Le premier séquençage en France du génome complet d'une bactérie pathogène (Rickettsia conorii) révèle un nouveau mécanisme d'évolution des protéines

Paris, le 13 octobre 2000

Les éléments mobiles (famille des morceaux d'ADN ayant la capacité de changer de place dans le génome et de s'y dupliquer au cours de l'évolution) et répétés (plusieurs exemplaires existent dans le génome) qui ont été décrits à ce jour (comme les transposons) limitent leur multiplication et leur insertion à l'intérieur de la fraction non codante du génome (régions intergéniques ou introns), modifiant et augmentant ainsi la fraction d'ADN sans rôle apparent ("junk DNA"). Le nouveau type de segment mobile d'ADN mis en évidence est, lui, capable de s'insérer au sein même de la région codante des gènes, et donc de modifier les protéines correspondantes d'une manière qui reste compatible avec leur repliement et leur fonction originale. Ce petit segment d'ADN (150 nucléotides de long) semble pour l'instant propre aux Rickettsies. Il semble constituer un "parasite moléculaire ultime" dont la multiplication à l'intérieur de la fraction utile du génome bactérien peut y causer une évolution extrêmement rapide par la création de motifs et de domaines protéiques nouveaux, en contraste avec les mécanismes déjà connus qui ne rendaient compte que de la duplication et du réassemblage de gènes préexistants.

La poursuite des travaux sur ce "parasite intra-protéique" a maintenant pour objet de déterminer si sa présence dans les génomes des Rickettsies est lié au mode de vie particulier et/ou à la pathogénicité de ces bactéries, ou s'il a constitué un facteur primordial et général de l'évolution de tous les génomes et de l'émergence de nouveaux gènes. La persistance de ce parasite moléculaire dans les seules Rickettsies pourrait alors être liée au caractère ancestral de ces bactéries dont un lointain ancêtre est justement à l'origine de la mitochondrie et de l'émergence des cellules eucaryotes (à noyau) dont sont constitués les organismes supérieurs (animaux et plantes). La détermination de la structure tridimensionnelle de certaines des protéines parasitées est également en cours (Chantal Abergel, Vincent Monchois), afin de comprendre la propriété de "tolérance structurale" qui caractérise la séquence de ce nouvel élément mobile.

Ce travail démontre que la trentaine de génomes bactériens entièrement déchiffrés est encore loin d'illustrer la totalité des mécanismes ayant participé à l'évolution des organismes vivants, et que le séquençage systématique de microorganismes, même proches, peut révéler des surprises capables de remettre en cause des concepts établis . Ce résultat favorise la continuité des activités de séquençage microbiologique tant au Genoscope qu'au sein des différentes Génopoles. Même si l'ère post-génomique est née, celle de la simple génomique n'est pas encore révolue.

* Les trois équipes françaises ayant réalisé ces travaux :
- Le laboratoire "Information génétique et structurale" (CNRS - AVENTIS - Marseille), dirigé par Jean-Michel CLAVERIE, où l'analyse du génome a été effectuée ;
- L'unité des Rickettsies (CNRS - Université de la Méditerranée - Marseille), dirigée par Didier RAOULT, centre de référence de l'OMS pour les Rickettsies ;
- Le laboratoire "Structure et évolution des génomes", Génoscope (CNRS - Centre national de séquençage - Université d'Evry - Evry), dirigé par Jean WEISSENBACH, où le séquençage a été effectué.

Référence :
Selfish DNA in Protein Coding Genes of Rickettsia - Science, 13 octobre 2000
Hiroyuki Ogata, Stéphane Audic, Valérie Barbe, François Artiguenave, Pierre-Edouard Fournier, Didier Raoult & Jean-Michel Claverie

Résumé en anglais :
Rickettsia conorii, the aetiological agent of Mediterranean spotted fever, is an intracellular bacterium transmitted by ticks. Preliminary analyses of the nearly complete genome sequence of R. conorii have revealed 44 occurrences of a new palindromic repeat (150 bp long) throughout the genome. Unexpectedly, this repeat was found inserted in frame within 19 different R. conorii open reading frames likely to encode functional proteins. We found the same repeat in proteins of other Rickettsia species. The finding of a mobile element inserted in many unrelated genes suggests the potential role of selfish DNA in the creation of new protein sequences.

Contact chercheur :
Jean-Michel Claverie - Tel : 04 91 16 45 48
Mél : Jean-Michel.Claverie@igs.cnrs-mrs.fr

Contact département des sciences de la vie :
Thierry Pilorge - Tél : 01 44 96 40 26
Mél : thierry.pilorge@cnrs-dir.fr

Contacts presse CNRS :
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Mél : martine.hasler@cnrs-dir.fr