La spectrométrie de masse MALDI-TOF : un outil de diagnostic pour l’identification et le typage des bactéries pathogènes des poissons - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Access content directly
Journal Articles NOV'AE Year : 2022

MALDI-TOF mass spectrometry: a diagnostic tool for identifying and typing fish pathogenic bacteria

La spectrométrie de masse MALDI-TOF : un outil de diagnostic pour l’identification et le typage des bactéries pathogènes des poissons

Eric Duchaud

Abstract

Methods used to identify the bacteria responsible for outbreaks of infectious diseases in fish farms still essentially rely on traditional and usually non-discriminatory techniques, such as histology, cytology, phenotypic characteristics and serotyping. Modern molecular methods (e.g., MLST, WGS) tend to replace these classical approaches but are usually employed for retrospective studies within the framework of academic research due to their cost, throughput and the time required. To adapt treatments and take control measures, fish farmers and stakeholders (e.g., aquaculture veterinarians) need an accurate, rapid and, ideally, inexpensive diagnosis of the causative agent. Matrix-assisted laser desorption time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) is a bacterial identification technique widely used in medical microbiology laboratories that is progressively spreading to veterinary diagnostic laboratories. Based on the direct analysis of bacterial cultures, MALDI-TOF MS generates a protein spectrum which is then compared to a set of reference spectra stored in a database. It is a fast, inexpensive technique well-adapted to highthroughput analyses. However, commercial MALDI-TOF MS databases contain only a limited number of bacterial fish pathogens. On the other hand, identification is insufficient to answer questions related to epidemiology, the basis of which is the fine characterization (typing) of bacterial isolates. We have developed a MALDI-TOF MS identification method for species of the genus Tenacibaculum and improved its performance for use as a first-line epidemiological tool for the species T. maritimum, a devastating pathogen of marine fish. This technical notebook includes advice resulting from this experiment and bibliographic research to guide the reader in developing such an approach.
Les méthodes d’identification des bactéries responsables d’épisodes infectieux chez les poissons reposent encore essentiellement sur des techniques traditionnelles, pas toujours discriminantes, comme l’histologie, la cytologie, la recherche de caractères phénotypiques et le sérotypage. Des méthodes moléculaires modernes (e.g., MLST, WGS) tendent à se substituer à ces approches classiques, mais restent le plus souvent, de par leur coût, leur débit et le temps requis, utilisées pour des études rétrospectives dans le cadre de travaux académiques. Pour adapter les traitements et prendre les mesures visant à contrôler un épisode infectieux, les aquaculteurs et les différentes parties prenantes (e.g., vétérinaires, Groupements de Défense Sanitaire Aquacole) ont besoin d’un diagnostic précis, rapide et, idéalement, peu onéreux de l’agent causal. La spectrométrie de masse à temps de vol par désorption laser assistée par matrice (MALDI-TOF MS) est une technique d’identification bactérienne largement répandue dans les laboratoires d’analyses de microbiologie médicale, qui tend à s’étendre aux laboratoires de diagnostic vétérinaire. Basée sur l’analyse directe de cultures bactériennes, la technique MALDI-TOF MS génère un spectre protéique qui est ensuite comparé à un ensemble de spectres de référence stockés dans une base de données. C’est une technique rapide, bon marché et qui se prête bien aux analyses à haut-débit. Cependant, les bases de données commerciales MALDI-TOF MS ne contiennent que peu d’espèces de bactéries pathogènes des poissons. D’autre part, l’identification est insuffisante pour répondre à des questions relevant de l’épidémiologie, dont la base est la caractérisation fine (typage) des isolats bactériens. Nous avons développé un schéma MALDI-TOF MS d’identification pour les espèces du genre Tenacibaculum et amélioré ses performances pour son utilisation comme outil épidémiologique de première ligne pour l’espèce T. maritimum, un redoutable agent pathogène des poissons marins. Cet article intègre des conseils issus de cette expérience et de recherches bibliographiques, afin de guider le lecteur pour le développement d’une telle approche.
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Eric Duchaud. La spectrométrie de masse MALDI-TOF : un outil de diagnostic pour l’identification et le typage des bactéries pathogènes des poissons. NOV'AE, 2022, Numéro Spécial 02, RARe, pp.133-143. ⟨10.17180/novae-2022-NS02-art17⟩. ⟨hal-04624473⟩
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