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Staphylococcus aureus est un des pathogènes majeurs impliqués dans les mammites chez les ruminants. Les symptômes associés varient selon la sévérité des mammites (de la mammite subclinique à la mammite gangréneuse). L’origine de cette variabilité (virulence du pathogène/susceptibilité de l’hôte) n’est pas clairement établie à ce jour. Afin d’identifier les différences entre des souches de S. aureus impliquées dans des mammites de degrés de sévérité différents, nous avons comparé deux souches de S. aureus isolées de mammites gangréneuse (O11) et subclinique (O46) et reproduisant des tableaux cliniques distincts lors d’infections expérimentales en modèle brebis. Les deux souches ont été séquencées (Illumina) et leur transcriptome (puce pangénomique) et protéome (électrophorèse 2D) ont été analysés et comparés dans des conditions mimant le contexte mammite. O11 et O46 sont génotypiquement et génétiquement proches à un prophage (présent dans la souche O46) et quelques gènes présentant des insertions/délétions près. A l’inverse, les analyses protéomiques et transcriptomiques ont montré des différences majeures entre les deux souches. O11 produit plus de toxines et de protéases que la souche O46 mais moins de composés de surface (adhésines, capsule), quelle que soit la phase de croissance. Il est à noter que le système agr est fonctionnel et que son expression est identique dans les deux souches. Ces résultats ont été confirmés sur d’autres souches de S. aureus isolées de mammites ovines présentant des degrés de sévérité différents. De façon remarquable, nous avons observé plusieurs différences inter-souches dans des gènes impliqués dans le métabolisme du fer. Ainsi, O11 surexprime des gènes impliqués dans l’acquisition du fer (isdH, sbnC, opéron sir) alors que O46 présente en plus d’une sous expression de ces gènes, des délétions sur les gènes isdH et hrtB. L’expression de ces gènes chez les souches de S. aureus isolées de mammites pourrait être un élément clé dans le pouvoir infectieux au sein de la glande mammaire. Ces résultats montrent que, même si O11 et O46 ont en théorie un potentiel de virulence équivalent (comparaison génomique / contenu en gènes similaire), la capacité d’expression des facteurs de virulence ainsi que la capacité d’adaptation au contexte infectieux, (comparaison transcriptomique et protéomique) varient entre les deux souches et pourraient être à l’origine des degrés de sévérités distincts observés en contexte mammite

Staphylococcus aureus is a major pathogen involved in intra mammary infections (or mastitis) in ruminants. Accuteness of the disease vary from subclinical mastitis to gangrenous mastitis. The origin of such a variability depends on both S. aureus virulence and host susceptibility and is not clearly established yet.. Objective: Identify differences found in S. aureus strains inducing mastites with diverse acuteness in order to identify staphylococcal virulence markers. Method: Genome sequences of two S. aureus strains isolated from gangrenous mastitis (O11) and subclinical mastitis (O46) were obtained (Illumina). Both strains were grown in vitro in conditions mimicking a mastitis context, and their gene expression profile and proteome were analyzed and compared using comparative genomic hybridization and 2D gel electrophoresis. Results: O11 and O46 are genotypically and genetically closely related. Proteomic analysis of the two strains nevertheless revealed clear differences, notably in the exoprotein patterns (higher production of toxins such as lukM/F’-PV, alpha hemolysine, and glycolytic enzymes like enolase or adhesion proteins by O11 strain compared to O46). The genome sequence of the 2 strains allowed the identification of an additional phage in O46 strain, SNPs (1189 synonymous in 487 ORFs and 1104 non synonymous in 680 ORFs in the core genome) and indels (~80) in both strains. SNPs are scattered on the chromosome and involve all the functional categories including virulence factors, some of which harbor several SNPs. Transcriptomic analysis allowed to link genome and proteome data and explained some of the differences observed between the two strains. Conclusions Altogether, these results show that differences in terms of pathogenicity in S. aureus mastitis isolates can be correlated to gene content and, mainly, to the strain capability to express and produce virulence factors. Some genes were found specifically present or overexpressed in one strain or the other and could be involved to the differences observed in the mastitis acuteness. They would thus be interesting markers to characterize virulence potential of S. aureus strains isolated from ewe mastitis.

Staphylococcus aureus est un des pathogènes majeurs impliqués dans les infections intramammaires (mammites) chez les ruminants. Les symptômes associés varient selon la sévérité des mammites pouvant aller de la mammite subclinique à la mammite gangréneuse. L’origine de cette variabilité dans le degré de sévérité de la mammite (virulence du pathogène/susceptibilité de l’hôte) n’est pas encore clairement établie. Objectifs: Identifier les différences entre des souches de S. aureus impliquées dans des mammites à degrés de sévérité différents de façon à déterminer des marqueurs de virulence staphylococciques. Méthode: Deux souches de S. aureus isolées de mammites gangréneuse (O11) et subclinique (O46) ont été séquencées par la méthode Illumina. Après culture in vitro dans des conditions mimant le contexte mammite, leur transcriptome et protéome ont été analysés et comparés respectivement par hybridation sur puce et par électrophorèse bidimensionnelle. Résultats: O11 et O46 sont génotypiquement et génétiquement proches. L’étude protéomique de ces 2 souches a montré cependant des différences nettes, notamment au niveau des profils des exoprotéines (surproduction de toxines tels que lukM/F’-PV, alpha hémolysine, d’enzymes glycolytiques comme l’énolase ou de protéines d’adhésion par la souche O11 en comparaison de O46). Le séquençage des 2 souches a permis de mettre en évidence la présence d’un phage supplémentaire dans la souche O46, de SNPs (1189 synonymes concernant 487 ORFs et 1104 non synonymes concernant 680 ORFs au niveau du génome central) et d’indels (~50) dans les deux souches. Les SNPs sont répartis sur l’ensemble du génome et concernent toutes les catégories fonctionnelles y compris certains facteurs de virulence qui présentent un ou plusieurs SNPs. L’analyse transcriptomique globale a permis d’établir un lien entre génome et protéome et d'expliquer certaines différences observées entre les deux souches. Conclusions Dans l’ensemble, ces résultats montrent que les différences de potentiel pathogène observées sur des souches de S. aureus peuvent être corrélées à leur contenu en gènes et surtout à leur capacité à exprimer et à produire certains facteurs de virulence. Certains gènes spécifiquement présents ou surexprimés dans l’une des deux souches pourraient être à l’origine du degré de sévérité des mammites. Ils constitueraient alors des marqueurs du degré de virulence chez les souches de S. aureus associées aux mammites ovines