– bactadapt

Le formidable succès évolutif des bactéries est illustré par le fait qu?elles se trouvent pratiquement dans toutes les niches environnementales sur terre. Une nouvelle niche est habituellement colonisée par un très petit nombre de bactéries. Quand des variants adaptés ne sont pas présents dans ce petit nombre de bactéries, la population de bactéries est éliminée par la sélection naturelle. Cependant quand la pression de sélection n?est pas trop forte, la taille de la population peut s?accroître et des mutants adaptés peuvent émerger permettant ainsi à la population de survivre. Mais l?adaptation n?est jamais définitive. Dû aux variations en facteurs biotiques et abiotiques, les environnements sont hétérogènes dans plusieurs dimensions : dans l?espace et le temps. Les bactéries elles-mêmes changent constamment leur environnement. Une des solutions pour faire face à ces changements est une exploration multidirectionnelle continuelle de l?espace d?adaptation. Cette stratégie d?évolution accroît la probabilité de survivre et le succès de l?évolution des populations bactériennes. Les causes et les conséquences de la diversification des bactéries ont été recherchées dans de nombreuses études, précédemment. Cependant, ces études on été faites principalement dans des environnements liquides, agités ou non, ou en chémostats. Dans leur environnement naturel les bactéries sont souvent observées vivant en communautés multicellulaires hautement structurées comme les colonies et les biofilms. Un des traits caractéristiques de ces communautés structurés par rapport aux cultures liquides est l?atténuation de l?interférence clonal qui rend pratiquement impossible le remplacement de la population par un variant ayant un avantage sélectif. Il en résulte l?émergence d?une diversité génétique et phénotypique beaucoup plus importante. Nous proposons d?étudier les déterminants moléculaires de la radiation adaptative dans des colonies âgées d?Escherichia coli. Nous allons étudiés les changements dans l?espace et le temps de la morphologie, la physiologie et de l?expression génétique des bactéries constituants la colonie grâce à la microscopie et la cytométrie de flux. Nous allons aussi effectuer le séquençage du génome de mutants caractéristiques provenant de ces colonies. Nous procéderons simultanément à des analyses génomiques, transcriptomiques et phenotypiques. Ainsi par cette approche robuste, nous pourrons rechercher quelles sont les bases génétiques de l?adaptation radiative et ceci nous permettra de reconstruire l?histoire évolutive des colonies âgées. Nous testerons aussi la nature des interactions entre les différents mutants isolés de la même colonie. Différents mutants peuvent être en compétition pour les mêmes ressources. D?autres mutants peuvent créer des conditions de survies pour les autres. Ainsi certaines bactéries peuvent éliminer les toxines du milieu ou bien fournir des nutriments aux autres bactéries. Il en résulte des interactions symbiotiques. Pour analyser ces interactions nous produirons des colonies à partir d?une combinaison de différents mutants issus d?une même colonie âgée. Si nous obtenons plusieurs mutants pour un même génome, les mutations identifiées seront réintroduites séquentiellement dans le génome ancestral et les phénotypes observés seront étudiés. Ceci nous permettra d?établir la nature des interactions épistatiques entre les différentes mutations. L?épistasie est un aspect important et peu compris qui influence fortement l?impact évolutif de la variation génétique sur l?adaptation et le fitness. Ainsi certaine mutation compensatoire atténue la perte de fitness causée par une autre mutation. Ce phénomène biologique a d?importantes implications parce qu?il permet à une cellule d?atteindre le pic d?adaptation qui n?est pas accessible par le phénotype ancestral. Après avoir caractériser les bases génétiques de la radiation adaptative dans la souche de laboratoire, nous rechercherons la présence des mutations répertoriées dans des souches Escherichia coli commensales et des souches pathogéniques isolées de plusieurs niches écologiques. Pour cela nous disposons d?une large collection de souches provenant d?isolats naturels. De plus, avec des isolats naturels dont le génome a été séquencé, nous testerons comment différents génotypes imposent une contrainte sur la radiation adaptive. Ces questions sont d?un intérêt général pour la biologie de l?évolution, nous espérons apporter un éclairage sur l?importance relative de la chance, des contingences historiques et de la sélection naturelle dans l?aboutissement génétique de l?adaptation.