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Evolution de bactéries pathogènes en laboratoire : une approche originale pour élucider les mécanismes de l’évolution adaptative

(Jean-Baptiste Ferdy & Christophe Thébaud)

by Frédéric Magné - published on , updated on

L’évolution permettant aux bactéries pathogènes de s’adapter aux organismes qu’ils infectent (hôtes) est une préoccupation majeure en santé humaine, vétérinaire et agricole. Et pour cause, ce phénomène peut générer de nouvelles souches plus agressives ou capables d’infecter de nouveaux hôtes. Lors d’une étude publiée en novembre dans la revue Molecular Biology and Evolution, des chercheurs du Laboratoire des interactions plantes-microorganismes et du laboratoire Evolution et diversité biologique de Toulouse ont pu déchiffrer pour la première fois les bases génétiques de l’évolution adaptative d’une bactérie représentant une menace majeure pour les cultures maraichères : Ralstonia solanacearum. Pour ce faire, l’équipe a utilisé une approche originale : faire évoluer la bactérie en laboratoire puis séquencer les génomes complets des souches évoluées.


Evolution expérimentale de la bactérie Ralstonia solanacearum par passages successifs
de la plante malade vers une plante saine durant plus de 300 générations bactériennes.
Les bactéries issues de la plante malade sont injectées directement dans la tig
d’une nouvelle plante saine. ©Alice GUIDOT, LIPM, INRA, Toulouse

Sévissant surtout dans les pays tropicaux et subtropicaux, R. solanacearum induit le flétrissement de plus de 250 espèces végétales d’intérêt agronomique, comme la pomme de terre, la tomate et le bananier.
La biologiste Alice Guidot et ses collaborateurs ont fait évoluer ce pathogène sur 3 espèces sensibles à la maladie : la tomate, l’aubergine et le géranium, et 2 espèces dites « tolérantes » : le chou et le haricot, que la bactérie est capable d’infecter sans les rendre malades.

« Nous avons maintenu R. solanacearum dans chacune des espèces végétales pendant au moins 300 générations bactériennes, par des passages successifs de la plante malade vers une plante saine, à raison d’un passage par semaine. En tout, il nous a fallu 12 mois de manipulations », précise Alice Guidot.
Au final, les chercheurs ont obtenu de nouvelles souches adaptées expérimentalement aux 5 espèces végétales étudiées.

Puis, ils ont séquencé entièrement les génomes de 9 souches adaptées (3 à la tomate et 6 au haricot) et ont comparé leurs génomes avec celui de la souche « ancestrale » utilisée en début d’expérience.
Ces analyses ont révélé plusieurs modifications du génome. « Notamment, plusieurs souches adaptées expérimentalement présentaient des mutations au niveau d’un même gène : « efpR » » souligneAlice Guidot. Les biologistes ont alors effectués des expériences de génétique qui ont confirmé le rôle important de ce gène dans la multiplication de la bactérie dans sa plante hôte.

Quelle est la fonction du gène efpR ? C’est là une des questions sur lesquelles travaillent désormais les chercheurs.
 

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Référence

"Multihost Experimental Evolution of the Pathogen Ralstonia solanacearum Unveils Genes Involved in Adaptation to Plants", Alice Guidot, Wei Jiang, Jean-Baptiste Ferdy, Christophe Thébaud, Patrick Barberis, Jérôme Gouzy et Stéphane Genin, Molecular Biology and Evolution, 2014.
 

Contacts chercheurs

Alice Guidot
Laboratoire des interactions plantes micro-organismes (LIPM) - CNRS / INRA
Tél. : 05 61 28 55 92
Email : alice.guidot@toulouse.inra.fr

Christophe Thébaud
Évolution et Diversité Biologique - EDB - UMR 5174 (CNRS / Université Toulouse III Paul Sabatier / ENFA)
Tél. : 05 61 55 82 18
Email : christophe.thebaud@univ-tlse3.fr-

Stéphane Genin
Laboratoire des interactions plantes micro-organismes (LIPM) - CNRS / INRA
Tél. : 05 61 28 50 45
Email : stephane.genin@toulouse.inra.fr
 

Contact communication

Frédéric Magné
Évolution et Diversité Biologique - EDB - UMR 5174 (CNRS / Université Toulouse III Paul Sabatier / ENFA)
Tél. : 05 61 55 67 43
Email : frederic.magne@univ-tlse3.fr