RS3</scope><scope>~IT</scope></search><sort><creationdate>20221014</creationdate><title>Characterization and cartography of the global genetic diversity, evolution and spread of Yersinia pestis</title><author>Mas Fiol, Guillem</author></sort><facets><frbrtype>5</frbrtype><frbrgroupid>cdi_FETCH-abes_theses_2022UNIP52453</frbrgroupid><rsrctype>dissertations</rsrctype><prefilter>dissertations</prefilter><language>eng</language><creationdate>2022</creationdate><topic>Evolution</topic><topic>Genomic epidemiology</topic><topic>Genomics</topic><topic>Génomique</topic><topic>Phylogeography</topic><topic>Phylogénie</topic><topic>Plague</topic><topic>Séquençage du génome complet</topic><topic>Whole-genome-sequencing</topic><topic>Yersinia pestis</topic><topic>Épidémiologie moléculaire</topic><topic>Évolution</topic><toplevel>online_resources</toplevel><creatorcontrib>Mas Fiol, Guillem</creatorcontrib><collection>Theses.fr (Open Access)</collection><collection>Theses.fr</collection><collection>Thèses.fr</collection></facets><delivery><delcategory>Remote Search Resource</delcategory><fulltext>fulltext_linktorsrc</fulltext></delivery><addata><au>Mas Fiol, Guillem</au><format>dissertation</format><genre>dissertation</genre><ristype>THES</ristype><btitle>Characterization and cartography of the global genetic diversity, evolution and spread of Yersinia pestis</btitle><date>2022-10-14</date><risdate>2022</risdate><abstract>La peste est une maladie infectieuse zoonotique grave causée par la bactérie gram-négative Yersinia pestis. Notamment célèbre en raison de son passé pandémique, Y. pestis s'est propagé depuis l'Asie centrale à plusieurs reprises et s'est établi avec succès dans des zones endémiques présentes en Asie, en Afrique et dans les Amériques, où la peste représente une menace pour la santé publique. La diversité génétique et la propagation de Y. pestis n'ont pas encore été caractérisées en profondeur, car certaines lignées et zones endémiques importantes ont été omises dans les études génomiques précédentes. Dans cette étude, nous avons généré des génomes complets de plus de 1000 souches de Y. pestis collectées au long de 100 ans dans les principales zones endémiques de peste. En combinant ces génomes avec la plupart des génomes modernes et anciens disponibles dans les bases de données publiques, nous effectuons la plus grande analyse phylogénomique de Y. pestis à ce jour. Une mise à jour de la structure de la population de l'espèces a été effectuée en identifiant de nouveaux clades, et des nouvelles routes de propagation de la peste ont été identifiées dans des régions qui ont été négligées dans les études précédentes, notamment en Afrique. Nous caractérisons également des nouveaux signaux d'expansion et de diversification fonctionnelle au sein des lignées, en identifiant des variantes fonctionnelles dans des lignées qui avaient été peu échantillonnées auparavant. En utilisant différentes approches génomiques, nous identifions des répertoires de gènes spécifiques dans différentes lignées et caractérisons l'expansion de séquences d'insertion (IS) au cours de l'évolution de Y. pestis, en particulier au sein de la lignée 1.ANT où nous décrivons un enrichissement en interruptions de gènes induites par IS. Dans la présente étude, nous appliquons également des approches phylodynamiques et phylogéographiques pour analyser l'évolution et la propagation de Yersinia pestis au Vietnam, en utilisant des centaines de souches collectées sur quatre décennies dans le contexte d'importantes épidémies de peste et durant des travaux de surveillance chez l'animale. Nous identifions un clone principal qui a circulé lors des épidémies majeures dans le pays et décrivons des différentes dynamiques de propagation de Y. pestis entre la période d'incidence maximale de la peste et les décennies qui ont suivi l'issue de la guerre du Vietnam. Nos résultats soutiennent l'hypothèse selon laquelle la propagation rapide et à grande échelle de Y. pestis au Vietnam était d'origine humaine et qu'elle a déterminé la persistance à long terme de la peste au cours des dernières décennies du siècle dernier. Ce travail fournit des informations sans précédent sur les mécanismes et les évènements évolutifs qui ont façonné la diversité actuelle au sein de l'espèce Y. pestis et décrit l'utilisation de nouvelles méthodes pour l'étude de la dispersion et du maintien de Y. pestis dans des contextes épidémiques et endémiques.
Plague is a severe zoonotic infectious disease caused by the gram-negative bacterium Yersinia pestis. Mostly known by its pandemic past, Y. pestis has spread from Central Asia in multiple occasions and it has successfully established in persistent endemic areas present in Asia, Africa, and the Americas, where plague represents a threat for public health. The patterns of genetic diversity and spread of Y. pestis have not been characterized in detail yet, as some lineages and important endemic areas were missed in previous genomic studies. Here, we generate whole-genome sequences of more than 1000 Y. pestis isolates collected over more than 100 years from major endemic areas of plague. Together with most of the available modern and ancient genomes in public repositories, we conduct the largest phylogenomic analysis of Y. pestis to date. We refine the species population structure by identifying new clades and infer routes of spread of plague in regions that were overlooked in previous studies, notably in Africa. We also characterize new signatures of expansion and functional diversification within lineages, identifying functional variants in lineages that had been poorly sampled before. By using different genomic approaches, we identify specific gene repertories in different lineages and characterize the expansion of insertion sequences (IS) during Y. pestis evolution, particularly within the 1.ANT lineage where we describe an enrichment in IS-driven gene interruptions. In the present study, we also apply a phylodynamic and phylogeographic approaches to uncover the evolution and spread of Yersinia pestis in Vietnam, using hundreds of isolates recovered across four decades in the context of extensive human plague outbreaks and animal surveillance efforts. We identify a single clone that circulated during major outbreaks in the country and describe contrasting patterns of Y. pestis spread between the period of maximal incidence of plague, compared to the decades following the issue of the Vietnam War. Our results support the hypothesis that the rapid large-scale spread of Y. pestis in Vietnam was human-mediated and that it determined the long-term persistence of plague in the last decades of the past century. This work provides unprecedented insights into the evolutionary mechanisms and patterns that have shaped the current diversity within the Y. pestis species and describes the use of new frameworks for the study of Y. pestis maintenance and spread in epidemic and endemic contexts.</abstract><oa>free_for_read</oa></addata></record> |
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