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Parutions

 

La théorie de Darwin cultivée en tube à essai

 

Charles Darwin a formulé et publié en 1859, l'hypothèse selon laquelle toutes les espèces vivantes sont le fruit de l’évolution et de l’adaptation de leurs ancêtres. Pourtant jamais aucun scientifique n’avait, de ses yeux, vu l’apparition d’une nouvelle lignée cellulaire à partir d’un ancêtre unique de bactérie et d’une seule source nutritive, en environnement constant. Cette étude, publiée dans Science, montre en outre que deux nouvelles lignées bactériennes émergent à partir d’un ancêtre commun puis co-existent depuis des dizaines de milliers de générations dans un même tube à essai. L’équipe de Dominique Schneider du Laboratoire adaptation et pathogénie des microorganismes (CNRS/Université Grenoble) est heureuse de prendre part à l’écriture de l’histoire de l’évolution.

 

L’observation de deux nouvelles lignées de bactéries est le fruit de la plus longue expérience d’évolution en laboratoire du monde. Une cellule unique d’Escherichia coli, l’« ancêtre », a été utilisée pour initier douze populations qui sont cultivées nuit et jour depuis 1988, dans douze tubes à essai, dans un environnement stable et une seule source nutritionnelle exploitable initialement, le glucose. Dans chacun des douze tubes, les bactéries s’adaptent pour mieux assimiler le sucre. La majorité des douze populations a emprunté des stratégies d’adaptation similaires. Certaines ont cependant révélé des surprises…
Dans un tube parmi les douze, un événement inattendu s’est produit ! Les chercheurs y ont découvert deux types de lignées bactériennes, l’une constituée de grandes cellules et l’autre de petites ! Les grandes produisent des métabolites que les petites ont été capables d’utiliser comme source nutritive. En d’autres termes, les grandes cellules ont créé une nouvelle niche écologique que les petites ont su exploiter.
Enthousiasmés par cette découverte incroyable, les chercheurs grenoblois n’en sont pas restés là ! Ils ont réussi à identifier trois mutations génétiques nécessaires à l’émergence de la seconde lignée bactérienne. Par ailleurs, ils ont démontré que l’ordre d’apparition de ces mutations est essentiel pour l’émergence de cette nouvelle lignée cellulaire. Afin de vérifier ces résultats, les scientifiques ont décongelé l ' « ancêtre » Escherichia coli et y ont introduit les trois gènes modifiés, dans la chronologie définie. L’ancêtre a alors été transformé en cellules plus petites, avec toutes les caractéristiques de cette nouvelle lignée !

 

Cette expérience d’évolution est menée en très étroite collaboration et confiance avec le professeur Richard Lenski, biologiste de l’évolution à l’université d’état du Michigan qui a initié ces travaux. Les échanges de résultats, d’hypothèses ou de souches bactériennes se font naturellement en toute franchise entre les deux équipes, bien loin des compétitions internationales souvent répandues en recherche. Conscients d’avoir la chance d’écrire une histoire de l’évolution, ingénieurs, chercheurs, étudiants ou post-doctorants français et américains ont fêté, certes à distance, mais avec la même ferveur, le 25è anniversaire des douze tubes à essai au mois de février 2013.


Figure : Richard Lenski et Dominique Schneider célèbrent le 25ème anniversaire de l’expérience d’évolution au long terme en février 2013. Des clones S et L, échantillonnés à partir de l’expérience d’évolution, ont été cultivés sur du milieu solide par Jessica Plucain (première auteure de l’article publié dans Science), de façon à ce qu’ils poussent en formant un gâteau d’anniversaire.

© Madeleine Lenski/CNRS


En savoir plus

  • Epistasis and Allele Specificity in the Emergence of a Stable Polymorphism in Escherichia coli, Jessica Plucain, Thomas Hindré, Mickaël Le Gac1, Olivier Tenaillon,Stéphane Cruveiller, Claudine Médigue, Nicholas Leiby, William R. Harcombe, Christopher J. Marx, Richard E.Lenski, Dominique Schneider, Science (2014), doi : 10.1126/science.1248688


Contact chercheurs

  • Dominique Schneider

    Laboratoire adaptation et pathogénie des micro-organismes (LAPM)
    UNIVERSITE JOSEPH FOURIER GRENOBLE 1
    Institut Jean Roget
    faculté de Médecine:Pharmacie
    BP 170
    38700 LA TRONCHE

 

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