Adaptabilité Bactérienne

Figure 1: L'expérience d'évolution à long-terme avec Escherichia coli.

La LTEE consiste à propager 12 populations indépendantes de la bactérie Escherichia coli dans un milieu de culture minimum contenant une quantité limitante de glucose (Figure 1). Chaque jour, une fraction de la population est transférée dans du milieu frais permettant la croissance des bactéries pendant environ 7 générations. Toutes les 500 générations, des échantillons des 12 populations sont congelés pour archivage sous forme revivifiable. L'étude de cette archive fossile a montré que toutes les populations s'adaptent continuellement à ces conditions de culture, d'abord rapidement puis plus lentement à partir de 5 000 générations. Les analyses génomiques ont corrélé cette adaptation à la fixation de différentes mutations affectant les mêmes gènes dans une majorité des 12 populations. En particulier, les gènes cibles de la sélection naturelle en début de LTEE codent des régulateurs globaux impliqués dans le contrôle de la topologie de l'ADN, dans le contrôle de la réponse aux carences nutritives et dans le métabolisme du co-enzyme NAD. L'introduction de ces mutations dans le fond génétique de la bactérie E. coli ancestrale a montré qu'elles sont bénéfiques dans les conditions de la LTEE. Nous travaillons actuellement à : i) déterminer les conséquences physiologiques et moléculaires de ces mutations afin de déterminer les mécanismes responsables de leur caractère adaptatif; ii) caractériser l'impact de ces mutations sur la plasticité adaptative de la bactérie E. coli face à des conditions autres que celles de la LTEE. 

Figure 2: Distribution des Séquences d'Insertion dans les génomes des 12 populations de la LTEE après 59 500 générations d'évolution (F. Gaudillière, non publié).

Les Séquences d'Insertion (IS) sont les plus simples éléments génétiques mobiles constitués de séquences répétées inversées encadrant une séquence codant uniquement une transposase. Ces éléments sont présents dans la plupart des génomes procaryotes au sein desquels leur mobilité est assurée par l'activité de la transposase. En provoquant des mutations, des réarrangements génomiques et des modifications de l'expression des gènes, la mobilité des IS contribue largement à l'évolution des génomes procaryotes. Dans ce projet, nous nous intéressons à la dynamique évolutive des séquences d'insertion à la fois dans les génomes des populations de la LTEE (Figure 2) mais aussi plus largement dans les génomes procaryotes. Par ailleurs, nous développons des outils moléculaires permettant d'investiguer les contraintes mécanistiques affectant la mobilité des IS au sein de ces génomes. 

Figure 3 : Représentation schématique de la structure d'un Intégron de Résistance.

Les Intégrons de Résistance jouent un rôle majeur dans la propagation de l'antibiorésistance en particulier chez des souches bactériennes Gram négatif aussi bien en clinique que dans l'environnement. Dans ce projet, nous cherchons à caractériser l'impact du mode de vie bactérien et de la présence d'antibiotiques à des concentrations subinhibitrices sur l'évolution de la structure et de l'organisation des Intégrons de Résistance. Pour cela, nous réalisons des expériences d'évolution en propageant des souches d' E. coli portant des Intégrons de Résistance artificiels en présence d'antibiotiques à faible concentrations et en condition de vie soit planctonique soit biofilm. 

Aurore Akoka (Doctorante)

Joël Gaffé 

Lucie Gallot (Doctorante)

Thomas Hindré 

Béatrice Schaack

Dominique Schneider

Ivan Junier, CBI-équipe GeDy, Toulouse

Jeffrey Barrick, Michigan State University

Sandra Da-Re, UMR1092-Resinfit, Limoges