L'absence de rayonnements ne change rien à l'évolution des bactéries

Publié par Isabelle le 11/12/2019 à 14:00
Source: CNRS IN2P3
La vie a-t-elle besoin des rayonnements ionisants naturels pour forcer l'ADN à muter aléatoirement et évoluer ? C'est l'hypothèse que Vincent Breton du Laboratoire de physique de Clermont (LPC) et son équipe ont testée en cultivant des colonies de bactéries E. coli à l'abri des radiations et des rayons cosmiques. Après 500 générations, aucune différence n'est apparue comparé à des bactéries élevées en surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa...). Un résultat publié en octobre dans Scientific reports.


Repiquage des colonies de bactéries E. coli. 500 générations se sont succédées dans l'expérience menée par le LPC.
Image Vincent Breton LPC.

Comment la vie (La vie est le nom donné :) gère-t-elle les rayonnements ionisants dans laquelle elle baigne. S'est-elle adaptée au point (Graphie) d'y être insensible ou est-elle continuellement remodelée par son impact ? Pour tenter d'esquisser une réponse, Vincent Breton, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont diversifiés et impliquent d'importantes...) au Laboratoire de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la nature ;...) de Clermont (LPC) aidé de scientifiques de l'IN2P3 (L'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3) est un institut de recherche fondamentale du CNRS dont le domaine de recherche est comme son nom...) et de l'INEE, a lancé la première étude d'évolution expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan...) où le paramètre (Un paramètre est au sens large un élément d'information à prendre en compte pour prendre une décision ou pour effectuer un calcul.) du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) est contrôlé. Plus précisément, à partir d'une même population de la bactérie (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart...) E. coli, il a conduit deux cultures, l'une au Laboratoire de Physique Clermont (LPC) dans des conditions de surface normales, et l'autre à l'abri dans les profondeurs du Laboratoire souterrain de Modane. Entre les deux sites, la différence de rayonnement approche le facteur 10.

Deux populations de bactéries cultivées en parallèle

Hormis les rayonnements ionisants, les bactéries ont été rigoureusement cultivées dans les mêmes conditions. En l'occurrence, l'apport nutritif était volontairement limité pour favoriser au fil des générations l'émergence de souches plus adaptées à ces conditions frugales. Et effectivement, au bout de 200 à 300 générations, des bactéries plus à même d'exploiter ce milieu pauvre ont commencé à émerger et à prendre le dessus sur les autres. "Ce changement est apparu au LPC et au LSM quasiment au même stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et...)" précise Vincent Breton, "ce qui montre que les radiations ne sont pas à l'origine du virage évolutif observé à l'échelle de 500 générations."


Au LSM, les bactéries sont cultivées à l'abri des rayonnements ionisants, protégés par la masse de la montagne (Une montagne est une structure topographique significative en relief positif, située à la surface d'astres de type tellurique (planète tellurique, satellites comme la...) et le plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole viennent du latin plumbum.) du coffre. Les bactéries sont sorties une fois par 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...) pour être repiquées dans de nouveaux tubes. Image Vincent Breton LPC.

Une observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude...) assez logique (La logique (du grec logikê, dérivé de logos (λόγος), terme inventé par Xénocrate signifiant à la fois...) étant donné la très faible dose de rayonnement ionisant (Un rayonnement ionisant est un rayonnement qui produit des ionisations dans la matière qu'il traverse. Ces rayonnements ionisants, lorsqu'ils sont maîtrisés, ont beaucoup d'usages pratiques...) reçue par les microbes en général: 1 bactérie/1500 touchée par jour dans les colonies du LPC et une bactérie/10 000 touchée par jour dans le coffre-fort en plomb du LSM. Dans ces conditions, les mutations de l'ADN dues au rayonnement sont négligeables au regard de celles issues des erreurs de copie de la machinerie cellulaire.

Passer d'un pas évolutif à dix

Ce premier résultat publié le 17 octobre dernier sur Scientific reports, est déjà un petit exploit pour l'équipe de Vincent Breton tant le protocole expérimental est éloigné des traditionnelles expériences de physique. Au départ d'ailleurs ils visaient 1000 générations, mais une contamination est venue saper les résultats au-delà de 500. "Avec ces 500 générations nous avons observé un pas évolutif, il nous en faudrait 10 pour rendre le résultat plus significatif" explique le chercheur. Il reste donc beaucoup à faire. Sans compter que Vincent Breton voudrait également réaliser cette comparaison avec des bactéries soumises à des doses de rayonnement ionisant 10 000 fois plus importantes, comme dans les sources naturelles radioactives. L'évolution expérimentale n'a pas fini de faire parler d'elle à l'IN2P3.

Ont participé à cette étude menée par le Laboratoire de physique de Clermont (LPC), le Laboratoire souterrain de Modane (LSM), le Centre d'étude nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) de Bordeaux Gradignan (CENBG), le laboratoire Techniques de l'Ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la responsabilité de la construction et au contrôle des équipements d'une installation...) Médicale et de la Complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par exemple par Anthony Wilden ou Edgar Morin), en physique, en biologie (par exemple par Henri Atlan), en sociologie, en informatique...) - Informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le...), Mathématiques (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide de raisonnements logiques sur des concepts tels que les nombres, les figures, les structures et les transformations. Les...), Applications, Grenoble (TIMC-IMAG), et le Laboratoire microorganismes, génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le...) et environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à...) (LMGE).

Pour aller plus loin:
Le papier (Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres cellulosiques végétales et animales. Il se présente sous forme de feuilles minces et est considéré comme un...) dans la revue Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que...) Reports: "Reducing the ionizing radiation background does not significantly affect the evolution of Escherichia coli (Escherichia coli, également appelé colibacille ou E. coli, est une bactérie intestinale des mammifères très commune chez...) populations over 500 generations"

Contact:
- Vincent Breton - Chercheur au Laboratoire de physique de Clermont (LPC) - Vincent.Breton at clermont.in2p3.fr
- Emmanuel Jullien - Chargé de communication (Le chargé de communication développe des actions de communication vers des publics variés en cohérence avec la stratégie générale de l’établissement. Il met en œuvre...) -communication at in2p3.fr
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