microorganismes multi-résistants aux antibiotiques.Les mutations de l’ADN sont à l’origine des variations qui permettent l’évolution des organismes vivants.
Elles peuvent avoir des effets positifs, négatifs ou neutres, et c’est l’équilibre entre ces différents effets qui vaconduire à l’adaptation des organismes vivants à leur environnement. Comprendre comment la production de mutations varie au cours du temps est donc indispensable pour décrire les processus évolutifs.L’équipe dirigée par Dominique Schneider au sein du Laboratoire adaptation et pathogénie des microorganismes (LAPM) a lancé la plus longue expérience d’évolution en cours dans le monde. Dans le cadre de ce projet, des populations bactériennes ont été initiées à partir d’une cellule unique d’Escherichia coli (« l’ancêtre ») et sont cultivées nuit et jour, 365 jours par an, depuis 1988. Les chercheurs effectuent des prélèvements à intervalles réguliers sur ces populations, et les conservent, ce qui permet d’obtenir de véritables archives fossiles vivantes et d’analyser leur évolution.Au cours de cette longue expérience qui représente aujourd’hui plus de 55.000 générations (ce qui, à l’échelle humaine, correspond à près de deux millions d’années), les chercheurs ont identifié une population de bactéries dont la capacité à produire des mutations a centuplé. Elle est ce que les généticiens appellent une population hypermutatrice, d’autant plus que son taux de mutations continue d’augmenter…
En pratique, les chercheurs ont séquencé l’intégralité du génome
bactérien à différents temps au cours de l’évolution (171 clones
bactériens au total). Les données ont été intégrées à la plateforme
MicroScope, développée au Génoscope, et comparées au génome de
l’ancêtre. Après 20.000 générations, ils ont observé une augmentation
très importante du nombre de mutations, la population étant devenue
hypermutatrice. En effet, d’une moyenne d’environ 40 à 50 mutations par
génome à 20.000 générations, les bactéries sont passées à une moyenne de
plus de 700 mutations à 40.000 générations. Mais le plus étonnant est
que cette évolution s’est produite en plusieurs étapes avec une
augmentation massive du taux de mutation suivie d’une diminution.
L’équipe de Dominique Schneider a pu décrypter les mécanismes
moléculaires mis en jeu dans ce processus multi-étapes, en analysant la
séquence des génomes entiers de ces bactéries. Au niveau évolutif, cette
population bactérienne est passée successivement d’une étape où le taux
de mutation était élevé, ce qui lui a permis de s’adapter à son
environnement, à une étape où le taux de mutation a diminué mais est
resté à un niveau intermédiaire, ce qui lui a permis de poursuivre son
adaptation en conservant une probabilité plus élevée de produire des
mutations bénéfiques, tout en réduisant la proportion de mutations
néfastes.
Grâce à cette expérience d’évolution en tube à essai dévoilée dans la
revue Pnas, les chercheurs ont pu comprendre les différentes étapes qui
président in vivo à l’apparition de bactéries mutantes. De telles
bactéries hypermutatrices sont connues pour être associées à de graves
problèmes de santé publique, comme l’apparition de maladies nosocomiales
et de bactéries multi-résistantes aux antibiotiques, ou de certains
types de tumeurs chez les eucaryotes. Les scientifiques espèrent que le
décryptage de ce processus au niveau de génomes entiers va permettre de
modéliser le comportement des bactéries pathogènes, de contrôler leurs
capacités d’adaptation, et, à terme, de développer de nouveaux outils
thérapeutiques pour faire face aux infections bactériennes.
Article de Futura-science
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