Cours 1 : Épidémiologie moléculaire Flashcards

1
Q

Quelle est la question de base en épidémiologie moléculaire?

A

L’isolat A est-il identique ou différent de l’isolat B?
OU
En utilisant une technique moléculaire bien caractérisée, les génotypes de 2 isolats sont-ils suffisamment similaires pour conclure qu’ils représentent la même souche, ou suffisamment différents pour conclure qu’ils représentent des souches différentes?

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2
Q

Quelles sont les hypothèses de base en épidémiologie moléculaire?

A

Les isolats d’une espèce bactérienne démontrent généralement une diversité génétique substantielle suite à l’évolution de la population bactérienne.
ET
Les isolats reliés épidémiologiquement sont présumés provenir d’un précurseur commun et donc représenter un clone ou génotype distinct.

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3
Q

Définissez “isolat”

A

Culture pure d’une bactérie, obtenue par sous-culture d’une colonie isolée à partir de la gélose primaire et présumée provenir d’un seul organisme.

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4
Q

Définissez “souche”

A

Isolat ou groupe d’isolats pouvant être différenciés d’autres isolats du même genre et de la même espèce par des caractéristiques phénotypiques et/ou génotypiques.
Une «souche» est une subdivision descriptive d’une espèce qui est dépendante de la méthode de typage moléculaire utilisée.
Par conséquent, le même groupe d’isolats peut être classé en des souches différentes par différents systèmes.

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5
Q

Définissez ce que sont des “Isolats reliés épidémiologiquement

A

Isolats cultivés de spécimens de patients ou de l’environnement (aliments, eau, animaux, etc.) durant une période et à un endroit spécifiques, dans le cadre d’une investigation épidémiologique qui suggère que les isolats pourraient provenir d’une source commune.

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6
Q

Définissez ce que sont des “isolats reliés épidémiologiquement”

A

Isolats que l’on ne peut distinguer l’un de l’autre par une variété de tests génétiques, ou qui sont tellement similaires qu’on présume qu’ils proviennent d’un précurseur commun.

Ces isolats sont souvent référés comme ayant un «génotype» particulier, comme représentant une «lignée génétique» spécifique, ou une «souche».

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7
Q

Quels sont les 3 types de résultats de typage? Définissez les 3 types.

A

Non différenciables :
2 isolats qui donnent le même résultat par une méthode de typage donnée; ces isolats représentent une souche dans ce système.

Différents :
2 isolats qui donnent des résultats très différents par une méthode de typage donnée, selon des critères prédéfinis.

Similaires :
Isolats dont les résultats de typage ne rencontrent aucune des définitions ci-haut. Zone grise entre les 2 catégories précédentes qui peut varier selon les méthodes de typage et selon les espèces.

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8
Q

Qu’est-ce qu’une éclosion. Donnez un synonyme.

A

Une éclosion peut aussi être appelé Épidémie. Elle se définit comme l’Augmentation de l’incidence d’une maladie infectieuse dans un endroit spécifique durant une période donnée, qui est supérieure au niveau de base pour cet endroit et cette période.

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9
Q

Qu’est-ce qu’une souche épidémique?

A

Isolats de la même espèce qui sont reliés génétiquement et épidémiologiquement (dans le temps, l’endroit et provenant d’une source commune).

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10
Q

Qu’est-ce qu’implique une éclosion?

A

Une éclosion implique que le groupe d’isolats provient d’un précurseur commun.

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11
Q

Quels sont les rôles du typage moléculaire

A

Démontrer en laboratoire que des isolats reliés épidémiologiquement sont aussi reliés génétiquement, et qu’ils représentent par conséquent la même souche.
Il faut connaître à quoi sert la méthode de typage utilisée et sa capacité de discrimination pour interpréter correctement les résultats.
Le typage moléculaire complète mais ne remplace pas l’investigation épidémiologique et clinique de base; il est essentiel d’intégrer les données cliniques, épidémiologiques et moléculaires pour tirer des conclusions valides et utiles.

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12
Q

Quelles sont les 2 catégories de typage moléculaire et quelles en sont les applications

A

Épidémiologie:

  • Épisodes d’infection chez un patient individuel
  • Éclosions ou épidémies
  • Surveillance épidémiologique

Génétique bactérienne:
- Évolution et structure des populations

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13
Q

Comment identifie-t-on et classe-t-on les espèces bactérienne?

A

En utilisant les séquences ribosomales qui varient excessivement lentement. Cela permet de définir la divergence initiale des arbres d’évolution des populations bactériennes.

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14
Q

À quoi sert le typage moléculaire?

A

Typage moléculaire pertinent nécessite des caractéristiques qui démontrent des variations sur une échelle de temps beaucoup plus courte, tel que le changement en nombre et séquence d’éléments répétitifs ou mutations ponctuelles menant à un polymorphisme des fragments de restriction.
Vise la définition des branches les plus périphériques de l’arbre phylogénétique, représentant une divergence récente à l’intérieur de l’espèce.

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15
Q

Quels sont les critères d’évaluation des méthodes de typage moléculaire. Quelle méthode rempli tous ces critères?

A

1) Résultat non ambigu pour chaque isolat
2) Reproductibilité
3) Pouvoir de discrimination
4) Facilité d’interprétation
5) Facilité de la technique
6) Étendue de l’utilisation
7) Coûts
Présentement, aucune méthode disponible ne rempli tous ces critères.

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16
Q

Définissez ce qu’est une méthode de typage phénotypique et donnez des exemples

A

Détectent les caractéristiques exprimées par les microorganismes en réponse à un substrat, aux antibiotiques ou à d’autres inhibiteurs, comme un produit d’un de leurs enzymes, ou une protéine à leur surface cellulaire.
Ex:
-Biotypage (profil de réactions biochimiques produites par un isolat; ex: galerie API)
-Antibiogrammes
-Typage des phages (lysotypie)
-Sérotypage

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17
Q

Donnez les caractéristiques du biotypage et des antibiogrammes

A
  • Peu de pouvoir discriminant entre des souches d’une même espèce.
  • Faible reproductibilité
  • > Profils de sensibilité peuvent changer rapidement (mutation, perte ou acquisition de plasmides, non expression d’un gène)
  • Faits de routine par les laboratoires de microbiologie et utilisés surtout comme tests de dépistage (surtout si isolat avec biotype ou antibiogramme particulier).
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18
Q

Autre que le biotypage et les antibiogrammes, nomme 2 autres méthodes phénotypiques et donnez 3 problèmes les concernant.

A

1) Typage de phages (lysotypie): Surtout utilisé dans le passé pour investiguer l’épidémiologie du S. aureus. Encore utilisé pour Salmonella spp.
2) Sérotypage: Surtout utilisé pour étudier l’épidémiologie de Salmonella spp., Legionella pneumophila et Streptococcus pneumoniae

Problèmes:
1- Méthodes peu discriminantes
2- Plusieurs souches non typables
3- Problème de conservation des stocks de phages et d’antisérums

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19
Q

Quels sont les 2 principaux groupes de méthodes génotypiques

A

1) Méthodes basées sur des patrons de bande d’ADN

2) Méthodes basées sur le séquençage de l’ADN

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20
Q

Définissez ce qu’est l’Électrophorèse sur gel en champs pulsé (EGCP). Donnez quelques exemples de bactéries pour lesquelles on l’utilise beaucoup.

A

Technique de caractérisation moléculaire qui compare le matériel génétique (ADN chromosomique et plasmidique) d’une même espèce.

Largement utilisée au LSPQ pour le typage moléculaire
Salmonella, Shigella, Campylobacter, E. coli, Mycobacterium, Enterococcus. etc.

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21
Q

Quel est le but de l’EGCP

A

Confirmer ou infirmer une éclosion potentielle dans la communauté régionale, provinciale ou nationale.

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22
Q

V ou F L’enquête épidémiologique est remplaçable par la méthode de génotypage

A

FAUX

L’enquête par méthode de génotypage est un complément à l’enquête épidémiologique qui est elle, non remplaçable.

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23
Q

Expliquez les 6 étapes de l’EGCP.

A

1) Incorporation des bactéries dans une carotte d’agarose pour empêcher la dégradation de l’ADN génomique.
2) Lyse bactérienne avec détergents et enzymes protéolytiques.
3) Lavages avec des tampons.
4) Digestion de l’ADN avec une enzyme de restriction.
5) Électrophorèse en champ pulsé d’une tranche d’agarose pour chaque isolat pour 20-23 h.
6) Coloration du gel et photographie en lumière UV.

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24
Q

Quelle est la longueur idéale du segment reconnue par une enzyme de restriction? Pourquoi

A

6 nt est la meilleure longueur. Plus long, ça arrive trop peu fréquemment et donc les segments sont trop long. Moins long, ça arrive trop souvent et ce n’est pas assez précis.

25
Q

V ou F

L’ADN a une charge négative ce qui lui permet de se déplacer continuellement vers la borne négative.

A

F

L’ADN a une charge négative ce qui lui permet de se déplacer continuellement vers la borne POSITIVE.

26
Q

V ou F

L’ADN est séparer en petits segments dans l’EGCP et la vitesse de migration de ces segments dépend de leur taille.

A

V

27
Q

Que permet le changement périodique de direction et/ou d’intensité du courant dans l’électrophorèse sur gel?

A

Cela permet la séparation d’un nombre limité (<30) de grands fragments d’ADN variant entre 10 à 800 kb.

De plus, l’électrophorèse unidirectionnelle ne peut séparer des molécules d’ADN plus grandes que 50 kb dû au piégeage moléculaire dans le gel.

28
Q

V ou F

L’EGCP est la seule technique pour laquelle il existe des critères d’interprétation standardisés des résultats?

A

V

29
Q

Quelles sont les 2 possibilités d’analyse standardisés des résultats en EGCP?

A

1) Analyse visuelle des profils de bandes: Surtout quand peu de souches à analyser
2) Entrée de la photo dans une base de données informatiques et analyse par logiciel : (ex: BioNumerics)

30
Q

Comment peut-on déterminer le pulsovar?

A

Digitalisation numérique des gels avec le GelDoc XR

Utilisation du logiciel BioNumerics:
normalisation
comparaison
assignation du profil

Comparaison finale visuelle

31
Q

À quoi sert une souche de reproductibilité?

A

1) À assurer que la procédure ont été bien fait. Cela inclue la lyse cellulaire, les labages et la digestion, le gel et les conditions d’électrophorèse.
2) Permet de valider les critères d’optimisation et de tolérance en comparant les profils des souches de reproductibilité sur un nombre donné de gels.

32
Q

Quelles sont les 3 étapes de l’analyse visuelle de l’EGCP?

A

1) Examen des profils pour identifier le profil de bandes le plus fréquent parmi les isolats, qui est présumé représenter le profil de la souche épidémique.
2) Comparer la taille et le nombre de bandes du profil épidémique avec les bandes des autres isolats.
3) Classifier chaque isolat selon sa relation avec le profil épidémique, selon les critères de Tenover.

33
Q

Quels sont les critères de Tenover?

A

C’est une façon d’analyser un EGCP.
S’il n’y a aucune différence génétique et aucune différence dans le nombre de fragments obtenus, les isolats sont dit “indistinguables” et l’interprétation épidémiologique est qu’ils viennent de la même éclosion.
S’il y a 1 différence génétique et 2-3 fragments de différences dans les résultats obtenus, on dit que les isolats sont relié de près et qu’ils viennent probablement de la même éclosion.
S’il y a 2 différences génétiques et 4-6 fragments de différences dans les résultats obtenus, on dit que les isolats sont possiblement relié et qu’il y a une possibilité qu’ils viennent de la même éclosion
S’il y a plus de 3 différences génétiques et plus de 7 fragments de différences, on dit que les isolats sont différents et qu’ils ne viennent pas d’une même éclosion.

34
Q

Et un peu de nomenclature…
Comment identifie-t-on une souche épidémique, une souche reliée à la souche épidémique et une souche qui diffère de la souche épidémique?

A
  • Le profil de la souche épidémique est typiquement identifié comme type A, de même que tous les isolats identiques à la souche épidémique.
  • Les profils probablement ou possiblement reliés à la souche épidémique sont considérés comme des sous-types de A (ex: A1, A2, etc): La décision finale d’inclure ou non des isolats identiques, probablement et possiblement reliés dans la définition épidémiologique de l’éclosion nécessite l’intégration des analyses cliniques ET moléculaires.
  • Les profils qui diffèrent substantiellement du profil épidémique sont désignés comme des types différents (ex: B, C, etc) et sont considérés non reliés épidémiologiquement.
35
Q

Quels sont les avantages et les désavantages de l’EGCP?

A

Avantages:

  • Très discriminant entre les souches (avec quelques exceptions).
  • Nombreux protocoles standardisés.

Désavantages:

  • Nécessite une culture pure.
  • Technique coûteuse, nécessite un équipement spécialisé (migration).
  • Comparaison entre laboratoires difficile
36
Q

Que veut dire MLVA?

A

Multiple-Locus VNTR Analysis (MLVA)
Méthode basée sur l’amplification de régions répétitives appelées VNTR. La variabilité se trouve au niveau de la longueur des séquences répétés et de leu nombre

37
Q

Que veut dire VNTR?

A

Variable-number tandem repeat

Ce sont des courtes séquences d’ADN répétitives dispersées sur tout le génome des bactéries.

38
Q

Comment fonctionne le MLVA?

A

1) Il faut faire une PCR multiplexe pour amplifier le loci VNTR
2) Le produit de la PCR a plusieurs tailles utilisable pour l’électrophorèse capillaire
3) Une analyse par bionumérique peut alors être faite.

39
Q

Nommez 4 méthodes basées sur le séquençage de l’ADN

A

1) Gene sequencing
2) MLST
3) MST
4) Genome sequencing

40
Q

V ou F

La méthode MST est la méthode de référence pour l’analyse des populations bactériennes?

A

F.

La méthode de référence pour l’analyse des populations bactériennes est le MLST

41
Q

La méthode MLST étudie:

a) la variation génomique neutre de 2 à 4 loci chromosomiques
b) La Méthode Lente Sans Travailler des étudiants de Microbiologie
c) La variation génétique de multiples loci chromosomique (généralement 7)
d) La variation des espèces marines les plus rares.
e) La quantité d’ADN que l’on retrouve dans un gène chez les humains.

A

c) La méthode MLST étudie la variation génétique neutre de multiples loci chromosomiques. Généralement, ça se fait sur 7 gènes, mais parfois sur 8 ou 9.

42
Q

Sur quels types de gènes est basé la méthode MLST?

a) Des gènes métaboliques de ménage (housekeeping genes)
b) Des gènes métaboliques spécifiques des protéines effectrices de la membrane
c) Des gènes métabolique spécifiques aux protéines du noyau
d) Des gènes fucktop qu’on ne connait pas. Ça rajoute un défi voyons.

A

a) La méthode MLST est basé sur des gènes métaboliques de ménage (housekeeping genes)

43
Q

Sélectionnez les énoncées qui sont vrais.
Concernant le MLST:
a) C’est une méthode qui regroupe les virus en complexes chromosomiques avec pour ancêtre commun, LUCA.
b) Cette technique est utile pour les populations bactériennes avec de hauts taux de recombinaison.
c) La méthode MLST forme des complexes clonaux de plusieurs souches bactériennes qui ont toutes le même ancêtre commun.
d) Cette méthode est utile pour l’épidémiologie à court terme, mais n’est pas fiable à long terme.
e) C’est un art martiale peu connu des occidentaux.

A

a) NON: C’est une méthode qui regroupe les SOUCHES BACTÉRIENNES en complexes CLONAUX avec pour ancêtre commun.
b) OUI: Cette technique est utile pour les populations bactériennes avec de hauts taux de recombinaison.
c) OUI: La méthode MLST forme des complexes clonaux de plusieurs souches bactériennes qui ont toutes le même ancêtre commun.
d) NON: Cette méthode est utile pour l’épidémiologie à LONG terme, dite “globale”
e) I WISH: C’est un art martiale peu connu des occidentaux.

44
Q

Comment fonctionne la méthode du MLST?

A

1) On extrait l’ADN chromosomique
2) On amplifie l’ADN chromosomique
3) On séquence des portions de 7 gènes métaboliques dans les 2 sens
4) On compare les séquences de chaque portion de gène avec les allèles connus
5) On assigne un allèle aux 7 loci pour obtenir un profil allélique
6) On compare le profile allélique avec d’autres souches provenant d’une base de données.

45
Q

Comment identifier des complexes clonaux?

A

D’Abord, les ST sont regroupé en complexes clonaux. Ensuite il y a identification du génotype central auquel on ajoute des STs qui diffèrent à un seul locus. On ajoute ensuite des STs qui diffèrent dans 2 ou 3 loci maximum. Finalement, chaque complexe clonal est nommé d’après le ST central.

46
Q

Donnez les avantages de la technique MLST

A
  • La technique est très reproductible
  • Les résultats sont facilement échangeable entre laboratoire
  • Le taux de discrimination est à 1 base près
  • Le matériel requis pour la détermination des séquences types (STs) est facilement transposable.
47
Q

Donnez les désavantages de la technique MLST

A
  • Ne détecte pas la variabilité des isolats proches
  • Coûteux
  • Long
48
Q

Qu’est-ce qu’un génome?

A

La totalité de l’Information génétique d’un organisme, incluant les gènes e les régions non-codantes portés par le chromosome et les plasmides

49
Q

Que veut dire séquencer un génome?

a) Trouver tous les gènes des chromosomes
b) Déterminer l’ordre de tous les gènes sur chaque chromosome
c) Déterminer l’ordre des nucléotides qui constituent l’ARNt d’un organisme
d) Déterminer l’ordre des nucléotides qui constituent l’ADN d’un organisme

A

d)

50
Q

Quelles sont les étapes du séquençage d’un génome?

A

1) isoler l’ADN (le génome)
2) Briser en petits fragments
3) Séquencer les fragments
4) Rassembler les fragments dans le bon ordre
5) Reconstituer la séquence du génome complet

51
Q

Qu’est-ce qu’un read?

A

C’est la petite séquence obtenue avant l’Assemblage du génome

52
Q

Qu’est-ce qu’un Contig?

A

C’est l’assemblage des Reads chevauchantes en une séquence plus grande et non redondante.

53
Q

Qu’est-ce qu’un génome de référence?

a) C’est celui du premier homme que Dieu a mis dans les laboratoire pour nous aider à découvrir le sens de la vie
b) C’est celui d’E.coli pour les bactéries ou alors celui de James Watson qui est le premier à avoir séquencer son génome
c) C,est un génome complet ou celui de la meilleure qualité disponible utilisé comme guide pour l’assemblage du nouveau génome séquencé

A

a) nop
b) nop
c) ouiiii

54
Q

Expliquez la différence entre l’outils PacBio et Miseq consernant les fragments d’ADN séquencés.

A

En réalité, on perd toujours des fragments lors d’un séquençage. Donc

1) PACBIO: Technologie qui permet de séquencer de très gros fragments et avoir le génome au complet. Mais plus le fragment à séquencer est gros, plus il y a des erreurs de lectures
2) MISEQ: Méthode qu’on préfère pcq séquence des plus petites parties donc on perd des bouts, mais on peut recouper avec les régions qui se chevauches

55
Q

Décrivez le principe du SNVPhyl, ou hqSNV

A

La parenté génétique est estimée par analyse phylogénétique de variants de nucléotides uniques (SNV) hérités verticalement qui sont communs à TOUS les isolats dans l’analyse, y compris la référence (C’est-à-dire le génome central SHARED). En français, ça veut dire qu’on compare les régions répétés.

56
Q

Concernant la méthode SNVPhyl, dites quel énoncé est faux:

a) Cette approche est basée sur l’utilisation de génome de référence qui utilisent une combinaison de logiciels développés en interne et qui détectent et quantifient les SNV
b) Une matrice SNV est utilisé pour déterminer le nombre de différences SNV entre les isolats
c) La matrice est convertie en graphique de PCR
d) Il faut séquencer un minimum de 30 fois les génomes pour avoir assez de répétitions pour réarranger le génome

A

c) La matrice est convertie en arbre phylogénétique et non en graphique de PCR.

57
Q

Que veut dire wgMLST?

A

World Genome MLST

58
Q

V ou F

L’interprétation d’une méthode d’analyse moléculaire doit toujours être soutenue par l’enquête épidémiologique?

A

V

59
Q

Quels sont les principaux avantages du séquençage génomique comme outil de surveillance?

A
  • C’est une méthode hautement discriminante par rapport aux méthodes conventionnelles
  • C’est une méthode qui permettra de mieux identifier les sources de toxi-infections
  • C’est une méthode qui permettra également d’Améliorer les connaissances sur l’attribution de source
  • Le génome séquencé par cette méthode fourni également l’espèce, le sérotype, les gènes de virulences, les gènes de résistance et tout autre marqueur génétique