Projet ANR-07-BLAN-0096 – StreptoFlux : Gene flux in Streptomyces: conjugative transfer, chromosomal recombination, and impact of biotic factors.
Programme : Blanc (BLANC) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : (INSTITUT NATIONAL DE LA RECHERCHE AGRONOMIQUE - CENTRE DE RECHERCHE DE NANCY)
Partenaires : Institut national de la recherche agronomique; Institut national de la recherche agronomique; Université Paris-Sud
Montant : 385000.0 euros
Date de début : 2007
Durée : 36 mois
Résumé : Parmi les mécanismes évolutifs, le transfert horizontal d'information génétique exerce un impact prépondérant sur la diversification génétique des populations bactériennes à l'échelle évolutive. Le transfert horizontal génère un flux de gènes constant favorisant l'acquisition de fonctions à forte valeur adaptative telles que la dégradation de polymères, la synthèse de métabolites secondaires ou la résistance à des drogues. Il participe à l'adaptation des bactéries libres du sol et de la rhizosphère aux modifications biotiques et abiotiques de leur environnement. Jusqu'alors, l'impact des facteurs biotiques sur le transfert horizontal a été peu étudié dans le cas des Streptomyces, notre modèle d'étude, bien que ces bactéries Gram-plus interagissent avec de nombreuses bactéries de genres différents ainsi qu'avec des champignons symbiotiques, pathogènes ou saprophytes au sein de leur niche écologique. Les Streptomyces possèdent un chromosome linéaire de grande taille (environ 9 Mb) présentant une organisation génétique unique. Alors que la région centrale est conservée au travers des espèces, et contient les gènes « essentiels », les régions terminales sont spécifiques de souches et d'espèces et regroupent les gènes « accessoires » (jusqu'à 20% du génome total). -  -  Parmi les mécanismes de transfert horizontal, la conjugaison bactérienne est très probablement le mécanisme le plus influent chez les Streptomyces. Cette hypothèse est étayée par la présence dans le génome des Streptomyces de nombreux éléments conjugatifs (plasmides linéaires, circulaires ou intégrés), et par la présence de gènes de type plasmidique dans les régions chromosomiques terminales. Comparé au modèle bien connu des plasmides autotransmissibles des bactéries Gram-moins codant un système de sécrétion de type IV, les mécanismes de transfert chez les Streptomyces sont originaux sous plusieurs angles : absence de pilus, présence d'une unique protéine de couplage (de type TraG), transfert d'ADN sous forme double brin. De plus, les mécanismes de mobilisation des gènes chromosomiques sont inconnus, bien que les éléments conjugatifs linéaires et circulaires soient capables de stimuler leur transfert. -  -  Des données de génomique comparée récentes révèlent un profil de recombinaison chromosomique orignal, et soulèvent la question des mécanismes d'intégration du matériel génétique exogène. Les traces de multiples insertions et délétions (« indels ») concernant un petit nombre de gènes sont décelées aux extrémités chromosomiques. A l'échelle évolutive, ces « indels » ont progressivement effacé l'organisation génétique ancestrale formant un gradient d'événements de recombinaison croissant en direction des extrémités du chromosome. Des traces d'échange entre plasmides et chromosomes participant à la diversification des extrémités sont également visibles. -  -  L'objectif du projet StreptoFlux est d'identifier et de caractériser les mécanismes du transfert et de l'intégration de gènes chromosomiques à l'origine du flux de gènes affectant les extrémités du chromosome. L'influence de facteurs biotiques (présence de bactéries et champignons du sol et de la rhizosphère) sur le transfert horizontal chez les Streptomyces sera également étudiée. -  -  La fréquence des différents modes de recombinaison chromosomique sera étudiée le long du chromosome de façon à tester l'hypothèse du gradient de recombinaison. La réparation des cassures double brin (DSB) sera étudiée dans des contextes génétiques défectifs pour la recombinaison homologue ou illégitime afin de tester l'hypothèse d'une prise en charge différentielle des DSB le long du génome. Le transfert de marqueurs chromosomiques avec différents éléments conjugatifs sera étudié. L'hypothèse d'un transfert initié par les extrémités chromosomiques et le rôle des loci clt (pour «cis-locus for transfer») seront testés. La fréquence des transferts et le maintien à court terme d'ADN exogène seront également étudiés en réponse à des