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Une histoire de bactéries hypermutatrices

jeudi 27 décembre 2012

par Agnès Vernet

Une expérience initiée en 1988 éclaire les processus de formation et d’évolution des lignées bactériennes les plus adaptatives.

La capacité des bactéries à muter, donc à s’adapter, évolue en fonction de leur environnement. C’est ce que viennent de montrer des recherches internationales dirigée par le Laboratoire adaptation et pathogénie des micro-organismes (LAPM) de l’Université Joseph Fourier à Grenoble, en collaboration avec le Genoscope d’Évry. L’aptitude à la mutation des micro-organismes est un élément clé pour prédire, par exemple, l’émergence de bactéries multirésistantes aux antibiotiques ou de bactéries pathogènes responsables d’infections nosocomiales.
Ces conclusions sont tirées de la plus longue expérience d’évolution en cours dans le monde. Au LAPM, en 1988, des cultures bactériennes ont été initiées à partir d’une cellule unique d’Escherichia coli (« l’ancêtre »). Cette expérience, qui couvre plus de 55 000 générations, a révélé une population de bactéries hypermutatrices. Le séquençage de 171 clones bactériens, comparés au génome de l’ancêtre, a mis en évidence une augmentation très importante du nombre de mutations après 20 000 générations : d’une moyenne d’environ 40 à 50 par génome à 20 000 générations, ce nombre est passé à une moyenne de plus de 700 mutations à 40 000 générations. Or cette évolution ne s’est pas réalisée de manière linéaire. Les chercheurs ont, en effet, constaté qu’elle est le fruit de plusieurs étapes au cours desquelles une augmentation massive du taux de mutation est suivie d’une diminution.
Les bactéries hypermutatrices obtiennent leur capacité d’adaptation de la mutation du gène mut T, codant l’hydrolase Mut T qui intervient dans l’appariement des bases lors de la réplication de l’ADN. Lorsqu’elle est mutée, les mauvais appariements conduisent à des mutations de transversion, c’est-à-dire des remplacements de bases puriques (A, G) par des bases pyrimidiques (T, C) et inversement.
L’équipe dirigée par Dominique Schneider a mis en évidence que, au fil des générations, la lignée hypermutatrice porteuse du gène muté mut T s’est divisée en deux lignées moins adaptatives. Cet abaissement du taux de mutation est lié à l’apparition de mutations secondaires corrigeant le défaut de fonction de mut T.
En même temps qu’elle éclaire les mécanismes évolutifs des bactéries hypermutatrices, la balance de ces différents phénotypes pourrait mener à la modélisation du comportement des bactéries pathogènes, afin de contrôler leurs capacités d’adaptation et, à terme, de développer de nouveaux outils thérapeutiques pour faire face aux infections dont elles sont responsables.

Wielgoss S et al. (2012) Proc Natl Acad Sci USA,
doi : 10.1073/pnas.1219574110

Source : CNRS

Colonies provenant d’une souche hypermutatrice d’E. coli
© UJF

Colonies provenant d'une souche hypermutatrice d'E. (...)

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