CE12 - Génétique, génomique et ARN

Modulation du Taux de Mutation pendant l'Infection et Conséquences Evolutives – MUMI

Nous étudions ces questions à l'aide de diverses méthodologies : outre l'expérience de visualisation des mutations par microfluidique et la vidéomicroscopie développée à l'origine par l'équipe, nous utilisons la biologie moléculaire, la microbiologie, la génétique et des approches basées sur le séquençage du génome entier telles que Dup Seq et Chip Seq.

Nous avons réalisé des expériences Dup Seq afin d'obtenir la première estimation du taux de mutation spontanée de lambda à partir des données du génome entier. Nos résultats montrent que lambda mute plus de trois ordres de grandeur plus que son hôte E. coli, avec un taux de mutation 2 à 20 fois plus élevé que celui estimé précédemment en utilisant un test à locus unique. Nous avons constaté que la différence de taux de mutation entre lambda infectant E. coli compétent dans la réparation des erreurs de réplication, c'est-à-dire la réparation des mésappariements (MMR), et E. coli déficient en MMR est faible, de l'ordre de 2 fois. Ce résultat est en contradiction avec la différence de 150 fois du taux de mutation entre E. coli capable de réparer les erreurs de réplication et E. coli déficient en MMR. Cela suggère que la MMR pourrait être inefficace pendant la réplication de lambda. Nos expériences sur la visualisation des erreurs de réplication (en utilisant la protéine MMR MutL marquée par fluorescence et la microfluidique) suggèrent que cela n'est pas dû à une reconnaissance inefficace des erreurs de réplication par le MMR. Cela suggère que l'inefficacité du MMR pourrait résulter d'un problème à une étape en aval (par exemple, à l'incision des brins, en raison de la sous-méthylation des sites GATC sur les génomes lambda). Alternativement, le défaut MMR pourrait résulter d'une production excessive d'erreurs par l'ADN polymérase réplicative Pol III. Pour étudier cette hypothèse, nous avons analysé le spectre des mutations lambda obtenues par Dup Seq. La comparaison du spectre des mutations lambda à celui d'E. coli i) exprimant une sous-unité défectueuse de la relecture de l'ADN polymérase ii) inactivée pour MMR ou iii) inactivée pour MMR et avec un défaut de relecture de l'ADN polymérase, suggère un fort défaut de relecture et un défaut incomplet de MMR pendant la prolifération de lambda.

Les travaux futurs viseront à étudier comment la modification du niveau des chaperons de choc thermique, du niveau de relecture de la Pol III et du mode et du tempo de la réplication de lambda affecte le taux de mutation de lambda. Nous caractériserons également les occurrences de mutation (taux et origine des mutations) lors de l'infection d'E. coli par les phages T4 et M13.

Résumé de soumission

Les mutations ont longtemps été difficiles à observer directement dans des cellules individuelles. Cela a empêché la caractérisation directe de leur dynamique et de leurs effets sur la valeur sélective, essentiels pour la plupart des études évolutives. Nous avons récemment développé une méthode permettant de visualiser l’apparition de mutations spontanées en temps réel dans des cellules individuelles de bactéries. Nous proposons ici d’utiliser cette approche pour caractériser les occurrences de mutations spontanées dans des génomes de bactéries et de phages au cours d’une infection. Nous allons examiner aussi si l’infection par des phages filamenteux module le taux de mutation bactérienne et comment cela pourra affecter la capacité d'adaptation de la cellule hôte. Ces résultats sont pertinents pour l'évolution et l'adaptation des phages et des bactéries et donc, en ce qui concerne la santé humaine, pour l'antibiorésistance et la thérapie phagique.

Coordination du projet

Marina Elez (Microbiologie de l'alimentation au service de la santé)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LJP Laboratoire Jean PERRIN
MICALIS Microbiologie de l'alimentation au service de la santé
MICALIS MICrobiologie de l'ALImentation au service de la Santé

Aide de l'ANR 379 619 euros
Début et durée du projet scientifique : octobre 2020 - 48 Mois

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