Recherchez sur tout Techno-Science.net
       
Techno-Science.net : Suivez l'actualité des sciences et des technologies, découvrez, commentez
Catégories
Techniques
Sciences
Encore plus...
Techno-Science.net
Partenaires
Organismes
 CEA
 ESA
Sites Web
Photo Mystérieuse

Que représente
cette image ?
Posté par Michel le Samedi 16/06/2012 à 12:00
Une expérience unique pour comprendre la diversification bactérienne
Le maintien de la diversité des bactéries sur le long terme est assuré par une succession d'étapes évolutives, au cours desquelles différentes populations coexistant au sein d'un même écosystème interagissent entre elles de façon dynamique. Ces résultats, obtenus par des chercheurs du Laboratoire adaptation et pathogénie des micro-organismes (LAPM, CNRS/Université Joseph Fourier) à Grenoble, ont été publiés dans la revue PNAS. Ils permettront de mieux appréhender l'apparition de nouvelles espèces bactériennes ou de souches pathogènes devenues résistantes aux antibiotiques.

Les organismes apparentés d'un point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) évolutif occupent généralement des niches écologiques similaires. La compétition y est intense et peut aboutir à l'extinction (D'une manière générale, le mot extinction désigne une action consistant à éteindre quelque chose. Plus particulièrement on retrouve ce terme dans plusieurs domaines :) de certains organismes, mais également à une évolution rapide de leur phénotype qui se traduit par une divergence écologique marquée. Un phénomène de coexistence, basé sur de nombreuses interactions, peut alors s'établir entre ces populations très différentes les unes des autres. Mais ces populations finissent-elles par se stabiliser et occuper des niches écologiques distinctes, ou continuent-elles à évoluer, en interagissant de façon dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) ?

Les chercheurs du LAPM viennent de montrer que la coexistence au long terme de populations bactériennes différentes n'est pas liée à une divergence initiale suivie d'un équilibre stable, mais plutôt à une succession de phases évolutives et donc à des interactions dynamiques entre les populations. A l'origine de ce résultat, se trouve une expérience unique au monde (Le mot monde peut désigner :). Pendant près de 24 ans, douze populations de bactéries initiées à partir d'une cellule ancestrale unique d'Escherichia coli (Escherichia coli, également appelé colibacille ou E. coli, est une bactérie intestinale des mammifères très commune chez l'être humain. Découverte en 1885 par Théodore Escherich,...) ont été cultivées, jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et...) et nuit, dans un laboratoire du Michigan, sous la houlette de Richard Lenski avec qui les chercheurs grenoblois collaborent depuis longtemps. Afin d'analyser leur évolution, des prélèvements à intervalles réguliers ont été effectués dans les douze populations, puis conservés par congélation (On appelle congélation toutes technique visant à faire passer un produit à l'état solide par des techniques de refroidissement forcé. On parle de congélation principalement pour l'eau et les produits qui en...). Ces prélèvements constituent de véritables "fossiles vivants" qui peuvent être ressuscités à tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) moment.

Au cours de cette longue expérience, qui représente aujourd'hui plus de 55 000 générations soit l'équivalent de deux millions d'années pour l'Homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est...), l'une des douze populations a révélé une caractéristique unique. A partir de la cellule ancestrale, deux lignées de bactéries ont divergé et coexistent depuis des dizaines de milliers de générations au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en...) de la même population: la lignée S, qui génère de petites colonies, et la lignée L, qui génère des colonies plus grandes. Ces deux lignées ont émergé après seulement 6 500 générations. Bien qu'héritières du même ancêtre, elles sont nettement différenciées d'un point de vue évolutif, à tel point que l'on peut parler d'espèces différentes au sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement...) écologique du terme. Et depuis maintenant plus de 45 000 générations, elles coexistent sans pouvoir s'éliminer mutuellement.


A) Douze populations indépendantes issues du même ancêtre Escherichia coli sont propagées par transferts quotidiens dans un milieu frais limité en glucose, depuis maintenant plus de 55 000 générations. Les intermédiaires évolutifs et l'ancêtre commun sont conservés à -80°C, afin de pouvoir être ressuscités à tout instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être considéré comme une durée.), tels des archives fossiles vivantes. Tous les individus peuvent ainsi être comparés entre eux et par rapport à leur ancêtre et ce, pour tout caractère phénotypique et génotypique.
B) Dans l'une des populations, une différenciation phénotypique s'est produite entre deux lignées bactériennes apparues après 6 500 générations: la lignée L (Large, grosses colonies) et la lignée S (Small, petites colonies). Ces lignées coexistent depuis plus de 45 000 générations selon un mécanisme appelé "avantage du rare", une lignée n'étant avantagée par rapport à l'autre que lorsqu'elle est rare. Aucune d'entre elles ne peut donc être éliminée puisqu'en devenant rare, une lignée prend automatiquement le dessus sur l'autre. © LAPM, Dominique Schneider

Le mécanisme écologique de coexistence entre ces deux lignées est appelé "avantage du rare" car chacune des lignées est avantagée et donc maintenue lorsqu'elle est "rare" par rapport à l'autre. Une analyse poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de l'avancement.) de l'expression des gènes et de la capacité des deux lignées à utiliser des ressources nutritives a suggéré que la lignée L empiétait sur les capacités cataboliques de la lignée S au cours du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). Celle-ci ne s'est pas éteinte pour autant, trouvant systématiquement de nouvelles niches écologiques pour survivre. Cette dynamique asymétrique a été confirmée par des expériences "d'invasion réciproque". Lorsqu'elles sont rares, les bactéries de la lignée L sont capables d'envahir celles de la lignée S, qu'elles soient leurs contemporaines, déjà présente dans l'écosystème ou apparues des milliers de générations plus tard. En revanche, les bactéries de la lignée S ne présentent un avantage quand elles sont rares que contre des lignées L contemporaines ou plus anciennes.

L'opportunité unique de cette expérience d'évolution, qui permet de disposer de tous les intermédiaires évolutifs issus d'une même bactérie (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi cellulaire glucidique, le peptidoglycane. Les...) sur des dizaines de milliers de générations, a permis d'analyser la dynamique du maintien d'un polymorphisme bactérien. Une dynamique complexe a été mise en évidence, les deux lignées continuant à évoluer de manière importante par le biais de nombreuses interactions mutuelles qui, elles aussi, continuent à être modifiées au cours d'une véritable danse évolutive. Ces résultats sont importants dans le contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut...) de la diversification bactérienne au cours des processus infectieux.


Référence:

Ecological and evolutionary dynamics of coexisting lineages during a long-term experiment with Escherichia coli, Mickaël Le Gac, Jessica Plucain, Thomas Hindré, Richard Lenski, Dominique Schneider, PNAS (2012), doi: 10.1073/pnas.1207091109.


Commentez et débattez de cette actualité sur notre forum Techno-Science.net. Vous pouvez également partager cette actualité sur Facebook, Twitter et les autres réseaux sociaux.
Icone partage sur Facebook Icone partage sur Twitter Partager sur Messenger Icone partage sur Delicious Icone partage sur Myspace Flux RSS
Source: CNRS-INSB