Thierry WIRTH

Recherche en cours

Mes travaux actuels reposent sur deux thématiques principales :

1) MICROBIOLOGIE et GENOMIQUE: Histoire évolutive, dispersion et épidémiologie moléculaire des principales maladies humaines.

Ces travaux se déclinent sur plusieurs micro-organismes cibles et s’inscrivent dans le cadre de collaborations internationales et nationales. Le point fort de l’équipe BIPEM repose sur ses compétences analytiques et bioinformatiques (analyses bayésiennes, maximum likelihood, ABC, traitement de données issues d’approches génomiques et métagénomiques …). En combinant des approches de génétique des populations, de modélisation dans le temps et l’espace des génotypes nous nous plaçons à l’interface de plusieurs disciplines. Notre positionnement implique une stratégie de publication potentiellement forte, puisque les facteurs limitant dans la microbiologie « moderne » demeurent l’analyse et l’intégration des données. Une reconnaissance internationale s’est notamment traduite pas la mise à disposition de l’équipe BIPEM de génotypes (MIRU) de la souche Beijing pour l’ensemble des Etats-Unis, soit plus de 2,500 souches par le Centers for Disease Control and Prevention (CDC) américain. Ce projet s’est soldé par une publication dans Nature Genetics signée en dernier auteur.

Plus récemment, nous avons développer des approches de modélisation et de nouveaux indices d’épidémicité qui permettent d’évaluer la dangerosité d’un pathogène souche par souche et de générer des cartographies précises des vagues de propagation dans le temps et l’espace (deux Scientific Reports publiés nous ont permis d’asseoir cette nouvelle approche analytique).

Pathogènes ciblés et collaborations :

- La tuberculose (Institut Pasteur, Paris et Lille – American CDC)

- Le staphylocoque doré (Hôpital de la croix rousse à Lyon, Statens serum Institut Copenhague ; Milken Institute School of Public Health, Washington).

- La peste (Max-Planck Institut, Berlin)

- Escherichia coli (Univ. Washington et Univ. Copenhague)

- La leishmaniose (Hôpital Charité, Berlin)

2) MICROBIOLOGIE ENVIRONNEMENTALE DES MASSIFS CORALLIENS

Cette thématique de recherche s’inscrit dans le cadre d’un double partenariat avec le CRIOBE et bénéficie de subventions sur près de 10 ans grâce à un Labex CORAIL. Les massifs coralliens sont des « hot-spots » de diversité, ils forment un biotope fragile et menacé. Ces formations animales sont passées par de nombreuses fluctuations démographiques et par des phénomènes de recolonisation.  Notre projet phare vise à appréhender la structuration et la diversité génétique des communautés bactériennes présentes dans les lagons du Pacifique sud. Les microorganismes ont un rôle essentiel dans la chaine trophique et sont donc des partenaires incontournables du système étudié. Cette étude se base sur le séquençage parallèle massif d’amplicons de 16S et sur la métagénomique environnementale. Les résultats ont notamment permis de mettre en place des modèles théoriques permettant de relier le diamètre des îles (Tuamotu) à la biodiversité microbienne et de tester le modèle neutraliste de Hubbell. Une ultime mission de terrain en février 2013 s’est soldée par l’échantillonnage des dernières stations nous permettant de couvrir les zones les plus riches en biodiversité corallienne (Nouvelle-Calédonie et îles Fidji), partie du projet MICRO-DIV financée par le LABEX. Les derniers résultats nous ont permis de détecter des espèces sentinelles (traceurs de polluants, traceurs de l’état sanitaire des coraux) mais également de mettre en évidence une différentiation des principales îles et archipels qui se manifeste par des fingerprints populationnels propres, liés à des gradients écologiques.

TRAVAUX PHARES:

# Mes travaux sur la peste ont connu un certain retentissement tant sur la scène scientifique que sur la scène médiatique. Mark Achtman et moi-même avons initié le projet en 2003 qui visait à séquencer les génomes complets d’une centaine de souches à travers le monde. Ces travaux ont pris une dimension internationale avec de nombreuses collaborations entre Institutions pour aboutir à une publication dans Nature Genetics en décembre 2010. La reconnaissance des pairs est réelle, et j’ai pu diffuser ma recherche dans différents médias, tels France 5, France Culture, Le Monde, Libération et le Nouvel Observateur.

# Mes travaux sur la tuberculose (2008) ont permis de reconstruire l’histoire évolutive du bacille de Koch, qui demeure la principale source de mortalité chez l’espèce humaine (infection bactérienne). La publication dans PloS Pathogens a conduit à un communiqué de presse conjoint MNHN/CNRS, ce papier est déjà cité plus de 200 fois et fait partie du top 20 des articles publiés dans ce domaine selon BioMedLib. En février 2013, j’ai également cosigné un article dans PloS Medicine (highly cited – 210 fois) qui illustre l’intérêt des approches génomiques dans les suivis épidémiologiques et l’identification des sources d’outbreaks. Cet article servira de référence dans l’épidémiologie moléculaire à échelle génomique de la tuberculose. Enfin, courant 2015, une publication qui présente la structuration génétique d’une lignée évolutive de la tuberculose (la souche Beijing), ainsi que les gènes sous sélection diversifiante a été publiée dans Nature Genetics (article que je signe en dernier auteur – highly cited – 148 fois). Ce clade est particulièrement important car il comprend la majorité des bactéries multi-résistantes aux antibiotiques et les mutations détectées devraient permettre de développer des outils diagnostiques.

Ces travaux ont été relayés par:

- The Scientist, USA, “Tracking tuberculosis over time” - 19.01.15

- Nature news, UK, “Tuberculosis genomes track human history” - 19.01.15

- Nature Research highlights (2015) 157:145, “Tuberculosis has history in its DNA”

- New Scientist, UK, “Soviet Union fall helped drug-resistant TB to take off” - 19.01.15

# Les résultats les plus importants sont sans doute ceux obtenus sur Escherichia coli où je démontre qu’il y a un lien entre le sexe et la virulence (2006). Cette publication propose un nouveau paradigme où nous présentons les mécanismes sous-jacents qui conduisent des bactéries avirulentes vers des souches pathogènes. Ces résultats ont depuis lors été confirmés pour d’autres espèces bactériennes et par d’autres équipes scientifiques. L’article dans Molecular Microbiology (2006) que je signe en premier auteur est cité plus de 900 fois.

PUBLICATIONS SIGNIFICATIVES:

Gustave CA, Tristan A, Martins-Simoes P, Stegger M, Benito Y, Skytt Andersen P, Bes M, Le Hir Y, Diep BA, Uhlemann AC, Glaser P, Laurent F, Wirth T, Vandenesch F (2018) Demographic fluctuation of community-acquired antibiotic-resistant Staphylococcus aureus lineages: potential role of flimsy antibiotic exposure. ISME Journal 12: 1879-1894. IF = 9,52.

Wirth T (2015). Massive lineage replacements and cryptic outbreaks of Salmonella Typhi in Eastern and South Africa. Nature Genetics 47: 565-567. IF = 27,12.

Merker M, Blin C, Mona S, Duforet-Frebourg N, Lecher S, Willery E, Blum M, Rüsch-Gerdes S, Mokrousov I, Aleksic E, Allix-Béguec C, Antierens A, Augustynowicz-Kopeć E, Ballif M, Barletta F, Beck HP, Barry III CE, Bonnet M, Borroni E, Campos-Herrero I, Cirillo D, Cox H, Crowe S, Crudu V, Diel R, Drobniewski F, Fauville-Dufaux M, Gagneux S, Ghebremichael S, Hanekom M, Hoffner S, Jiao WW, Kalon S, Kohl TA, Kontsevaya I, Lillebæk T, Maeda S, Nikolayevskyy V, Rasmussen M, Rastogi N, Samper S, Sanchez-Padilla E, Savic B, Chola Shamputa I, Shen A, Sng LH, Stakenas P, Toit T, Varaine F, Vukovic D, Wahl C, Warren R, Supply P, Niemann S & Wirth T (2015) Evolutionary history and global spread of the Mycobacterium tuberculosis Beijing lineage. Nature Genetics 47: 242-249. IF = 27,12. Highly cited = 148     

Roetzer A, Diel R, Kohl TA, Rückert C, Nübel U, Blom J, Wirth T, Jaenicke S, Schuback S, Rüsch-Gerdes S, Supply P, Kalinowski J & Niemann S (2013) Whole genome sequencing versus traditional genotyping for investigation of a Mycobacterium tuberculosis outbreak : A longitudinal molecular epidemiological study. PloS Medecine 10: e1001387. IF = 11,67. Highly cited = 210

Wirth T, Hildebrand F, Allix-Béguec C et al. (2008). Origin, spread and demography of the Mycobacterium tuberculosis complex. PloS Pathogens 4: e1000160. IF = 6,16.

Wirth T, Morelli G, Kusecek B et al. (2007). The rise and spread of a new pathogen: seroresistant Moraxella catarrhalis. Genome Research 17: 1647-1656. IF = 10,10.

Wirth T, Wang X, Linz B, Novick RP, Lum, JK, Blaser M, Morelli G, Falush D & Achtman M (2004) Distinguishing human ethnic groups by means of sequences from Helicobacter pylori: Lessons from Ladakh. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101: 4746-4751. IF = 9,50.

Falush D, Wirth T, Linz B, Pritchard JK, Stephens M, Kidd M, Blaser MJ, Graham DY, Vacher S, Perez-Perez GI, Yamaoka Y, Mégraud F, Otto K, Reichard U, Katzowitsch E, Wang X, Achtman M & Suerbaum S (2003) Traces of human migration in Helicobacter pylori. Science 299 : 1582-1585. IF = 41,06.

Wirth T & Bernatchez L (2001) Genetic evidence against panmixia in the European eel. Nature 409 : 1037-1040. IF = 41,58.