Mai 2003 - n°78
La Génétique et la Microbiologie au coeur
des recherches de L' UMR INRA 1128
L'UMR INRA 1128 s'est spécialisée dans la recherche fondamentale
en génétique bactérienne débouchant sur une valorisation
dans les domaines de l'agroalimentaire (Streptococcus thermophilus) et l'exploitation
de l'expression du métabolisme secondaire d'un producteur d'antibiotique
(Streptomyces). Un sujet en plein essor…
Le futur fondateur Bernard Decaris, Maître de conférences en
Génétique venant d'Orsay (université Paris Sud), est
au départ nommé professeur de génétique à
Nancy. Il travaille sur l'instabilité génétique chez
le champignon modèle Ascobolus immersus. C'est avec la volonté
de l'Université de Nancy de développer la génétique
(recherche très faible sur le sujet à l'époque) que naît
en 1985 le laboratoire de recherche avec la volonté forte de développer
une recherche à la fois fondamentale et finalisée. Il s'associe
à l'INRA à partir de 1992. Ensuite, il obtient en 2001 le statut
d'Unité Mixte de Recherche (N°1128 Génétique et Microbiologie).
Le thème général du laboratoire de Génétique
et Microbiologie est centré sur les mécanismes moléculaires
et les déterminismes génétiques conduisant à la
variabilité génomique et phénotypique de bactéries.
La variabilité génomique étudiée
résulte de deux grands types d'événements :
- Des grands réarrangements intragénomiques (délétions,
amplifications, translocations, transpositions, duplications) ou l'acquisition
et/ou le remplacement d'une information génétique par transfert
horizontal. Ces mécanismes se traduisent par l'apparition d'un polymorphisme
génétique intra spécifique, voire intraclonal, qui concerne
la structure génomique (configuration et taille du chromosome) et la
nature de l'information génétique (séquence spécifique
de souche). Ces études conduisent à revisiter le concept de
pool génétique d'une espèce bactérienne. Ce pool
n'est plus considéré comme homogène (à la variabilité
allèlique près), c'est-à-dire partagé par tous
les individus ou souches de l'espèce. En revanche, seule une partie
de l'information génétique de ce pool est commune entre les
différents individus.
- D'autre part, les diverses barrières génétiques existant
entre les pools ne sont pas absolues et sont compatibles avec un transfert
interspécifique. Ces remaniements se traduisent également par
des modifications d'expression génétique : sur expression par
amplification, extinction par perte ou remaniements de gènes, nouvelles
fonctions par formation de gènes chimériques.
Deux systèmes biologiques sont étudiés
:
- L'un est une bactérie lactique, Streptococcus thermophilus, bactérie
Gram+ à bas G-C dont le génome est circulaire et de petite taille
(1,8 Mb). Il s'agit d'une bactérie utilisée en cocultures avec
d'autres bactéries lactiques dans les fermentations de produits laitiers.
Des échanges génétiques peuvent s’effectuer entre
les différentes espèces présentes.
- L'autre est une bactérie du sol, Streptomyces ambofaciens, bactérie
Gram+ à haut G-C dont le génome est linéaire et de grande
taille pour le monde bactérien (8 Mb). Cette bactérie présente
une différenciation cellulaire et un métabolisme secondaire
particulièrement poussés. La différenciation cellulaire
aboutit à la formation d'une colonie qui est un véritable "organisme"
bactérien se traduisant par une organisation intégrée,
une différenciation de type mycélium végétatif
et une sporulation. Le métabolisme secondaire, correspond à
la phase tardive de différenciation et produit de nombreux métabolites
excrétés dont des antibiotiques, des anti-tumoraux, des insecticides,
des herbicides…L'ensemble de la différenciation et du métabolisme
secondaire est sous le contrôle d'un réseau de régulateurs.
Ces 2 espèces bactériennes sont utilisées industriellement
en agro-alimentaire (Streptococcus thermophilus) ou pour la production de
métabolites (Streptomyces ambofaciens).
Les thématiques du laboratoire se focalisent sur l'organisation, l'expression
et la plasticité du génome de bactéries industrielles
:
- Structures chromosomiques et instabilité génétique
chez l'actinomycète Streptomyces ambofaciens : mécanismes moléculaires
des remaniements génomiques et conséquences des remaniements
sur l'expression des gènes.
- Expression du métabolisme secondaire en phase tardive chez Streptomyces
ambofaciens.
- Variabilité génétique chez Streptococcus thermophilus
: structure et organisation du génome. Mécanismes de transfert
horizontal d'informations génétiques.
- Analyse génétique et identification de bactéries du
genre Bifidobacterium : identification par ribotypage, établissement
des relations phylogénétiques par étude des séquences
inter géniques 16S-23S.
- Stress oxydatif de la bactéries Streptococcus thermophilus.
Pour que ces recherches soient efficaces, deux équipes dynamiques travaillent
de concert au sein de l'établissement. La première est dirigée
par B. Decaris (également directeur du laboratoire) et s'intitule "Mécanismes
de la variabilité génétique". Elle comprend 5 enseignants
chercheurs, 8 étudiants en DEA (2) et Thèses (5), financées
dont un ASC INRA, un ATER, et des allocations de recherche MENRT, 3 personnels
techniques.
L'autre équipe est dirigée par Pierre Leblond et s'intitule
"Instabilité télomérique et génomique de
Streptomyces ambofaciens". Elle comprend 2 enseignants chercheurs, 1
DEA, 3 thèses (financement : Bourse INRA-Région, Allocation
MENRT de recherche), 1 postdoc (Fondation pour la Recherche médicale).
Une secrétaire et un adjoint de maintenance viennent compléter
le personnel du laboratoire.
La surface de l'UMR s'étend sur environ 1000 m2 dont approximativement
la moitié de laboratoires. Les équipements constituent un point
intéressant : Comme il s'agit d'un laboratoire dédié
à l'étude des génomes bactériens (bactéries
utiles et industrielles), il possède un ensemble d'équipement
permettant d'étudier la génétique moléculaire
et la génomique des bactéries. Avec notamment une unité
de séquençage d'ADN automatisée (en association avec
l'UMR INRA 1136 au sein de l'Institut Fédératif de Recherche
N°110). Il s'agit de deux séquenceurs capillaires (dont l'un à
8 capillaires) couplés à un robot. En parallèle, le laboratoire
a investi dans différents appareils : un appareil de PCR quantitative,
un scanner à filtres (acquisition 2003), une ultracentrifugeuse, un
équipement d'électrophorèse en champs pulsés,
de PCR...
Un lecteur de puces à ADN pour des études transcriptomiques
est en cours d'acquisition.
L'UMR 1128 développe sa compétitivité au niveau international
sur les thématiques traitées (maîtrise des méthodologies
de pointe sur des questions pertinentes), mais aussi par le fort développement
de la génomique (décryptage des génomes bactériens
et analyse fonctionnelle, transcriptomique). Elle fait partie d'un programme
de séquençage du génome de l'un de ses organismes d'étude
avec le Génoscope (CNS, Evry) et un laboratoire CNRS (Orsay). Elle
développe également ses activités en bio-informatique
en collaboration étroite avec des chercheurs de l'INRIA Lorraine (LORIA),
dans le cadre d'une priorité du contrat de Plan Etat Région
2000-2006. Au niveau international, l'UMR s'est intégrée dans
un réseau de collaboration. Un recrutement dans ce domaine (poste de
Maître de Conférence, Génomique bactérienne) sera
d'ailleurs réalisé en 2003.
Un autre point fort est le prolongement des activités de recherche
de l'UMR 1128 dans la formation à l'université. L'exemple type
en est le DESS Ressources génomiques et Traitements informatiques qui
est le résultat des collaborations entre biologistes et informaticiens.
Il fera d'ailleurs l'objet d'un article dans un prochain numéro de
la Gazette.
MH
Pour en savoir plus, contactez :
Pierre LEBLOND
Génétique et Microbiologie UMR INRA 1128 - IFR 110
Université Henri Poincaré - Faculté des Sciences