Concepts et Techniques - INRA

Octobre 2003 n°211 Une version plus complète de ce bulletin est accessible sur le site de l'INRA www.inra.fr. sous son nom dans :

Information Scientifique et Technique puis Publications INRA en ligne. Le signe ### dans cette version papier indique quelques développements supplémentaires ou des commentaires

additionnels consultables dans la version électronique. André BERKALOFF e-mail : [email protected]

Concepts et Techniques 1. L'une des découvertes récentes spectaculaires est

celle de la fonction enzymatique de l'ARN de la grosse sous unité (50S) du ribosome, qui fait que c'est l'ARN qui est responsable de l'activité et donc de l'enchaînement des acides aminés. Les progrès récents sont décrits par le groupe de TA Steitz qui y a participé. TA Steitz et al.; Trends in unité Sciences 28 (AUG03) 411-418. La structure de la grosse sous unité 50S du ribosome avait été établie à 2,4Å par le groupe de Steitz à Yale (N Ban et al.; Science 289 (11 AUG00) 905–920) . Cette structure est extraordinairement compacte et organisée autour des deux ARNs 23S et 5S. L'ARN 23S comporte six domaines successifs et le 5S apparaît comme le septième domaine. Les très nombreuses protéines associées dans le ribosome sont là uniquement pour maintenir l'ARN dans une conformation efficace. Certaines d'entre elles sont même beaucoup trop éloignées du messager pour ne participer qu'indirectement à l'élongation du peptide. Ceci a une signification évolutive, indiquant bien que l'origine ARN de la vie a bien été possible avec une intervention majeure de l'ARN, sans un besoin pressant de protéines. Ceci a également une importance pour la compréhension de l'intervention des nombreux antibiotiques bloquant la traduction (voir notamment JL Hansen et al.; Journal of Molecular Biology 330 (25JUL03) 1061-1075). Tout ce travail a été fait sur une Archée halophile extrême Haloarcula marismortui .

Les antibiotiques macrolides utilisés (carbomycine A, et tylosine ainsi que l'azithromycine, se fixent sur la sortie du tunnel par où le peptide en élongation émerge du ribosome, mais c'est le nucléotide A2103 (A2062, chez E.coli) est manifestement impliqué dans cette interaction entre macrolide et l'ARN 23S. Deux cavités hydrophobes l'une au centre peptidyltransférasique et l'autre à l'entrée du tunnel de sortie du peptide en élongation jouent, en effet, un rôle dans l'action des antibiotiques. L'A2103 de H.marismortui peut changer de conformation et contacter des antibiotiques dans l'une ou l'autre de ces cavités.

� �� 2. On admet généralement que les répétitions

télomériques sont nécessaires et suffisantes pour assure la stabilité des chromosomes . On vient de montrer que des chromosomes de Schizosaccharomyces ayant perdu ces répétitions (et circularisés) sont parfaitement stables. La protéine liant ces répétitions, Taz1, ainsi que la protéine Swi6 de l'hétérochromosome restent associées à la région sub-télomérique des chromosomes en l'absence des télomères proprement dits. Ces régions sont pauvres en séquences codantes, et contiennent, également, un certain nombre de répétitions, mais différentes des répétitions télomériques. Le site de la fusion circularisante des trois chromosomes fixe le corpuscule polaire SPB (Spindle Pole Body) qui est la contrepartie du centrosome, chez la levure, lors le phase pré-méiotique.comme si les télomères étaient présents. M Sadaie et al.; Genes & Development 17 (15SEP03) 2271-2282.

Les auteurs montrent, cependant, que c'est par un autre mécanisme que pour les chromosomes normaux.. Taz1 est recrutée par les subtélomères grâce à un élément autonome qui reste présent dans l'ADN des subtéloméres. L'association préméiotique des subtélomères (qui va conditionner l'appariement des chromosomes homologues en regroupant les télomères) au SPB est unité (sans faire appel à des modifications de la séquence de l'ADN). La construction et le maintien des télomères font probablement appel à deux mécanismes distincts .

C'est une observation renouvelée de ce qui se passe pour les centromères. Des centromères doubles donnent lieu à l'inactivation de l'un d'entre eux, et des néocentromères peuvent se former dans les chromosomes acentriques; à la suite d'évènements épigénétiques. C'est une structure chromatinienne spéciale qui se met en place, et confère la fonction centromérique, et se transmet lors de la réplication du chromosome. C'est ce que l'on observe au niveau de l'hétérochromatine du centromère de la levure Saccharomyces cerevisiae et du locus du type sexuel.

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Le Bulletin des BioTechnologies – Octobre 2003 – n°211

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3. Les transcriptases cellulaires ont bien du mal à se frayer un chemin le long de la chromatine, compte tenu des très nombreux complexes, associés à la chromatine et assurant les fonctions de vérification et de maintenance. On peut constater, in vitro, que ces complexes bloquent effectivement ces ARN-polymérases. On vient de montrer, chez E.coli, que si le promoteur peut accueillir au moins deux molécules de transcriptase, ces dernières s'entraident et peuvent alors franchir tous les obstacles en repoussant ces derniers sans avoir à interrompre la transcription. V Epshtein et al.; The EMBO Journal 22 (15SEP03) 4719-4727.

� �� 4. revue de M Prins; Trends in Biotechnology 21

(SEP03) 373-375, porte sur les résistances à large spectre contre les virus à ARN, tout particulièrement chez les plantes. Celle-ci insiste bien sur la supériorité des stratégies utilisant les ARNs interférents, mais souligne l'intérêt d'une approche différente, celle de C Rudolph et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 100 (15APR03) 4429-4434 (voir le Bulletin de Juin 2003 §32). Qui revient à l'utilisation de peptides conservés mais interagissant avec plusieurs autres protéines virales.

C'est en 1992 que l'on a, la première fois, remarqué que des ARNs non traductibles du tobacco etch virus était parfaitement efficaces pour neutraliser une infection (voir JA Lindbo et al.; Current Opinion in Plant Biology 4 (JUN01) 181-185) et un brevet couvre cette approche avec le brevet mondia l WO9317098 du 02SEP93. Le groupe de Baulcombe a, depuis, développé l'analyse de cette stratégie.

La protection est nettement meilleure qu'avec les résistances induites par des protéines virales, car la production de ces dernières exigent une forte expression qui déclenche aussitôt une interférence ARN et déprime la production.

Mais le revers de l'efficacité de cette stratégie est, évidemment, sa trop grande spécificité . Il suffit de 10% de divergence pour que la protection disparaisse (mais une telle divergence correspond déjà à un virus différent). On a donc essayé d'utiliser des fusions de gènes complets en répétitions inversées, mais on se heurte alors à une instabilité, les séquences étant réduites à environ 400 pb. On a pu améliorer l'efficacité en liant à l'ARN de la GFP des séquences virales d'environ 110 nucléotides.

On est revenu à l'utilisation de domaines peptidiques conservés entre virus pour élargir le spectre d'action sous la forme d'aptamères peptidiques . On appelle, usuellement, aptamères des ARN ou des ADNs qui se lient à des sites spécifiques sur des cibles moléculaires et pouvant perturber volontairement leur fonctionnement

C Rudolph et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 100 (15APR03) 4429-4434, (voir le Bulletin de Juin §32) ont utilisé un domaine de la nucléoprotéine du Tomato Spotted Wilt Virus (TSWV) impliqué dans plusieurs mécanismes du cycle viral. Ceci indique des interactions multiples avec d'autres protéines que les auteurs ont identifiées dans un système à doubles hybrides. L'expression de cette protéine permet une fixation sur la nucléoprotéine N de nombreux virus de la famille des

Tospovirus comme le Tomato Chlorotic Spot Virus (TCSV), le Groundnut Ringspot Virus (GRSV), le Chrysanthemum Stem Necrosis Virus (CSNV) et l'Impatiens Necrotic Spot Virus (INSV). Des plantes transgéniques portant cette séquence fusionnée avec celle de la β-glucuronidase (pour un marquage et servant de protéine porteuse) sont résistantes aux TSWV, GRSV et CSNV, mais la résistance est moins efficaces contre les TCSV et l'INSV plus distant.

Un commentaire lié de JF Uhrig; p.376-377, élargit la discussion aux antiviraux à utilisation thérapeutique avec les aptamères également peptidiques. Il illustre son propos avec l'article de K Butz et al.; Oncogene 20 (04OCT01) 6579-6586, où les auteurs décrivent la suppression d'une infection par le virus de l'hépatite B grâce à un aptamère peptidique.. Le principe est d'utiliser des aptamères de ce type pour détecter des sites qui seraient accessibles à des petites molécules et donc à des molécules actives synthétiques (qui ne seront donc pas des peptides).Ce point a été confirmé par K Deres et al.; Science 299 (07FEB03) 893-896. Ce qui n'empêche pas l'équipe de F Hoppe Seyler dont Butz fait partie de développer une stratégie basée sur les siRNAs pour inhiber le virus du papillome dans des cellules tumorales (K Butz et al.; Oncogene 22 (04SEP03) 5938-5945).

� �� 5. Des chercheurs de Sequitur comparent les

résultats obtenus avec l'interférence ARN et les antisens (ici des siRNAs). Les deux types d'oligonucléotides sont utilisés par la firme. Ils affirment que les siRNAs efficaces sont aussi facilement détectés lors d'un crible, mais qu'il ne faut pas les comparer aux antisens, car les antisens monobrins sont instables. Il est possible d'avoir des antisens aussi efficaces, en les stabilisant. Les auteurs montrent que sur cinq oligomères antisens, au moins un est efficace à au moins 70%, et ceci dans des essais impliquant des centaines de gènes. SR Hough et al.; Nature Biotechnology 21 (JUL03) 731-732.

On observe, comme dans le cas des antisens et des ribozymes, une dépendance de l'effet des siRNAs par rapport à la localisation de la séquence cible. Malheureusement ces séquences ne permettent pas, pour l'instant, de prédiction d'efficacité.

L'avantage des siRNAs est qu'ils sont efficaces sans aucune modification chimique (notamment par les phosphorothioates), car ils sont naturellement plus stables. Ceci les rend moins toxiques pour la cellule.

Les auteurs ont constaté un effet plus durable des siRNA après un traitement unique. Ceci facilite l'évaluation des fonctions géniques dans des systèmes complexes.

La raison de cette stabilité est encore énigmatique. En principe des ARNs doubles brins résistent mieux aux nucléases, mais des essais avec de marqueurs fluorescents montrent que leur durée de vie est de l'ordre de 24 heures. Il existe peut être une forme non encore caractérisée qui les rend plus stables.

� �� 6. Des chercheurs de Beijing publient une revue sur

les microARNs. XS Ke et al.; Current Opinion in Chemical Biology 7 (AUG03) 516-523.

Parmi les séquences non codantes des protéines, qui peuvent constituer une énorme partie des génomes.


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Certaines codent, cependant des ARNs qui ont un rôle régulateur. L'ARN est donc passé d'un rôle purement informationnel à des rôles différents, parfois enzymatiques. Les ARNs régulateurs sont très "sexy" mais ils ne sont, pour l'instant, pas très nombreux. Mais ils couvrent des rôles divers, ce qui laisse supposer qu'ils sont plus nombreux qu'on ne le pense.

� �� 7. Les virus à ARN ont un taux de mutations

spontanées phénoménal, lié à l'absence de fonctions de vérification lors de la réplication. Cela donne 10–3 à 10–5 substitutions de base par nucléotide copié, soit plusieurs ordres de grandeur supérieur à ce qui s'observe pour les virus à ARN, sans parler des cellules. Cela fait de chaque population du virus une quasi-espèce (voir le §).

La sélection naturelle de ces mélanges constitués de deux ou quelques séquences dominantes entourées par un nuage de populations mineurs de mutants peut subir, lors de la sélection naturelle des goulets d'étranglement, qui entraînent un risque de tirage au sort de mutants défavorisés. Et pourtant ces virus survivent fort bien. On a cherché à mimer de tels goulets par repiquages successifs (E Lazaro et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 100 (16SEP03) 10830-10835 du groupe de E Domingo, voir également le § ).

Ceci a été réalisé pour le virus de la fièvre aphteuse et l'analyse a été réalisée, sur le plan formel, en collaboration avec l'Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial . Les auteurs ont utilisé cinquante repiquages successifs comportant 50 échantillons différents pour vérifier la constance des résultats et l'influence des cultures cellulaires, surtout visible lors des passages initiaux. L'adaptabilité ("fitness", mesurée ici par la capacité à se répliquer dans des conditions compétitives) décroît mais de façon erratique, les fluctuations augmentant au fur et à mesure que l'adaptabilité décroît, engendrant un équilibre statistiquement stable . Ces fluctuations (avec leurs points hauts) contribuent à la résistance à l'extinction

� �� Le ciblage génique d'un transgène par

recombinaison homologue est amélioré par l'utilisation de protéines à doigt à zinc qui a été illustrée par deux publications analysées dans le Bulletin de Juin §2bis. Un commentaire de JH Wilson; Nature BioTechnology 21 (JUL03) 759-760, revient sur cette performance. Il faut rappeler que ce ciblage (bien utile) ne peut, pour l'instant, être aisément réalisé que dans les cellules ES d'une race de souris. Le ciblage de ce type implique la machinerie cellulaire de réparation de coupures doubles brins ou autres lésions sur les deux brins. Ces coupures se forment aux fourche de réplication bloquées où en dissolutions. Elles sont fréquentes dans les mutants de RecA chez les bactéries et l'homologue des eucaryotes Rad51.

� �� La fonction "destructrice" de l'ubiquitinylation est

abondamment illustrée. On constate cependant, dans la littérature récente, un intérêt croissant pour d'autres fonctions de ce polypeptide très conservé, sans liaison avec l'activité du protéasome.

On a déjà constaté que la fonction dépend de la lysine permettant le greffage des molécules d'ubiquitine (voir §). Cela pose la question de savoir quels sont les acteurs assurant cette spécificité de greffage. On sait qu'en sus de l'enzyme E1 assurant l'activation de l'ubiquitine, deux enzymes, E2 (ubiquitin-conjugating enzyme) et surtout E3 (ubiquitin ligase), sont susceptibles d'assurer cette spécificité.

Une mono-ubiquitinylation donne un signal de tri au cours de l'endocytose. La fonction entraînée par une poly-ubiquitinylation dépend également des lysines impliquées. Ainsi la lysine 48 intervient dans le ciblage vers le protéasome (voir §suivant) et un greffage sur la lysine 63 est impliqué dans la réparation de l'ADN.

Certaines des ubiquitines peuvent servir de chapeau empêchant une élongation des polyubiquitines. Un autre mécanisme de régulation est assuré par des enzymes désubiquitinylantes . On trouvera une revue sur le sujet dans JD Schnell et al.; The Journal of Biological Chemistry 278 (19SEP03) 35857–35860.

� �� 8. La polyubiquitinylation est nécessaire à la

rétrotranslocation des protéines mal configurée de la cavité du réticulum vers le cytosol où elles vont être détruite au niveau du protéasome. Mais il ne s'agît pas d'une simple signal de marquage pour la destruction, mais également d'un signal pour un mécanisme ATP dépendant, faisant intervenir le complexe ATPase p97-Ufd1-Npl4. La protéine US11 du cytomégalovirus humain protège le virus en renvoyant dans le cytosol la chaîne lourde des glycoprotéines du MHC-I. C'est sur ce système que D Flierman et al.; The Journal of Biological Chemistry 278 (12SEP03) 34774–34782 ont montré que la polyubiquitinylation a une autre rôle .

Il faut que ce soit la lys48 qui soit ubiquinylée pour que la protéine marquée soit reconnue par le complexe. Ceci donne l'apparence d'un cliquet anti-retour dans la cavité du réticulum qui avait été postulé. Le vrai mécanis me fait intervenir le complexe ATPase p97-Ufd1-Npl4.

� �� 9. La fonction biologique de l'une des polymérases

humaines, Pol λ, est inconnue. On vient de montrer que sa fidélité de copie est douteuse, ce qui indique une fonction potentielle. Cette non fidélité est liée à une exigence restreinte dans l'appariement initial pour amorcer la réplication, ce qui entraîne de fréquentes délétions de nucléotides au niveau de séquences définies. Cette particularité liée à celle d'être capable de boucher des lacunes dans un des brins même en faible disponibilité de nucléotides triphosphate, plus l'activité 5',2'-désoxyribose-5-phosphate lyase indiquent que l'enzyme doit être impliquées dans le raboutage de. K Bebenek et al.; The Journal of Biological Chemistry 278 (05SEP03) 34685–34690. C'est donc plutôt une enzyme de réparations d'urgence.

� �� 10. Plusieurs virus favorisent l'exportation de

leurs messagers hors du noyau. Ils ont développé des éléments régulateurs facilitant les interactions avec le système d'exportation du noyau. Une revue


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s'intéresse à ces détournements du système d'exportation normal des messagers dans la cellule-hôte. BR Cullen; Trends in Biochemical Sciences 28 (AUG03) 419-424.

On vient de montrer que deux protéines cellulaires sont ainsi utilisées. Ce sont les Crm1 et Tap. Crm1 (Chromosome Region Maintenance 1), une protéine importine-β like interagit avec la nucléoporine Nup214. Tap a été identifiée dans le cas d'une infection par le MPMV (Mason-Pfizer Monkey Virus). C'est un rétrovirus simple qui code, avec son ARN total, les protéine Gag et Pol et, sur un ARN épissé, la protéine Env. Un élément de l'ARN viral appelé CTE (Constitutive Transport Element) est reconnu par Tap. Tap diffère de Crm1 en ce qu'il n'est pas une des caryophérines (importines). L'auteur analyse quelques autres cas de virus où ce phénomène est observé.

� �� 11. L'appariement est une occasion pour vérifier

que tout va bien dans un génome. Seuls les chromosomes appariés donnent lieu à une recombinaison, mais aussi ségrègent correctement.

Lors de l'appariement des chromosomes méiotiques, la formation d'une boucle, due à une absence d'appariement, induit l'extinction transcriptionnelle, par un mécanisme post-transcriptionnel, de tout ADN homologue dans le génome, apparié ou pas. Mais cette extinction (silencing) ne s'étend pas aux gènes voisins appariés. Elle est due à une substance diffusible. Des chercheurs de Texas A&M University le montrent dans BL Lutil et al.; Current Genetics 43 (AUG03) 425-432.

� �� 12. Le numéro d'Août de Current Opinion in

Microbiology est consacré aux subtilités des interactions entre virus et cellules hôtes.

Les virus participent aux transferts horizontaux de gènes entre cellules-hôtes. On l'a démontré dans le cas de phages avec les phages transducteurs, mais aussi dans celui des virus oncogènes. Il existe, par ailleurs, des cas curieux comme celui du virus de la diarrhée bovine où des recombinaisons ont lieu avec des séquences cellulaires (voir le Bulletin de Mai §81). L'analyse de génomes complets indique une participation remarquable des transposons et autres rétrovirus au gonflement de génome eucaryotes (le génome humain pourrait contenir 44% de séquences correspondant à des éléments, un jour mobiles, avec 8% de séquence rétrovirus-like). E Domingo; Current Opinion in Microbiology 6 (AUG03) 383–385.

Les revues rassemblées ont, quand même, une perspective plus large. JM Bergelson; p.386-391) discute des obstacles dressés par la cellule pour s'opposer à l'immig ration de séquences étrangères et des moyens de contourner ces barrières, avec la fracture physique des barrières comme les tight-junctions entre cellules, où l'utilisation de récepteurs alternatifs, soit par le même virus, soit par des variants dans une population. .

Ainsi K Hueffer et al.; p.392-39, discutent de la modulation du spectre d'hôte des parvovirus et des variants de tropismes cellulaires. C'est ainsi qu'est apparu le parvovirus canin il n'y a pas si longtemps à la suite d'une substitution modifiant la reconnaissance

des récepteurs. Ce groupe de virus a une capacité de mutation qui fait penser à celle des virus à ARN (voir §). Ces tropismes sont également intéressant dans le ciblage cellulaire lors de thérapies géniques. Ce problème est étudié dans le cas des adeno-associated virus.

IS Novella; p.399-405 consacre sa revue au virus de la stomatite vésiculaire (VSV) pour qui elle discute la notion de quasi-espèce (voir §). Elle commente, en particulier un des problèmes des quasi-espèces qui peuvent être entraînées (voir poussées) vers la catastrophe par accumulation d'erreurs fatales.

MJ Roossinck; p.406-409 (voir le §plantes pathog.) discute de l'évolution des virus de plantes à ARN. Un des points intéressant est celui du rôle de la plante dans la détermination du nuage de mutants inhérent aux quasi-espèces et de l'importance de la taille de ce nuage dans l'étendue du spectre d'hôtes. La neutralisation de l'interférence ARN déployée par l'hôte fait manifestement partie d'un potentiel adaptatif.

DC Nickle et al.; p.410-416) discutent des réservoirs du virus du SIDA. La variation des rétrovirus, avec leur phase chromosomique au cours d'une infection chronique, est abordée.

C Canchaya et al.; p.417-424 discutent plus particulièrement les transferts horizontaux des gènes. L'article est surtout centré sur le rôle de phages avec leur intérêt pour l'étude des mécanismes de recombinaison. Ils sont plus particulièrement indiqués dans la mesure où les transferts sont très fréquents, avec des implications pratiques importantes.

Une approche formelle des quasi-espèces est probablement nécessaire pour expliquer comment celles-ci gardent une mémoire d'états dominants antérieurs. Celle-ci a été d'abord démontrée avec deux marqueurs génétiques distincts du virus de la fièvre aphteuse et retrouvée in vivo dans le cas du virus HIV par le groupe de Domingo qui se cite avec enthousiasme (E Domingo; p.383–385).

� �� 13. La protéine BAD, une protéine mitochondriale

pro-apoptotique de la famille BCL-2, est associée à la glucokinase dans un complexe qui intervient, à la fois, dans l'utilisation du glucose et dans l'apoptose. Il y a donc un lien entre le métabolisme énergétique et la survie de la cellule. NN Danial et al.; Nature 424 (21AUG03) 952-856.

Dans les mitochondries du foie, BAD reste associée à un complexe comprenant également les sous unités catalytiques de la protéine kinase A7 et la protéine phosphatase 1 (PP1). Ce complexe comprend également une protéine d'ancrage WAVE-1 (Wiskott–Aldrich) de la kinase et la unité (hexokinase IV). BAD sert à assembler le complexe. L'absence de glucose entraîne une déphosphorylation de BAD, son inactivation et la mort par apoptose. La phosphorylation régule l'activité hexokinase et les kinases phosphorylant et inactivant BAD sont logées dans les membranes mitochondriales. Les enzymes de phosphorylation et de déphosphorylation sont donc présentes dans le complexe.

� �� 14. Le cycle cellulaire est bourré de systèmes de

vérification permettant une bonne transmission de


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l'information cellulaire lors de la division. On constate, en général, un arrêt de la fourche de réplication dès qu'elle rencontre une difficulté. Cette pause est liée à l'intervention d'un complexe associant les protéines Tof1p et Mrc1p (chez la levure) et qui convoque les complexes dépanneurs. Cette association doit être stable, à la fois pour maintenir l'arrêt et pour insister auprès des dépanneurs. La topoisomérase Tof1p (Topoisomerase 1-associated Factor 1, voir EJ Foss; Genetics 157 (FEB01) 567-577) et la protéine de type Mediator Mrc1p suivent la fourche de réplication et contribuent à l'interaction des kinase

Mec1p et Rad53p. Mrc1p est phosphorylée par la kinase lors d'une pause, et active alors Rad53. La phosphorylation de cette kinase par Mec1 est non seulement nécessaire à l'activation de Rad53, mais encore à la création des interfaces avec d'autres molécules du complexe de réplication (Ddc1, Mec3, Ddc2, Tof1, Mrc1, Rad9, Rad24 et Rad53). Ceci a été analysé par Y Katou et al.; Nature 424 (28AUG03) 1078-1083.

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Les Productions Végétales Les gènes et les génomes

15. Les génomes de membres du phytoplancton sont séquencés à tour de bras. Celles des cyanophycées Synechococcus et de Prochlorococcus vient d'être publiées (G Rocap et al.; Nature 424 (28AUG03) 1042-1047 et A Dufresne et al.;Proceedings of the National Academy of Sciences USA 100 (19AUG03) 10020-10025) pour des Prochlorococcus et B Palenik et al.; Nature 424 (28AUG03) 1037-1042 pour Synechococcus WH8102. Voir également le commentaire de J Fuhrman; p.1001-1002.

Ces contributeurs majeurs du phytoplancton océanique ne sont pas connus depuis longtemps puisque Synechococcus n'a été découvert qu'en 1979 et Prochlorococcus du plancton tropical et sub-tropical (mais bientôt de chez nous) en 1988.

Dans deux des trois consortiums les chercheurs du CNRS à Roscoff ont participé au séquençage.

(G Rocap et al ont, en réalité, déjà comparé les génomes de deux écotypes de Prochlorococcus les plus éloignés possibles et provenant de deux niches différentes l'une de surface à forte illumination (MED4) et l'autre plus profonde à faible illumination, MIT9313.

L'écotype correspondant à une forte illumination a le génome le plus petit avec 1 657 990 pb et 1 716 gènes (avec les précautions d'usage). Celui correspondant à une faible illumination présente un génome nettement plus conséquent avec 2 410 873 pb et 2 275 gènes. la comparaison des deux génomes indique une très grande plasticité avec de très nombreux transferts horizontaux de gènes, notamment via des phages. Les deux formes n'ont que 1 350 gènes en commun dont tous,sauf 38 sont communs avec Synechococcus WH8102.

Un article analyse déjà les antennes du système photosynthétique qui sont différentes dans les deux écotypes) Les 38 gènes Prochlorococcus-spécifiques codent tous des protéines des photosystèmes atypiques des Prochlorococcus. (TS Bibby et al.; Nature 424 (28AUG03) 1051-1054).

� �� 16. Des chercheurs de Pioneer Hi-Bred International

et Medtronic associés à des chercheurs texans décrivent comment déterminer la probabilité d'un ancêtre commun entre plusieurs lignées inbred de maïs et de soja. DA Berry et al.; plantes 165 (SEP03) 331-342. Auraient-ils du désordre dans leurs collections, ou veulent-ils vérifier celles des autres ? Les parentés sont difficiles à démêler dans des des

lignées inbred naturelles ou pilotées. Il faut faire intervenir de nombreux sites hypervariables du génome et, à cause des différences ponctuelles causées par des mutations ou des archives inexactes, on procède à des exclusions abusives. L'intérêt de l'étude serait que l'on n'a pas besoin de connaître le pedigree exact et que la technique est suffisamment robuste pour tolérer des erreurs ponctuelles ou des absences épisodiques de données.

L'algorithme utilisé avait déjà été utilisé dans le cas d'hybrides et il est, ici, amélioré pour discriminer des lignées inbred.

� �� 17. Une incompatibilité reproductive a été

découverte lors de croisements en retour entre un riz cultivé japonica et le parent sauvage Oryza rufipogon. Cette incompatibilité est portée par un segment du chromosome 6 du riz sauvage. Elle résulte d'une défaillance de la différenciation de l'albumen. K Matsubara et al.; plantes 165 (SEP03) 343-352.

Les gènes impliqués sont dénommés Cif chez le plant femelle et cim chez le mâle. Le gène cim est présent dans le type japonica , mais pas chez le type indica . Un suppresseur restaureur dominant, Su-Cif,

est présent près du centromère et le phénotype létal de la F1 dépend du parent, et pas du génome embryonnaire.

� �� 18. Des séquences géniques non codantes

conservées , existent dans de nombreux organismes et on en trouve beaucoup chez les Mammifères. Une fonction entraîne une sélection de la stabilité des séquences elles-mêmes, qui sont directement impliquée. Reste à établir ces fonctions. Des chercheurs californiens, dont ceux du défunt Torrey Mesa Research Institute de Syngenta (Bulletin de Juillet §119), ont analysé celles du maïs et du riz, deux cultures évolutivement éloignées, et pour lesquelles on a des données génomiques conséquentes. DC nada et al.; Genome Research 13 (AUG03) 2030-2041. Chez les Mammifères, 36% des promoteurs, 50% des séquences amont non traduites 5'UTRs) et 56% des 3' UTR, ainsi que 23% des introns.

Les CNSs (Conserved Noncoding Sequences) des Graminées sont nettement moins nombreuses et plus petites que celles des Mammifères.

Elles sont très fréquentes dans les gènes de facteurs de transcription et on en trouve dans plusieurs sites reconnus par ces facteurs. Les auteurs signalent, en


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outre, qu'il existe dans un des introns du gène homéotique knotted1 un paquet de ces séquences qui joue un rôle répresseur. Il semble bien que ces séquences ont un rôle dans le verrouillage de décisions d'expression prises par ailleurs. Ces séquences semblent jouer le rôle de balises pour des éléments régulant la transcription.

MJ Kalinine et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 99 (30APR02) 6147-6151 avaient montré, l'an passé, que ces CNS maïs -riz peuvent être utilisées, précisément pour repérer les promoteurs , ainsi que pour la cartographie, et sont utilisables chez toutes les graminées .

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L'expression génique 19. On trouvera dans C Hunter et al.; Current

Opinion in Genetics & Development 13 (AUG03) 372-378, une revue sur le rôle des microARNs (miRNAs) dans le développement des plantes. Je rappelle que les miRNAs et siRNAs (short interfering RNAs) sont des ARNs d'une vingtaine de nucléotides qui inhibent l'expression génique aux niveaux transcriptionnel, post-transcriptionnel (PTGS) ou traductionnel. Ils sont produits grâce à une nucléase particulière, Dicer. Voir le § concepts).

On a déjà trouvé les gènes de nucléase type Dicer, et de nouveaux acteurs comme HEN1 (Voir également le Bulletin de Juillet §8). On commence à le faire pour les cibles de ces miRNA et à comprendre leurs rôles dans les régulations.

Les miRNAs sont des simples brins issus du clivage d'ARNs en épingle par Dicer. Les siRNAs sont également produits par Dicer, mais sont doubles brins et produits à partir de longs précurseurs doubles brins . Chez les plantes, les siRNAs de 21–22 nt assurent la PTGS et la co-suppression des gènes en nombre anormaux, tandis que les siRNAs de 24–26 nt (long siRNAs) sont associés à la transmission à grande

distance des signaux de répression (silencing) et à la méthylation des régions cibles.

Chez l'homme, les miRNAs sont incorporés dans un complexe de 550 kDa, miRNP, qui ressemble au complexe RISC (RNA-Induced Silencing Complex) qui assure le clivage des séquences cibles par les siRNAs. siRNAs et miRNAs sont, apparemment, capables de cliver ou d'empêcher la traduction des messagers cibles, suivant le degré de complémentarité entre les ARNs interférants et la cible, mais il persiste quand même une grande confusion sur ces sujets. Une figure résume les modes de production et d'intervention de ces ARNs interférants. Les précurseurs sont apparemment plus longs que chez les plantes.

L'été 2002 plusieurs publications ont identifié de très nombreuses séquences de miRNAs du génome d'Arabidopsis. Il y a d'ailleurs peu de recouvrements dans ces listes ce qui indique qu'il doit y en avoir beaucoup plus.

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Le développement 20. JZ Zhang; Current Opinion in Plant Biology 6

(OCT03) 834–844 s'intéres se aux analyses du rôle des facteurs de transcription dans la croissance et le développement des plantes. Il discute des techniques d'inactivation de ces facteurs par knock-out ou interférence ARN, ou leur stimulation par surexpression. La modification de l'expression de ces facteurs affecte les réactions aux stress comme les maladies ou les stress abiotiques. Ces modifications ont également un effet dans le développement comme la formation des embryons, ou des trichomes dans l'épiderme.

� �� 21. L'idée d'étudier la synthèse de la lignine chez

Arabidopsis, plutôt que dans une plante ligneuse (voir le travail pionnier de L Janin et al.; Plant Physiology 123 (AUG00) 1363 1374) est liée à l'outil génétique incomparable que constitue la crucifère modèle. Les gènes impliqués dans la synthèse des précurseurs de la lignine y ont été caractérisés et une revue sur le sujet est parue avec T Goujon et al.; Plant Physiology and Biochemistry 41 (AUG03) 677–687 qui associe la même équipe à des chercheurs canadiens.

Les données enzymatiques sont essentiellement issues de l'analyse de la lignification des eucalyptus, peupliers et certains conifères, ainsi que chez des modèles comme le Tabac ou la Luzerne, mais aucune de ces plantes modèles ne peut fournir la richesse des données génétiques d'Arabidopsis.

Cette synthèse comporte deux étapes dont l'une est celle, générale, des phénylpropanoïdes (de la

phénylalanine à l'acide hydroxycinnamique (HCA) et leurs co-esters avec le co-enzyme A (CoA-esters), et l'autre est spécifique des monolignols avec la réduction des HCA-CoA esters en monolignols.

Les mutants de synthèse des monolignols sont discutés. La première enzyme de la voie générale est la phénylalanine ammonia-lyase (PAL) qui désamine la phénylalanine. On a, ensuite, une hydroxylation du noyau aromatique, la méthylation des hydroxyles ainsi créés, l'activation des acides cinnamiques en CoA esters , et enfin la réduction de ces esters en cinnamyl alcools via les aldéhydes correspondants.

Les précurseurs de lignine sont synthétisés et pontés par couplage oxydatif grâce à des peroxydases et laccases . On a une sorte de grille métabolique qui aboutit à la formation des résidus guaiacyle et syryngyle, hydroxylation et méthylation pouvant avoir lieu à plusieurs niveaux de la voie d'oxydation des chaînes latérales. Les vues anciennes, par exemple celles décrites par MM Campbell et al.; Plant Physiology 110 (JAN96) 3-13, font intervenir des voies parallèles et plus ou moins indépendantes , le coniferyl alcool donnant les guaiacyles, alors que l'alcool sinapique donne les syringyles. Il semble que des bifurcations ait, cependant, lieu, avec le coniféraldéhyde donnant de l'aldéhyde sinapique.

On trouve chez Arabidopsis ces gènes sous formes de familles et certains, comme PAL, 4CL, CAD, y sont même dupliqués, tandis que les gènes de cytochrome P450 monooxygénases, C4H, C3H, F5H sont uniques sauf peut être F5H.


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� �� 22. L'un des sept gènes KNOX d'Arabidopsis,

BREVIPEDICELLUS (BP), régule la différenciation cellulaire en jouant sur le métabolisme de la lignine. Il intervient ainsi dans la définition du patron des internœuds. G Mele et al.; Genes & Development 17 (01SEP03) 2088-2093.

� �� 23. Le méristème apical caulinaire comprend

plusieurs territoires ayant des fonctions différentes. La zone centrale comprend les cellules souches qui donnent continuellement, autour des cellules centrales quiescentes, de nouvelles cellules vers la périphérie où l'initiation des nouveaux organes a lieu, en trois couches clonales L1 (donnant l'épiderme), L2 (les tissus sous- épidermiques) et L3 (la moelle et les tissus internes des organes). Le centre organisateur est recouvert par ces couches. Ce comportement clonal positionne les cellules, mais leur sort ultérieur dépend de leurs interactions , et donc de leur place dans le méristème plus que d'un plan de développement prédéterminé.

CC Carles et al.; Trends in Plant Science 8 (AUG03) 394-401 analysent le maintien de ce méristème avec de magnifiques illustrations. Le problème est de maintenir un flux constant de cellules destinées à la différenciation des organes caulinaires, mais éviter de vider le méristème de ce potentiel d'entretien par une différenciation prématurée. C'est donc un problème d'homéostasie.

Les méristèmes floraux dérivent des méristèmes apicaux caulinaires, mais en diffèrent sur deux points. Le premier est le produit exclusif qu'est la fleur, et le fait que c'est une différenciation terminale qui n'est pas entretenue.

L'expression génique doit évoluer en fonction de la position des cellules issues du méristème. C'est une affaire d'échanges de signaux entre cellules. La revue porte précisément sur les signaux échangés chez Arabidopsis, signaux qui sont impliqués dans la voie CLAVATA (CLV) au sein du méristème.

La voie CLAVATA maintient le statut méristématique des cellules, et restreint l'accumulation des cellules souches initiales. Les mutants clv (des gènes CLAVATA) possèdent des méristèmes agrandis engendrant des fasciations. Ces gènes ont été clonés. CLV1 code une kinase de récepteur (RLK) et CLV2 et une protéine réceptrice. CLV1 présente un domaine extracellulaire à 21 répétitions riches en leucines (LRR), et un domaine intracellulaire de type kinase sur sérine ou thréonine. CLV2 possède 20 LRRs dans son domaine extracellulaire, mais son domaine intracellulaire est tronqué et sans domaine kinase. CLV3 est un polypeptide sécrété de 96 aminoacides. Son gène est surtout exprimé dans les couches L1 et L2. Le messager de CLV1 est surtout observé dans la couche L3 centrale, tandis que ceux de CLV2 s'y observent un peu, y compris dans les méristèmes floraux. Il est donc très vraisemblable que tous ces gènes CLV participent aux échanges entre les couches du méristème. On admet que CLV2 et CLV3 sont nécessaires à l'assemblage de CLV1 dans un complexe de signalisation de 450 kDa. CLV2 s'associant vraisemblablement à CLV1 dans un hétérodimère.

Mais d'autres RLKs interviennent pour réguler finement ces échanges.

On a donc un modèle avec CLV3 issue des couches L1 et L2 agissant sur celles de L3 sous-jacente.

La voie CLV a besoin d'être contrebalancée pour amplifier la production de cellules souches. C'est le rôle de WUSCHEL (WUS) qui code un facteur de transcription homéotique. L'interruption de ce gène entraîne la disparition progressive du méristème, mais il est réamorcé, puis s'éteint à nouveau donnant des organes en ordre dispersé, d'où le nom du gène qui veut dire échevelé en allemand. WUS est exprimé dans la couche L3, qui joue le rôle d'organisateur (au sens où on l'a défin i chez les Batraciens). Il intervient en aval de la voie CLV et le signal émis est perçu par les cellules voisines comme le montre des mosaïques d'expression.La balance entre l'expression des deux systèmes se manifeste sous la forme d'une expansion du domaine exprimant WUS chez les mutants clv. Inversement, CLV3 diffuse latéralement, chez les plantes normales, à partir des cellules souches, vers les autres cellules souches , d'une part, et vers leurs voisines latérales de l'autre où le promoteur de WUS est réprimé. Les déplacements intercellulaires de CLV 3 sont limités par CLV1 qui séquestre probablement cette protéine, ce qui empêche l'inhibition de la transcription de WUS dans L3. En gros la voie CLV empêche l'expansion du stock de cellules souches en inhibant l'expression de WUS, tandis que l'expression de CLV3 est induite par WUS, ce qui entraîne le maintien de l'identité méristématique.

La voie CLV comprend d'autres acteurs (mentionnés plus haut avec le complexe 450 kDa). Une phosphatase antagoniste KAPP (Kinase-Associated Protein Phosphatase) et Rop, une GTPase Rho-like, interagissent directement avec CLV1 dans ce complexe. KAPP est un régulateur négatif de la voie CLV agissant par une déphosphorylation de CLV1 annulant son signal. Rop serait impliquée dans le transfert du signal vers le noyau mais ce la reste à prouver.

D'autres facteurs interviennent encore, comme les protéines FASCIATED1 (FAS1) et FAS2 qui agissent dans les deux types de méristèmes caulinaires et racinaires. FAS1 et FAS2 perturbent la localisation de l'expression de WUS qui est aléatoire chez leurs mutants.

Ces protéines FAS font partie du Chromatin Assembly Factor 1 d'Arabidopsis et contribuent, en fait, à une reformation correcte de la chromatine après réplication de l'ADN. Elles contribuent donc à une régulation épigénétique.

Le facteur de transcription DRN (Dornröschen ou Belle au bois dormant alias Sleeping Beauty, dont le nom vient du fait qu'une mutation perte de fonction est sans phénotype perceptible, ce nom est malheureusement également utilisé pour un transposon artificiel reconstitué, voir le Bulletin de Décembre 2002 §58). DRN est exprimé dans la zone centrale du méristème.

L'expression ectopique de DRN dans des mutants drn provoque une très importante expansion du méristème apical caulinaire, suivi par un arrêt brutal du fonctionnement. Les couches cellulaires et les


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domaines d'expression de CLV3 et WUS sont alors désorganisés

DRN est probablement un élément redondant du système CLV–WUS qui réprime la détermination des cellules souches et contre-balance la fonction de WUS.

Il existe, enfin des gènes homéotiques de la famille Knotted 1 du maïs. Ils interviennent dans le blocage de la différenciation des cellules souches. C'est le premier gène homéotique de plantes identifié. Son orthologue chez Arabidopsis est SHOOTMERISTEMLESS (STM) , voir le Bulletin de Juin §20).

STM est indispensable au blocage de la différenciation des cellules méristématiques, où il intervient de façon indépendante de la voie CLV3-WUS. il y a, cependant, une interaction entre les deux

voies, car si STM n'est pas indispensable à la transcription de CLV3, il intervient pour renforcer l'action de WUS dans cette transcription.

Il existe trois autres gènes KNOX redondants chez Arabidopsis appelés KNAT1, KNAT2 et KNAT6 pour KNOTTED Arabidopsis thaliana)qui restreignent l'expression des gènes AS1 et AS2 (ASYMMETRIC LEAVES) dans les primordia des organes comme les feuilles et empêchent, ainsi, une formation intempestive de feuilles. AS1 et AS2 sont deux facteurs de transcription qui régulent négativement l'expression du gène KNOX dans ces primordia. La revue montre comment cet écheveau d'interaction se démêle progressivement.

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La Physiologie des Plantes 24. La même voie aboutit à des photopériodes

différentes chez le riz et Arabidopsis. Le rôle de CONSTANS (CO) d'Arabidopsis, est inversé, activant un gène en aval dans la voie chez Arabidopsis, mais réprimé chez le riz. (Voir les Bulletins d'Avril §24 et §25, de Juin §11). F Cremer et al.; Trends in Plant Science 8 (SEP03) 405-407 reviennent sur le sujet.

Gigantea (GI) est une grosse protéine nucléaire nécessaire à la transcription de CO. L'abondance de son messager est gouvernée par l'horloge circadienne. Les capteurs de lumière comme le phytochrome A (phyA) et le cryptochrome 2 (cry2), eux, font entrer la composante lumineuse dans la mesure de la longueur du jour en activent CO à un niveau post-transcriptionnel. CO est une protéine nucléaire à doigt à zinc qui active la transcription de FLOWERING LOCUS T (FT) chez Arabidopsis, Hd1 (Heading date) étant l'orthologue du riz et Hd3a l'équivalent de FT, mais avec un effet opposé, car il bloque l'activité de ce gène au lieu de la stimuler comme dans le cas de FT chez Arabidopsis. CRY2 et PHYA activent CO tandis que SE5 (PHOTOPERIODIC SENSITIVITY 5) active Hd1 et inhibe Hd3a. Le rôle des phytochromes chez le riz reste à préciser.

� �� 25. Prochlorococcus, a les honneurs de la presse

(voir le §), On exploite déjà la séquence génomique. On vient de montrer que le variant "profond" de la bactérie photosynthétique possède une antenne collectrice différente de celle du variant "superficiel" exploitant de fortes luminosités. TS Bibby et al.; Nature 424 (28AUG03) 1051-1054. On a également caractérisé les bactériophages infectant ces bactéries. Certains sont capables d'infecter également les Synechococcus ce qui indique une possibilité de transferts horizontaux de gènes. MB Sullivan et al.; Nature 424 (28AUG03) 1047-1051.

� �� 26. La présence chez les plantes d'acétylcholine

(ACh), un neurotransmetteur animal bien connu, est un fait reconnu depuis longtemps. Les enzymes de synthèse (choline acétyltransférase) et de dégradation (acétylcholinestérase), ainsi que des récepteurs ont également été révélés. Il existe donc un beau système cholinergique chez les plantes. On recherche depuis trente ans sa fonction. Les

phytochromes sont manifestement impliqués dans la production du neurotransmetteur. J Wisniewska et al.; Plant Physiology and Biochemistry 41 (AUG03) 711-717.

� �� 27. Le tréhalose, pouvant protéger les biomolécules

des stress environnementaux, se retrouve dans plusieurs plantes résistant à la dessiccation. L'idée de le faire synthétiser dans des grandes cultures pour les protéger de la sécheresse ou de la salinité , par exemple, est venue à l'idée de certains. Une revue sur le sujet est parue avec S Penna; Trends in Plant Science 8 (AUG03) 355-357. On trouvera également, dans la revue de PJ Eastmond et al.; Current Opinion in Plant Biology 6 (JUN03) 213-235, une revue sur la régulation du métabolisme du tréhalose (notamment par le tréhalose-6-phosphate).

La compensation du stress osmotique par des produits osmoprotectants est une observation fréquente chez les plantes. Le tréhalose est, en réalité, une réserve de carbohydrates ayant des propriétés secondaires intéressantes. Chaleur, froid et stress hydrique ont, par ailleurs, pour résultat chez la levure, l'accumulation de ce disaccharide. Seules les plantes dites "de la résurrection", comme Myrothamnus flabelifolius (voir le Bulletin de Septembre §14) le font. En réalité, quand on a voulu surexprimer des transgènes de synthèse dans une plante comme le Tabac, on s'est aperçu qu'il en existe une faible production, ce qui indique que les gènes correspondants existent. Le gène de la tréhalose-6-phosphate synthase a effectivement été détecté chez Arabidopsis. Il fait partie d'une famille de onze gènes. Par ailleurs la surexpression de transgène de synthèse provenant de Saccharomyces ou de bactéries entraîne des effets pleïotropes sur la morphologie et le métabolisme avec des productions finalement très faibles de tréhalose. On a même échoué dans la production chez la pomme de terre, probablement à cause de tréhalases endogènes. Ceci indiquerait à son tour que le tréhalose a bien un rôle dons le métabolisme.

� �� 28. La maturation de la pêche dépend de

l'expression de plusieurs enzymes comportant l'ACS (1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC)


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synthase) et l'ACC oxydase (ACO) qui sont impliquée dans la synthèse de l'éthylène. On a récemment caractérisé deux gènes d'ACO Pp-ACO1 et Pp-ACO2 (Pp pour Prunus persica). Pp-ACO1 possède trois introns, alors que Pp-ACO2 ne possède que deux des trois introns de Pp-ACO1. Pp-ACO1 est exprimée dans les fleurs , dans les zones d'abscission du fruit, le mésocarpe (ce que l'on mange) et dans les jeunes feuilles, et ceci d'autant plus que la maturité avance. Pp-ACO2 n'est exprimée qu'au début de la formation du fruit, et dans la racine des graines en germination. On vient de caractériser les promoteurs de ces deux gènes exprimés différemment. A Rasori et al.; Plant Science 165 (SEP03) 523-550. Mais l'expression du transgène de Pp-ACO1 de pêche chez la tomate aboutit à une progression de l'expression dans le péricarpe qui est inverse de celle chez le pêcher.

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29. Un article du groupe de L Willmitzer sur l'ingénierie du métabolisme central est paru avec F Carrari et al.; Metabolic Engineering 5 (JUL03) 191-200. Il est basé sur les données génomiques comparées aux données physiologiques déjà acquises par des moyens indirects. Il y a quand même eu quelques difficultés quand on a voulu exploiter ces nouvelles données pour modifier le métabolisme. Elles sont souvent dues à l'extraordinaire flexibilité et à la complexité du métabolisme qui la permet. Par exemple, la concordance des niveaux de transcription et des métabolites du cycle tricarboxylique de Krebs qui devraient en découler est loin d'être parfaite. Compartimentation et redondance des voies de production sont souvent la cause de telles discordances. La production des métabolites secondaires est probablement plus facile. Les auteurs illustrent leur propos avec l'accumulation d'amidon dans le tubercule de la pomme de terre où ils se sont déjà illustrés, et le fonctionnement du cycle de Krebs chez le fruit de la tomate.

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Les Symbioses 30. Quand une symbiose résulte d'une infection

unique entretenue verticalement (des parents à la descendance) on imagine facilement une évolution constructive optimisant les bénéfices mutuels. C'est plus difficile à envisager quand les génotypes du symbiote sont multiples dans une même plante et quand la transmission est horizontale (entre individus non apparentés). C'est le cas de la symbiose Légumineuses-Rhizobium. Dans ce cas l'évolution sélectionne une meilleure multiplication du symbiote à son bénéfice égoïste, mais pas des autres génotypes. La plante n'en bénéficie, en principe, que si elle contribue à la prolifération du symbiote.

ET Kiers et al.; Nature 425 (04SEP03) 78-81 consacrent un commentaire intéressant à ce problème . C'est une version végétale de la fameuse "Tragedy of the Commons" où tout ce qui n'est pas "approprié", comme l'environnement, est délaissé. Dans le cas de la symbiose les symbiotes peuvent obtenir une meilleure contribution de la plante en tant que groupe par une meilleure coopération , cette situation n'est pas stable sur le plan évolutif, car chaque lignée de symbiote agît pour son propre compte , avec des vues à court terme d'actionnaire banal.

L'une des explications possible de la stabilité constatée de ces symbioses est que la plante sanctionne les déviants qui abusent de la situation. La plante alimente en retour les bactéries bonnes fixatrices et non celles qui ne le seraient pas. Mais ceci (comme toute autre explication) est peu accessible à une vérification expérimentale. L'article montre que le

soja sanctionne les bactéroïdes de Bradyrhizobium japonicum qui ne fixent pas assez d'azote. L'expérience a utilisé une atmosphère sans azote (remplacé par de l'argon) pour rendre la fixation impossible. Les bactéroïdes dépérissent dans ces conditions. Il y a plusieurs explications possibles, mais il y a bien des biais introduits de cette façon. Cette tactique a déjà été évoquée plusieurs fois, mais sans démonstration expérimentale.

� �� 31. Des chercheurs de Nice ont isolé des

marqueurs de la sénescence des nodules de soja. Deux d'entre eux cessent de s'exprimer lors de la sénescence et correspondent au précurseur de la noduline 22. Cette noduline est impliquée dans les échanges d'ions métalliques entre les partenaires qui sont probablement réduits lors de la sénescence. Le troisième est surexprimé. Il correspond à des protéines de remobilisation, qui ont probablement lieu lors de la sénescence. F Alesandrini et al.; Trends in Ecology and Evolution 18 (AUG03) 418-423.

� �� 32. La chimiotaxie de bactéries comme

Azotobacter chroococcum et Pseudomonas fluorescens vers les racines de la tomate est favorisée par la présence de mycorhizes arbusculaires (Glomus fasciculatum). SG Sood; FEMS Microbiology & Ecology 45 (25AUG03) 219-227.

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Les Pathogènes des Plantes et les Mécanismes de Défense 33. séquence du pathogène de la tomate

Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 vient d'être publiée. CR Buell et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 100 (02SEP03) 10181-10186.

� �� Des chercheurs du Torrey Mesa Research Institute

décrivent un algorithme d'analyse des interactions

multidimensionnelles entre les profils d'expression chez des Arabidopsis répondant à une infection par un pathogène. F Katagiri et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 100 (16SEP03) 10842-10847.

� �� 34. De très nombreux gènes sont impliqués dans

les résistances aux pathogènes chez les plantes. Une


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analyse de ceux détectés dans le génome d'Arabidopsis est parue dans A Baumgarten et al.; Genetics 165 (SEP03) 309-319. Les auteurs montrent que les gènes du type NBS-LRR (Nucleotide Binding Sites- Leucin Rich Repeats) sont issus de duplications à proximité qui engendrent des groupes de gènes apparentés. Quand les insertions s'observent en des sites distants, cela résulte de duplications segmentaires des chromosomes avec réarrangements , et pas de duplications indépendantes des gènes. Ce dernier mécanisme, bien que peu fréquent, a des conséquences importantes sur l'évolution des familles de gènes, car les échanges entre gènes voisins deviennent très difficiles dans ces conditions, et rendent leur évolution vers de nouvelles fonctions plus aisée.

� �� 35. L'émission de substances volatiles lors d'une

agression est connue chez les plantes. Elles doivent servir de moyen de communication entre plants. En tout cas certaines d'entre elles servent à attirer les guêpes parasitoïdes spécifiques d'un insecte herbivore qui sans le vouloir dégage, en mastiquant, des substances attractives.(Voir le Bulletin de Juillet §38). Il n'est cependant pas trop sûr que les autres plantes soient capables de percevoir ce signal. Mais des données récentes renforcent cette hypothèse. M Dicke et al.; Trends in Plant Science 8 (SEP03) 403-405. Beaucoup d'espèces bactériennes vivent surtout au sein de biofilms (voir le Bulletin de Juillet § 115, celui de Juin §33, ou celui de Mai §119, etc…). La formation du biofilm est relativement connue, celle de sa dispersion sous l'action de facteurs du milieu l'est beaucoup moins. On vient de montrer que la virulence de Xanthomonas campestris pathovar campestris est liée à cette dispersion comme si les assiégés, protégés dans le biofilm, doivent effectuer une sortie pour se procurer des vivres.

Le groupe de gènes rpf (regulation of pathogenicity factors) comprend 9 gènes assurant la régulation de l'expression des enzymes hydrolytiques coordonnés par le facteur DSF (Diffusible Signal Factor une petite molécule hydrophobe) dont RpfF stimule la production. Un récepteur à deux composants comportant RpfC et RpfG assurant la perception du signal. Les mutants rpfF, rpfG, rpfC et rpfGHC restent inclus dans le biofilm de xanthane, dans un milieu liquide donné, tandis que la bactérie normale y pousse sous forme planctonique.

Une endo-β-1,4-mannanase extracellulaire, dont la synthèse est stimulée par le système DSF/rpf, disperse toutes les souches mutantes de rpf. JM Dow et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 100 (16SEP03) 10995-11000.

� �� 36. Les rôles du jasmonate et des oxylipines

apparentées dans la réponse aux pathogènes et herbivores sont discutés dans la revue de EE Farmer et al.; Current Opinion in Plant Biology 6 (AUG03) 372-378.

Certains jasmonates et plusieurs lipides cyclopenténone régulent l'expression grâce à un groupe conservé électrophile d'atomes de la cyclopenténone.

Il proviennent tous de précurseurs lipidiques et les nombreuses modifications subies engendrent une famille de molécules très fournie, ce qui laisse à penser qu'ils ont des rôles divers. Les jasmonates ont un rôle important dans les défenses, mais aussi dans la fertilité des plantes.

On ne sait toujours pas quelles sont les cellules impliquées dans ce mécanisme et quel est le rayon d'action du jasmonate. On a, cependant, de bonnes raisons de penser que la production est assurée au voisinage de la vasculature, ce qui faciliterait sa diffusion dans la plante.

On connaît deux voies par lesquelles le jasmonate intervient sur l'expression des gènes. La plus connue fait intervenir COI1 (CORONATINE INSENSITIVE1) et JAR1 (JASMONIC ACID RESISTANT1). Deux cyclopenténones, l'acide oxo -phytodiénoïque (OPDA) et le jasmonate, participent à cette première voie. Un second mécanisme ne fait intervenir que le jasmonate.

� �� 37. Une résistance durable à un pathogène est une

entité rétrospective qui n'a aucune valeur de prédiction. De plus la durabilité est une valeur relative , il suffit qu'elle soit plus longue que l'espérance de vie commerciale du cultivar. On a certes essayé de les imaginer à partir des données existantes et en faisant le pari que telle stratégie est supposée plus durable. La génomique a été mise à contribution et une revue de RM Michelmore; Current Opinion in Plant Biology 6 (AUG03) 397-404, essaye de tirer le maximum de cette approche. On peut également relire la revue de BA MacDonald et al.; Annual Review of Phytopathology (2002) 349-379 sur le sujet et qui porte sur la génétique des populations de pathogènes ayant le même objectif.

Cela suppose une très bonne connaissance des nombreux gènes de résistance et l'acquisition de techniques permettant de bien piloter leur expression. Côté pathogènes, la génomique devrait permettre de caractériser les gènes responsables de la spécificité et de déterminer des cibles les plus appropriées.

Plus de 30 gènes de résistance ont été clonés au cours des dix dernières années par cartographie ou marquage par éléments mobiles. Ces gènes sont souvent apparentés et codent des classes fonctionnelles peu nombreuses. Il existe une foule de gènes de résistance potentiels car on peut, en utilisant les homologies, repérer ces gènes candidats sans fonction démontrée, mais qui pourraient servir de base à des gènes synthétiques. Il y en a 150 chez Arabidopsis et plus de 500 chez le riz. On ne manque donc pas de gènes potentiellement utiles. La détermination de leur spécificité éventuelle est nettement plus ardue.

Une autre approche est celle de la stimulation des résistances existantes . On a, ainsi, pu renforcer ces résistances par adjonction du gène NPR1 (NON-EXPRESSOR OF PR1, alias NIM1), PR1 étant des protéines non spécifiques d'un pathogène donné apparaissant lors d'une agression par un pathogène, elles ont une fonction qui peut être envisagée dans ce cadre.

La génomique montre que les gènes de résistance, notamment les NBS-LRRs (voir plus haut) peuvent


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évoluer rapidement alors que d'autres le font plus lentement, dans le cadre d'une co-évolution avec les pathogènes en contact avec la plante. De ce point de vue, certains des produits de gènes de résistance détectent plutôt les effets des gènes de virulence en surveillant leurs cibles plutôt que les produits du pathogène directement (voir le §).

L'utilisation de réseaux d'expression permet de déterminer les modification de transcription suite à une agression. Ils ont permis de définir des réseaux d'interactions entre les différentes voies. On a ainsi pu détecter des processus antagonistes et coopératifs au sein de ces interactions. Ceci indique qu'il faut se méfier des transferts d'un gène donné, car s'il renforce une voie, il peut fort bien en affaiblir une autre. Un des impacts d'une généralisation éventuelle d'une résistance "durable" est que, si elle échoue un jour, il deviendra impossible de revenir en arrière en utilisant les gènes classiques de résistance, car leurs voies aval auront pu dériver pendant ce temps et devenir inefficaces, évolution qu'il faudrait suivre.

La sélection assistée par marqueurs est pleine de promesses et pauvre en réalisations divulguées. Des marqueurs liés aux résistances sont connus, mais c'est le débit du génotypage qui est insuffisant.

L'auteur souligne, sur un tout autre registre, que la mise en œuvre de ces outils n'est maintenant plus possible que pour un tout petit nombre de géants de l'industrie semencière, ce qui va limiter, vu le coût les efforts à un petit nombre de cultivars qui vont éliminer bien de la diversité génétique.

� �� 38. Les gènes de NBS-LRR et les kinases de

sérine-thréonine (STKs ) sont les deux grands groupes de gènes de résistance.

L'identification systématique des gènes de ces deux familles, souvent groupés, permet de retrouver les régions du génome impliquées dans les résistances et notamment identifier les gènes impliqués dans les QTLs de résistance. Une analyse des deux familles chez la vigne est décrite dans G Di Gaspero et al.; Molecular Genetics & Genomics 269 (AUG03) 612-623. Cent trois séquences NBS-LRR ont été isolées. Elles ont été comparées avec celles d'autres angiospermes. Cinquante trois gènes de RLKs (Receptor-Like Kinases) de type sérine/thréonine ont été identifiés. Ces séquences sont globalement considérées comme des analogues de gènes de résistance qui peuvent être utilisées dans des systèmes d'identification globale pour toutes les espèces de vignes avec la mesure du polymorphisme.

� �� 39. Les résistances gène-pour-gène (R/Avr) sont la

plupart du temps très spécifiques, quasiment par définition. Elles reposent sur une co-évolution des deux types de gènes. Les protéines NBS-LRR (voir §) interviennent à la fois dans la reconnaissance des pathogènes et dans la transmission du signal vers les mécanismes de défense comme la réponse hypersensible.

L'analyse de la structure de ces protéines a montré que les interactions intramoléculaires ont une grande importance. Une revue de JP Rathjen et al.; Current Opinion in Plant Biology 6 (AUG03) 300-306, est consacrée à ces mécanismes. La spécificité repose sur

les LRRs qui sont soumises à une sélection diversifiante. On admettait que cette structure est un récepteur pour des éléments du pathogène, mais l'hypothèse d'un système de garde détectant l'activité du pathogène plutôt que le pathogène lui-même (voir le §) amène à modifier le concept. Ainsi aucune interaction directe entre le produit du gène de résistance prf et celui du gène d'avirulence AvrPto n'est nécessaire pour déclencher les défenses. Le récepteur est la kinase cytoplasmique Pto qui n'a pas, elle, de domaine récepteur.

Rpg1 du cultivar d'orge Morex confère une résistance à Puccinina graminis pv.triticae (voir le Bulletin de Février §44). Il code une protéine cytoplasmique à deux domaines kinase, sans indice de récepteur. Le domaine N-terminal a perdu plusieurs résidus invariants de la kinase et n'est probablement plus fonctionnel. Il doit fonctionner comme Pto . Dans le cas du couple bien étudié Cf9–Avr9 il n'y a jamais de reconnaissance entre les deux produits.

Ceci ne signifie pas qu'il n'y a pas d'interaction directe. On sait que certains gènes Avr sont des enzymes, et notamment des protéases qui pourraient jouer un rôle dans l'infection et qui sont reconnues directement. C'est le cas de AvrPphB et AvrBsT.

L'interaction of P.syringae avec Arabidopsis a permis d'identifier la protéine RIN4 (voir le Bulletin d'Avril §40) comme le partenaire de la protéine d'avirulence AvrB, les défenses étant déclenchées par la protéine Rpm1, qui reconnait également Avrpm1. RIN4 interagit avec AvrB, AvrRpm1 et même RPM1 . C'est l'élimination de RIN4 qui confère la résistance. RPS2 confère une résistance aux Pseudomonas porteurs du gène d'avirulence AvrRpt2 . AvrRpt2 cause l'élimination post-transcriptionnelle de RIN4, y compris en l'absence de RPS2 et c'est la disparition du complexe RPS2-RIN4 présent avant toute infection, qui déclenche les défenses. Cette élimination a lieu en amont de la fonction de RPS2. MJ Axtell et al.; Cell 112 (07FEB03) 369-377 et D Mackey et al.; p.379-389.

Il est cependant vraisemblable que plusieurs gènes de résistance peuvent coopérer dans une résistance donnée. AvrRpt2 est cytotoxique et détériore les réponses de plusieurs gènes différents de résistances . Le pathogène détruit RIN4 pour inhiber la réponse par RPM1 avec, pour conséquence imprévue, l'activation de RPS2. La bévue du Pseudomonas est d'avoir déclenché une autre résistance en voulant enrayer celle par RPM1.

� �� 40. Le locus du type sexuel de Leptosphaeria

maculans , la forme sexuée du Phoma lingam des crucifères vient d'être séquencé. Cette espèce est très mal définie et comporte probablement quatre espèces distinctes. Le champignon ne possède qu'un locus MAT. Le gène MAT1-1 code une protéine de 441 aminoacides, avec un intron de 45 pb. Le gène MAT1-2 code une protéine de 397 aminoacides, avec un intron de 55 pb. Les gènes d'une ADN lyase et du complexe APC (Anaphase Promoting Complex) sont en aval. Le patron de transcription de ces gènes a été établi. AJ Cozijnsen et al.; Current Genetics 43 (AUG03) 351-357.

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Les Plantes recombinantes 41. L'incorporation pyramidale de transgènes

dans les arbres forestiers est discutée dans une revue de C Halpin et al.; Trends in Plant Science 8 (AUG03) 363-365.

On s'est pour l'instant, limité au transfert de gènes uniques, notamment pour influer sur la production quantitative et qualitative des lignines. On a récemment surexprimé un gène d'une des enzymes et réprimé plusieurs autres dans un même bouleau transgénique. L Li et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 100 (15APR03) 4939–4944. L Li et al. ont utilisé une technique de co-transformations simultanées.

C'est cet article qui sert de base à la revue, qui envisage plusieurs autres opérations potentielles.

Il faut signaler que ces empilements sont faisables par croisements entre plantes transformées individuellement par un transgène. Cela a été réalisé chez la pomme de terre pour donner des amidons résistants à la congélation-décongélation, par exemple. Mais cela exige des plantes à courte révolution, et cela est inapplicable à des arbres dont les temps de générations sont pratiquement hors de portée pour de telles entreprises.

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42. La sous unité B de l'entérotoxine thermolabile unité coli (LT-B ) est un immunogène puissant par voie orale, et peut être utilisé comme adjuvant pour des immunisations diverses par voie intestinale. La LT-B produite dans des plantes est parfaitement fonctionnelle. On vient de montrer que cette toxine est logée dans les grains d'amidon de l'albumen du maïs. Ceci facilite la co-purification avec la fraction amidon, et limite la dégradation dans l'estomac après ingestion. RK Chikwamba et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 100 (16SEP03) 11127-11132.

� �� 43. L'expression des inhibiteurs de protéases du

soja dans des cannes à sucre transgéniques retarde la progression de la chenille de la foreuse Diatraea saccharalis, la peste majeure de la canne au Brésil. Les auteurs ont utilisé des cDNAs de l'inhibiteur Kunitz de trypsine et l'inhibiteur Bowman–Birk (un polypeptide inhibant trypsine et chymotrypsine), commandés par le promoteur Ubi-1du maïs. Malheureusement cette inhibition caractérisée au laboratoire n'est pas assez efficace en conditions de culture au champ pour être utilisée. MC Falco et al.; Plant Physiology and Biochemistry 41 (AUG03) 761–766.

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Les Insectes et leur Maîtrise 44. Anopheles gambiae comporte plusieurs espèces

cryptiques qui occasionnent des quiproquos dans leur analyse.

Ainsi, An. gambiae, le vecteur majeur africain du paludisme , est parfois considéré comme une espèce jumelle d'Anopheles arabiensis ou d'Anopheles merus. Comme la divergence entre ces espèces est relativement récente, leur distinction sans ambiguité et quasi-impossible. Les flux géniques interspécifiques, ou un polymorphisme d'origine ancestrale sont, en effet, les sources d'ambiguité.

NJ Besansky et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 100 (16SEP03) 10818-10823 , ont analysé quatre loci non liés provenant de multiples échantillons des cinq espèces du complexe. Ils ont constaté des patrons de divergence très contrastés entre les chromosomes X et les autosomes. Le chromosome X a beaucoup plus divergé que les autosomes . Il existe manifestement une séparation génétique entre ces espèces, sauf pour le couple An. gambiae et An. arabiensis, avec des échanges dans le cas des autosomes. L'acquisition par An. gambiae de séquences de l'espèce arabiensis plus adaptée aux régions arides a certainement contribué à la distribution dominante de ce vecteur du paludisme.

� �� 45. Spodoptera frugiperda comporte deux souches ,

l'une attaquant le riz, et une autre le maïs, qui présentent beaucoup de différences comportementales, physiologiques et développementales. Malheureusement ces formes sont impossibles à distinguer par leur morphologie, et les autres phénotypes sont fastidieux à analyser. Un marqueur moléculaire intéressant vient d'être découvert. De

longues répétitions de séquences en tandem des chromosomes sexuels sont particulières à la forme du riz (séquences FR ). Combinant les séquences mitochondriales et ces séquences FR, les populations sauvages du Lépidoptère ont été analysées. On a ainsi pu montrer qu'il y a de fortes barrières à l'hybridation entre les deux formes. Les femelles de la souche du maïs ne copulent que très rarement avec les mâles du riz. On a aussi pu montrer que seuls des sous-ensembles génétiques des populations du riz hivernant en Floride migrent vers le nord. RN Nagoshi et al.; Insect Molecular Biology 12 (OCT03) 453-458.

� �� 46. Le comportement post-intégration des vecteurs

géniques conditionnera les usages que l'on peut en faire. Certains usages, comme la mutagenèse, nécessite un fort taux de transposition, alors qu'une transformation définitive doit le minimiser.

Ce comportement vient d'être étudié pour l'élément Mos1 (un élément de type mariner) chez des moustiques Aedes aegypti transgéniques. WR Orsetti et al.; Insect Biochemistry & Molecular Biology 33 (AUG03) 853-863. Les auteurs ont analysé la transposition somatique et germinale d'un élément non autonome marqueur. Seules quelques transpositions somatiques et aucune transposition germinales ont pu être observées (en fait 1 sur 14 000 descendants). La transposition a lieu entre la phase S et l'anaphase. Mos1 est donc tout indiqué pour une transformation somatique stable .

� �� Il est possible de déclencher une interférence

ARN dans des lignées hémocytaires d'Anopheles gambiae. Cette interférence fait intervenir, comme


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chez Drosophila, un complexe RISC avec expression des protéines codées par dicer-2, Ago2 et Ago3. Cette interférence reste localisée dans le génome du moustique. Ceci suggère qu'il n'existerait pas, chez le moustique, d'ARN polymérase ARN dépendante nécessaire à l'amplification transitoire des ARNs doubles chaînes (Voir le Bulletin de Février §3). NT Hoa et al.; Insect Biochemistry & Molecular Biology 33 (SEP03) 949-957.

� �� La frontaline (1,5-diméthyl-6,8-

dioxabicyclo[3.2.1]octane) est un composant de la phéromone d'agrégation des femelles de Dendroctonus (les Scolytes colonisant l'écorce des nombreux conifères). On pense que ces insectes la synthétisent à partir du 6-méthyl-6-heptène-2-one oxydé (6-MHO) qui est cyclisé. Il n'y a cependant pas de précurseurs des 6-MHO ou de la frontaline dans l'écorce des conifères. La synthèse apparaît totale pour ce composé, à partir de l'acétate et via la voie des isoprénoïdes, chez les Dendroctonus. LS Barkawi et al.; Insect Biochemistry & Molecular Biology 33 (AUG03) 773-788

� �� Rhagoletis pomonella est une espèce très complexe

de mouches téphritides . En effet des espèces jumelles divergent sans isolement géographique (en sympatrie). Cette divergence se manifeste par des changements d'hôtes.

On vient de montrer que c'est dû à une modification de gènes intervenant dans la diapause permettant la colonisation des fruits de plantes plus ou moins septentrionales. JL Feder et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 100 (02SEP03) 10314-10319.

Une population attaquant les aubépines s'est séparée, il y a environ 1,5 million d'années, en deux sous-populations mexicaine et nord américaine. Pendant un certain temps des flux de gènes de la population mexicaine vers les plus septentrionales ont été accompagnées par un polymorphisme d'inversion affectant, environ 500 000 ans plus tard, la diapause. La radiation adaptative s'est donc réalisée en plusieurs étapes.

� �� Les cytochromes oxydases P450 responsables de la

résistance aux pyréthroïdes chez les Helicoverpa des plantations cotonnières des pays chauds ont pour effet inattendu de rendre ces insectes plus sensibles au triazophos . En effet ces oxydases convertissent le triazophos qui est inactif en triazophos-oxon actif, et la surexpression de cette enzyme (mécanisme de résistance) accélère donc la conversion et rend les larves plus sensibles. C'est ce que montrent des chercheurs du CIRAD. T Martin et al.; Insect Biochemistry & Molecular Biology 33 (SEP03) 883-887.

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Les Biopesticides L'utilisation de champignons filamenteux et de

levures pour lutter contre les infections fongiques des plantes est développée dans ZK Punja et al.; Trends in Biotechnology 21 (SEP03) 400-407. Voir également les Bulletins de Septembre §34, d'Août §34, de Juillet §39).

Cette revue (qui n'est donc pas isolée), est plus particulièrement orientée vers les moyens disponibles commercialement pour les cultures maraîchères , et notamment les cultures sous serre. Le mycoparasitisme par les Trichoderma a été détecté dès les années 30s. Cela a été le cas dans les années 80s pour Ampelomyces quisqualis AQ10, Coniothyrium minitans et Pythium oligandrum de Biopreparaty en République tchèque. Mais il est toujours difficile de prouver que c'est le mycoparasitisme qui est le facteur majeur.

Une autre explication souvent évoquée est la production d'antibiotiques , comme cela pourrait être le cas pour les Trichoderma et Gliocladium, ainsi que la levure Pseudozyma. Gliotoxine et gliovirine sont deux antibiotiques produits par Gliocladium (alias Trichoderma) virens. Les antibiotiques de Pseudozyma flocculosa sont des dérivés d'acides gras. Mais le rôle antibiotique est encore l'objet de conclusions contradictoires, la suppression de leur production n'entraînant pas de disparition de l'activité biopesticide.

Un autre mécanisme est la production d'enzymes lytiques, notamment de chitinases et glucanases. C'est ce que l'on évoque pour l'efficacité des Trichoderma , par exemple contre Rhizoctonia solani, Pythium et Botrytis cinerea. C'est également le cas pour

Ampelomyces quisqualis au cours des stades avancé de l'hyperparasitisme.

On trouvera dans la revue un tableau des produits actuellement commercialisés. Ecogen commercialise Ampelomyces quiscalis contre les mildious. Des Trichoderma divers sont commercialisés par Binab en Suède et par Bioplant au Danemark, contre les Pythium et Fusarium, Efal Agri en Israel contre les Pythium, Bioworks et Certis aux Etats-Unis, Makhteshim en Israel contre la moisissure grise, Agrimm Technologies en Nouvelle Zélande, Verdera en Finlande et Ecosense en Inde. Coniothyrium minitans est utilisé par Prophyta en Allemagne contre les sclérotes de Sclerotinia et Bioved en Hongrie. Des formes non pathogènes de Fusarium sont utilisées par compétition avec les formes pathogènes (voir le Bulletin d'Août §34) par SIAPA, en Italie et Natural Plant Protection en France. Mais aucune caractéristique unificatrice ne se dégage des exemples précédents.

Les biofongicides peuvent également limiter la pathogénicité des champignons pathogènes en stimulant des défenses de la plante.

� �� 47. Il faut se méfier des effets inattendus de

certains biopesticides sur la flore indigène. C'est tout le problème de la spécificité pour les cibles . Des effets collatéraux sont cependant souvent observés. Ce sont usuellement des effets indirects et notamment de perturbations des réseaux alimentaires. Un article de DE Pearson et al.; Trends in Ecology and Evolution 18 (SEP03) 456-461, indique que la force de l'interaction est au moins aussi importante (l'effet


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sur la cible) que l'étroitesse de la spécificité et aboutit à une extension indirecte.

L'extension du spectre d'hôte est, néanmoins, un facteur important, d'extension de l'effet non souhaité aux plantes indigènes.

L'article discute de l'effet des insectes sur les mauvaises herbes. Le millepertuis Hypericum perforatum, bien banal chez nous, a envahi depuis les années 50s tout le nord de la Californie sur un million d'hectares, entraînant une réduction spectaculaire des plantes autochtones dans les prairies naturelles. On a introduit la chrysomèle Chrysolina quadrigemina pour réduire ces populations envahissantes. L'effet a été radical, et on a réduit à environ 1% la densité des populations du millepertuis, ce qui a permis la recolonisation des surfaces dégagées par les plantes indigènes en une douzaine d'années après l'introduction.

Quand la force de l'interaction est plus faible, on multiplie, généralement, les agents biopesticides pour une plante donnée. Le résultat est souvent que le biopesticide finit par être beaucoup plus abondant que la cible. Ceci ne peut s'expliquer que par une interaction beaucoup plus large via les caractéristiques écologiques et les réseaux alimentaires. En effet la cible peut très bien être intégrée, physiquement et fonctionnellement dans la flore indigène en remplaçant ces plantes. La disparition de ce nouvel élément affecte indirectement ce nouvel équilibre. La disparition du lapin Oryctolagus cuniculus a provoqué l'éradication indirecte d'un papillon qui lui est lié, Maculina ario. Les chenilles du grand papillon bleu utilisent les nids de la fourmi Myrmica sabuleti pour se développer. L'utilisation de la myxomatose contre le pauvre lapin a supprimé sa fonction de dégagement de surface permettant l'implantation des nids de la fourmi. Il était difficile d'anticiper.

On pensait, en 1989, à utiliser le coléopère chinois Diorhabda elongata efficace sur Tamarix parviflora et T.ramosissima , (originaires d'Europe et du Moyen-Orient) qui sont une plaie, car ils envahissant les bords de rivières dans tout l'Ouest du pays, éliminant saules et peupliers. Ce ne serait rien s'ils ne ramenaient pas le sel des nappes locales vers la surface. D'où leur nom de saltcedar. Il n'existe pas de tamarix en Amérique du Nord et cela faisait du coléoptère un biopesticide tout indiqué. On a cependant refusé l'utilisation de ce biopesticide, car un oiseau en danger, le willow flycatcher (Empidonax traillii extimus), avait changé ses sites de nidation pour ces tamaris à la place des saules et peupliers disparus devant l'invasion.

La lutte contre la centaurée exotique Centaurea maculosa par la foreuse des racines Agapeta zoegana , a non seulement échoué à cause de la croissance compensatrice très forte de la centaurée, mais la graminée locale Festuca idahoensis a subi des effets négatifs peu accentués, mais réels, peut-être par le biais des mycorhizes, où des effets allélopathiques.

La perturbation des chaînes alimentaires est un autre facteur entraînant des effets indirects. En effet si le biopesticide n'est pas assez efficace, il va quand même pulluler du fait de la persistance de sa proie. Cette pullulation est certainement éphémère, car le biopesticide va devenir une ressource comme les autres pour des populations de prédateurs qui vont exploser avec des effets inattendus et non envisagés sur le plan théorique et dans la réglementation. Ainsi les porcs sauvages des îles au large de la Californie du Nord facilitent l'élimination indirecte d'un renard endémique (Urocyon littoralis) en permettant l'amplification des populations du golden eagle Aquila chrysaetos récemment implanté qui ne pouvaient vivre sur la seule faune locale.

Un cas très spectaculaire est celui des mouches à galles Urophora affinis et U.quadrifasciata utilisées dans les années 70s contre Centaurea maculosa et C.diffusa. Elles se sont parfaitement implantées mais, du fait d'une efficacité insuffisante , se sont multipliées de façon extravagante (jusqu'à 3000 larves au mètre carré). Elles sont devenu une nourriture facilement disponible pour le rongeur Peromyscus maniculatus (deer mouse) dont on ne souhaite pas spécialement la pullulation, car ce sont des prédateurs agressifs non seulement d'insectes, mais encore de graines et, surtout, mais qui constituent aussi un réservoir d'un virus dangereux de la famille des hantavirus, le Sin Nombre virus .

� �� 48. Le coléoptère scolytide foreur du caféier

Hypothenemus hampei est sensible à certaines souches de Bacillus thuringiensis sérovar israelensis indigènes du Mexique considérées jusque là que comme mosquiticides . I Mendez-Lopez et al.; FEMS Microbiology Letters 225 (12SEP03) 73-77. Cet insecte est difficile à combattre chimiquement car il fore également les grains de café et les problèmes de résidus limitent sérieusement ce type de lutte. On savait déjà que le sérovar sumiyoshiensis est actif dans ce cas.

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Les Productions animales L'expression génique

49. La distribution intracellulaire des facteurs de transcription est importante, et la cellule joue sur leur stockage cytoplasmique, leur envoi vers le noyau ou leur expulsion du noyau pour piloter leur action. La localisation nucléaire d'une protéine est usuellement assurée par la présence, dans la protéine, de séquences étiquettes antagonistes. Les NLS permettent l'importation dans le noyau, tandis que les NES joue le même rôle, mais en sens inverse.

On vient de détecter un nouveau signal d'exportation nucléaire dans la protéine Smad1 . Z Xiao et al.; The Journal of Biological Chemistry 278 (05SEP03) 34245–34252. Je rappelle que Smads 1, 5 et 8 transmettent les signaux issus des récepteurs des BMPs. Ces Smads sont phosphorylés par les récepteurs et passent dans le noyau et interagissent avec le co-Smad Smad4 (voir le $ Smad2). Ce signal d'exportation du noyau , NES2, est absent dans le co-Smad et dans les Smads inhibiteurs. Il vient s'ajouter au signal NES1 déjà connu, mais est plus efficace.


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La surexpression de CRM1 (Chromosome Region Maintenance 1) qui est une importine ß interagissant directement avec les nucléoporines et reconnaissant les NES vide le noyau de Smad1. Or c'est NES2 qui est reconnu par CRM1 et pas NES1. NES2 est également présent dans Smad3, mais il n'y est pas fonctionnel.

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Le développement 50. La fixation du spermatozoïde sur l'ovocyte

correspondant repose sur un mécanisme d'adhésion du spermatozoïde sur la zone pellucide de l'ovocyte, grâce à une protéine spéciale. Une telle protéine a été identifiée dans le testicule de la souris, SED1. MA Ensslin et al.; Cell 114 (22AUG03) 405–417. Elle a été identifiée grâce à la similitude avec une protéine de taureau ayant une fonction supposée analogue.

� �� 51. Le numéro d'Août de Current Opinion in

Genetics & Development est consacré à l'élaboration des patrons au cours de l'organogenèse. on y trouve des plaidoyers en faveur de l'étude des Lophotrochozoaires qui sont théoriquement proches des Urbilateria (Ur pour désigner un ancêtre en allemand) supposés à l'origine des animaux à symétrie bilatérale (K Tessmar-Raible et al.; Current Opinion in Genetics & Development 13 (AUG03) 331-340). La planaire d'eau douce Schmidtea mediterranea, qui a beaucoup servi dans les études de régénération, est un des protypes suggéré par A Sánchez Alvarado; p.438-444.

D'autres revues portent sur l'apport des modèles mathématiques à l'analyse du développement. D Thieffry et al.; p.326-330 essayent de "vulgariser" ce type d'analyses.

La polarisation des cellules est un fait important, notamment dans les épithéliums, et les voies assurant cette orientation de la structure cellulaire notamment la voie du complexe Par-6/aPKC redistribuant ces protéines selon l'axe basal/apical (voir notamment le Bulletin d'Avril §66). D Henrique et al.; p.341-350 discutent du rôle du complexe apical dans l'établissement de la polarité dans différents systèmes.

T Lecuit; p.351-357 soulignent l'importance du remodelage de la surface cellulaire en réponse à des signaux extracellulaires .

D Dormann et al.; p.358-364 analysent les divers ligands jouant un rôle dans la migration des cellules (voir le §Dormann ) au cours du développement de Dictyostelium aux Vertébrés.

Les problèmes d'adhésion sont importants, mais difficiles à élucider du fait de l'abondance de ligands intervenants. JP Thiery; p.365-371 illustre un panorama des systèmes où l'adhésion intervient dans la morphogenèse.

La structure segmentaire du corps des vertébrés, qui commence par s'exprimer dans le mésoderme paraxial, fait intervenir une sorte d'oscillateur commandant la production régulière des somites . Y Bessho et al.; p.379-384 décrivent les acquisitions récentes sur ce système qui pourraient bien s'appliquer à d'autres.

La symétrie de l'embryon des vertébrés est rapidement brouillée par les développements ultérieurs de l'organogenèse. J McGrath et al.; p.385-392 s'intéressent particulièrement au déclenchement de l'asymétrie gauche/droite . Le rôle des flux liquides induits par le battement orienté de cils (voir le Bulletin

de Juillet 2002 §76) au niveau du nœud embryonnaire est repris.

La revue de PPL Tam et al.; p.393-400 discutent des premières étapes de l'induction de l'endoderme . Une variété de mécanismes convergent, chez les animaux, sur l'activation de la voie Nodal qui régule l'induction de l'endoderme . Les réseaux de facteurs de transcription des vertébrés comme Mixer ou Sox17 qui permettent la spécification de l'endoderme est très conservée chez les Vertébrés. Les auteurs soulignent, incidemment, le rôle de l'endoderme dans la morphogenèse des structures faciales .

M Kumar et al.; p.401-407 se consacrent à la différenciation du pancréas en réponse à une série de signaux locaux provenant des structures entourant l'ébauche (notochorde, aorte ou lame latérale du mésoderme). Ils discutent, notamment, de facteurs de transcription comme PDX1 ou PTP1a qui jouent un rôle important dans la régulation du développement pancréatique.

Le mésoderme et l'angiogenèse sont l'objet de la revue de J Rossant et al.; p.408-412. La revue discute l'initiation des précurseurs endothéliaux qui vont précéder la formation des vaisseaux et de leur contenu, déclenchée par le VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor). Leur sort ultérieur est régulé par les voies Notch et Ephrine.

S Tajbakhsh; p.413-422 s'intéresse aux muscles squelettiques chez l'embryon et l'adulte. Il évoque la controverse sur les premiers stades de la formation du myotome. Il traite également des problèmes de régénération et le difficile problème du rôle des cellules souches dans ces mécanismes (voir le § Brazelton).

Enfin la formation du cortex cérébral à partir du télencéphale est abordé dans la revue de PA Zaki et al.; p.423-437. Ils évoquent les signaux des familles BMP, Wnt et Hedgehog et des voies en aval.

� �� 52. Le passage des Gastéropodes aux

Céphalopodes est associé à la perte de la coquille (sauf pour le Nautile, bien entendu), à un changement dans la fonction du manteau qui devient le propulseur hydrodynamique, à la transformation du pied en bras très finement innervés, etc….Cette réorganisation du pied des gastéropodes dont la partie antérieure va donner les dix bras des calmars, les huit des poulpes et les 90 du Nautile (tandis que la partie postérieure va donner la tuyère de propulsion) a été analysée par des chercheurs de Hawaï et de Houston. PN Lee et al.; Nature 424 (28AUG03) 1061-1065. Ils ont analysé la réorganisation parallèle du fonctionnement des gènes Hox dans le système nerveux périphérique (et plus généralement des structures des nouvelles structures d'origine ectodermiques). Ces auteurs se sont intéressés au calmar Euprymna scolopes (celui qui héberge Vibrio harveyi, si je ne me trompe). On connaissait déjà les


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gènes Hox d'un gastéropode primitif (un ormeau, Haliotis asinina).

Les auteurs constatent que la règle de la colinéarité des différents gènes Hox est respectée, comme chez tous les métazoaires, en particulier dans l'axe antéropostérieur du système nerveux central (avec d'ailleurs des anomalies pour la tête, comme ailleurs), mais pas dans les dérivés du pied où on constate l'expression simultanée et co-localisée de nombreux gène Hox. Je rappelle que ces gènes ancestraux, avec une correspondance entre l'ordre des gènes et l'axe antéropostérieur du corps, codent des facteurs de transcription. Leur patron d'expression est donc essentiel à l'organisation du corps.

Le système nerveux brachial est très élaboré. Sept des gènes Hox sont exprimés dans les régions neurogéniques qui vont donner les ganglions nerveux brachiaux. Or, chez l'ormeau, qui est un gastéropode primitif si je ne me trompe, il n'en est rien, aucun d'entre eux n'est exprimé dans le pied (la partie succulente de la bête). Chez le calmar, chaque paire de bras possède sa propre combinaison de gènes Hox exprimés.

� �� 53. Le cytochrome P450 CYP2B19 est une

époxygénase spécifique des kératinocytes agissant sur l'acide arachidonique. Cette enzyme est exprimée dans la couche granulaire de l'épiderme (celle juste au-dessous de la couche cornée et la dernière où les cellules sont encore vivantes). Les acides 14,15-epoxyeicosatriénoïques en sont des produits. On vient de montrer qu'il promeuvent la kératinisation par pontage des protéines et des filaments intermédiaires de la kératine des cellules épidermiques en activant des transglutaminases . PA Ladd et al.; Journal of Biological Chemistry 278 (12SEP03) 35184-35192.

� �� 54. On trouvera dans YC Yang et al.; Proceedings of

the National Academy of Sciences USA 100 (02SEP03) 10269-10274, un modèle hiérarchique de régulation des gènes par le TGF-β (Transforming Growth Factor β).

Les auteurs ont procédé à des ablations des intermédiaires de la cascade de translocation du signal Smad2, Smad3 et de la protéine kinase ERK. Smad3 est le principal médiateur de cette cascade. Il agît par action du complexe de Smad3 associé au co-Smad Smad4, caractéristique de l'activation précoce des gènes cibles. Smad2 et ERK interviennent plus tard.

� �� 55. On trouvera dans DC Radisky et al.; Trends in

Cell Biology 13 (AUG03) 426-434, Une analyse du rôle de l'épimorphine dans la morphogenèse de l'épithélium mammaire.

L'épimorphine est une protéine extracellulaire exprimée dans le mésenchyme et qui oriente la morphogenèse épithéliale. Elle fait partie d'un mécanisme de fusion des membranes , comme dans l'exocytose. Suivant le contexte extra - ou intracellulaire , l'épimorphine pilote l'un de deux processus de la tubulogenèse : ramification des canaux sécréteurs, ou l'expansion de leur lumière.

En effet, l'épimorphine est le pendant de la syntaxine-2 intracellulaire et les deux protéines

interviennent de façon concertée dans l'organisation des épithélia glandulaires ainsi que la sécrétion orientée des protéines.

Quand l'épimorphine est située à l'extérieur elle intervient sur la morphogenèse et, quand elle est sur la face intracellulaire (syntaxine 2) de la membrane, elle intervient dans la dégranulation des plaquettes sanguines ou des cellules acineuse du pancréas exocrine, ainsi que dans la réaction acrosomiale du spermatozoïde lors de la fécondation (donc des exocytoses). Ceci ne facilite pas les analyses, car la fonction dépend d'une localisation difficile à déterminer et analyser biochimiquement

Les deux mécanismes assurés par l'épi morphine/syntaxine-2 reposent sur des sites différents de la molécule.

Enfin, l'épimorphine/syntaxine-2 est manifestement sécrétée par une voie indépendante du réticulum, comme les Fibroblast Growth Factors FGF1 et FGF2 et l'interleukine-1β, c'est à dire qu'elle ne porte pas de signaux d'exocytose (alors qu'elle intervient dans le mécanisme!).

� �� 56. Le TGF β1 (Transforming Growth Factor-β 1)

joue un rôle important dans la croissance et l'invasion du trophoblaste . L'activité de la télomérase est régulée négativement lors de la phase terminale de la différenciation du trophoblaste. Elle intervient sur la sous unité catalytique réverse transcriptase de ce complexe télomérase (TERT). .

Cette action est le produit de nombreux signaux indépendants avec suppression de c-Myc, production accrue de Mad1 et d'inhibiteurs de kinases cyclines-dépendantes associés à une perte d'expression des cycline-A2 et cycline-E. S Rama et al.; Molecular & Cellular Endocrinology 206 (29AUG03) 123-136.

� �� 57. L'acide α-lipoïque inhibe la différenciation

des adipocytes en régulant l'expression des facteurs de transcription pré-adipogéniques par le biais des voies des MAP-kinases . KJ Cho et al.; Journal of Biological Chemistry 278 (12SEP03) 34823-34833.

L'acide α-lipoïque module l'expression d'un jeu de facteurs de transcription aussi bien pro- qu'anti-adipogéniques. Il entraîne une poursuite de l'activation des principales voies de MAP-kinases dans les préadipocytes 3T3-L, mais sans effet sur l'activité de la voie du récepteur de l'insuline.

� �� 58. Il est souvent admis que les cellules souches se

perpétuent dans une "niche" particulière et que, dès qu'elles en sortent, elles se différencient. Le choix se fait donc entre migrer ou pas. C'est ce qu'ont étudié YM Yamashita et al.; Science 301 (12SEP03) 1547-1550 dans le testicule de la Drosophile. Ils montrent que ce choix résulte de l'orientation du fuseau de division dans ces cellules et donc d'une division asymétrique . Ce n'est probablement pas le seul système où ce mécanisme est utilisé lors du développement. .

Le testicule de Drosophila contient neuf cellules germinales primordiales entourant un petit amas de cellules somatiques quiescentes (cela fait penser à un méristème végétal). En fait, ce noyau crée la fameuse


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niche en sécrétant des signaux entretenant les cellules germinales souches. La division des cellules germinales a toujours lieu perpendiculairement au noyau central de sorte que la cellule fille la plus proche du centre continue à se diviser sans différenciation, tandis que la cellule distale, plus distante du centre émetteur, est tentée par une différenciation et donne des spermatogonies. Ce genre de divisions asymétriques a déjà été décrit dans d'autres lignées, mais, dans ce cas, le centrosome se positionne très tôt en association avec la protéine APC (Adenomatous Polyposis Coli). Voir également le commentaire de MR Wallenfang et al.; Science 301 (12SEP03) 1490-1491.

� �� 59. Les cellules souches embryonnaires (ES) sont

des cellules totipotentes issues de la masse centrale des embryons de la souche 129 de souris et constituent toujours des outils incomparables d'analyse du développement. On sait obtenir des recombinaisons homologues dans ces cellules et donc modifier de façon précise et stable leur génome.

On n'a, jusqu'à présent, jamais réussi la différenciation directe de cellules ES en cellules germinales . L'opération a été réussie et, plus intéressant, on a réussi à activer parthénogénétiquement les ovocytes ainsi différenciés en structure ressemblant aux blastocystes. K Hubner et al.; Science 300 (23MAY03) 1251-1256,souligné par un commentaire de GQ Daley; Nature BioTechnology 21 (JUL03) 760-761.

Les cellules germinales et les cellules ES partagent plusieurs caractéristiques, et on peut engendrer des cellules ES -like en cultivant des cellules germinales dans certaines conditions, notamment chez la souris et l'homme. Un des marqueurs moléculaires les plus utiles est le gène Oct4 qui est associé à la pluripotentialité des cellules.

K Hubner et al. ont mis la GFP sous la commande du promoteur OCT4 simplifié pour ne pas s'exprimer dans les cellules de l'épiblaste. On peut ainsi pister les cellules germinales où qu'elles soient dans des populations de cellules ES en différenciations de tous types.

On les voit apparaître 4 jours seulement après la mise en culture. On constate, ultérieurement, des différenciations remarquables comme l'entrée en méiose, alors que celle-ci est conditionnée par la présence de cellules somatiques spécialisées du follicule ovarien qui doivent être présentes dans la population.

� �� 60. Les cellules souches de la moelle osseuse

peuvent également donner des cellules β endocrines du pancréas. D Hess et al.; Nature Biotechnology 21 (JUL03) 763-770, avec un commentaire de A Lechner et al.; p.755-756.

Ce n'est pas la première fois que ceci a été constaté et publié (A Ianus et al.; Journal of Clinical Investigations 111 (MAR03) 843-850, avec un commentaire de VM Lee et al.; p.799-801, et la liste des types cellulaires pouvant être engendrés par ces cellules souches continue de grandir. Ce genre de transdifférenciations est cependant l'objet de controverses, à cause de la difficulté à reproduire les

résultats publiés. De plus, et dans certains cas, comme la conversion en hépatocytes, on a pu montrer qu'elle était en réalité le résultat de fusions cellulaires avec des hépatocytes vrais.

Que ces cellules puissent donner des endothéliums vasculaires ne fait aucun doute. Or ceux-ci interviennent dans la différenciation des cellules β en émettant des signaux vers les cellules voisines.

On n'a surtout jamais complètement éliminé l'explication que le pancréas endocrine peut régénérer après destruction à partir de quelques vraies cellules souches pancréatiques.

� �� 61. Si les cellules ES de la souche 129 de souris

sont universellement utilisées, d'autres souches, comme la souche CBA, sont réfractaires en utilisant les moyens classiques. Des chercheurs du Roslin Institute ont isolé des cellules ES et des cellules germinales embryonnaires de cette souche par l'ablation systématique des cellules se différenciant. EJ Gallagher et al.; Transgenic Research 12 (AUG03) 451-460. Ils ont perfectionné une technique déjà publiée par eux en 1996 (J McWhir et al.; Nature Genetics. 14 (OCT96) 223-226) où les cellules ES potentielles sont sélectionnées par un marqueur de résistance à la néomycine commandé par le promoteur OCT3/4. La résistance ne peut, ainsi, se manifester que dans des cellules indifférenciées . On sait que la fréquence d'isolement de cellules ES est facilitée par des inhibiteurs des kinases activées par des signaux extérieurs (ERKs) dans la souche 129 (voir M Buehr et al). Mais cela ne marche pas pour la souche CBA.

Un article sur l'obtention des cellules ES , qui paraît évidente dans les manuels, mais qui n'est pas si facile que cela est paru avec M Buehr et al.; Philosophical Transactions; Royal Society London (B) Biological Sciences 358 (29AUG03) 1397-1402 . Ce groupe, également d'Edinburgh, a suivi l'expression du facteur de transcription Oct-4, marqueur de la totipotence, dans des cultures de cellules murines de l'épiblaste. Les auteurs ont observé que cette expression est souvent perdue avant même la différenciation de l'épiblaste. La cadence de disparition dépend du génotype. Ils décrivent l'effet du traitement des MAP kinase/ERK kinases Erk1 et Erk2, par l'inhibiteur PD98059 qui accroît la persistance des cellules exprimant OCT -4. Les résultats indiquent une modification épigénétique complexe et durant des phases courtes et précises du développement initial de l'embryon. Le même groupe avait décrit dans M Buehr et al.; Biology of Reproduction 68 (JAN03) 222-229, la perte rapide de cette expression et de la pluripotentialité chez les blastocytes des rongeurs.

� �� 62. Le remodelage des os est constant. Il fait

intervenir destruction par les ostéoclastes et reconstruction à partir des ostéoblastes.

On vient de caractériser une nouvelle fonction du facteur de transcription Stat1 dans la régulation de ces mécanismes. En son absence, on observe une ostéoclastogenèse élevée, probablement à la suite de la perte de la régulation négative par l'interféron γ. Et pourtant, la masse osseuse est amplifiée, car la différenciation des ostéoblastes est fortement


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stimulée. Cette stimulation est due à la perte de l'interaction de Stat1 avec la forme latente cytoplasmique du facteur de transcription Runx2. Ce facteur est normalement bloqué dans le cytoplasme par la fixation de Stat1. La disparition de ce dernier laisse libre Runx2 de passer dans le noyau et d'activer la différenciation des ostéoblastes. S Kim et al.; Genes & Development 17 (15AUG03) 1979-1991. C'est donc un atténuateur cytoplasmique de Runx2.

� �� 63. On vient de montrer, par une ablation

conditionnelle de la β-caténine, un effecteur aval de la voie classique du Wnt, qu'elle est un régulateur essentiel de la formation de la crête ectodermique apicale des membres (AER) et de la mise en place de leur axe dorsoventral . Elle intervient en aval du récepteur des BMPs (Bone Morphogenetic Proteins) dans l'induction de l'AER mais en amont ou en parallèle avec la détermination dorso-ventrale. Il y a donc une assez sérieuse intrication entre les signaux Wnt/β-caténine et celle des BMPs. N Soshnikova et al.; Genes & Development 17 (15AUG03) 1963-1968.

� �� 64. Notch est un récepteur membranaire qui

permet à une cellule de percevoir les signaux émis par les cellules voisines exhibant les ligands. Cela a été montré lors de l'"inhibition latérale" dans le guidage des neurones.

L'initiation de la voie Notch au niveau de la membrane plasmique requiert la fixation des ligands Delta ou Jagged sur le domaine extracellulaire du récepteur, ce qui entraîne son ablation par une protéase appelée ADAM (pour Alfa Disintegrin And Metalloproteinase à cause de la présence constante d'un domaine désintégrine). Dans ce cas, ce peut être ADAM 10/kuz ou ADAM 17/TACE. Il y a ensuite clivage intra-membranaire du fragment C-terminal (CTF appelé NEXT) par le système de la preséniline, puis de la γ-sécrétase.

On admet que la libération de l'important ectodomaine est nécessaire pour démasquer le site de coupure au sein de la membrane. Il existe, de plus, un clivage des ligands eux-même par les ADAMs . Les deux ligands libèrent des CTF et ce clivage est stimulé par Notch. Ces fragments des ligands sont eux aussi, clivés par le système Preséniline/γ-Sécrétase. Ils entrent donc en compétition avec le fragment NEXT pour une coupure par la γ-Sécrétase.

Notch et ses ligands sont donc clivés par la même machine moléculaire et la compétition entre ces clivages a probablement un rôle important dans les transmissions des signaux. MJ La Voie et al.; The Journal of Biological Chemistry 278 (05SEP03) 34427–34437.

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La Physiologie 65. Une population expérimentale de bovins a été

criblée pour des polymorphismes dans le gène de la leptine. On a pu observer cinq polymorphismes de nucléotides isolés (SNPs) au sein des séquences codantes. Leur examen suggère une corrélation entre un polymorphisme dans l'exon 2 et la prise de nourriture. Les individus avec le génotype A/T à ce niveau consomment 19% de plus de nourriture que ceux qui présentent le génotype A/A. Il existe également une corrélation entre ces haplotypes et le dépôt de gras. R Lagonigro et al.; Animal Genetics 34 (OCT03) 371-374.

� �� 66. Le rôle de l'hypothalamus dans l'homéostasie

énergétique relativement bien établi dans le cas des Mammifères (pensez leptine, etc…). Il est beaucoup moins connu dans le cas des oiseaux. Des chercheurs du Roslin Institute ont étudié ces régulations chez la caille.

Les messagers des agouti-related peptide, pro-opiomélanocortine, prépro-orexine et vasoactive intestinal polypeptide ont été suivis. D Phillips-Singh et al.; Cell Tissue Research 313 (AUG03) 217-225.

� �� 67. Le système central de la mélanocortine

fonctionne apparemment comme chez les mammifères, mais les orexines des oiseaux semblent intervenir ailleurs que dans l'homéostasie de l'énergie.

Les gènes exprimés dans le corps jaune des vaches ont été caractérisés par des chercheurs norvégiens auquel un chercheur de l'INRA de Jouy est associé. Ces gènes sont placés dans dix chromosomes différents. Aucune discordance avec ce que l'on sait

chez la femme n'est apparue. T Bonsdorff et al.; Animal Genetics 34 (OCT03) 325-333.

� �� 68. Une analyse de la variabilité dans la

production des oeufs , de la structure du squelette qui entre en compétition avec la formation des coquilles et leur résistance, et enfin les qualités de l'oeuf a été effectuée au Roslin Institute. PM Hocking et al.; British Poultry Science 44 (JUL03) 365-373.

Les auteurs ont utilisé 25 races de poules pondeuses commerciales et traditionnelles et ont suivi ces caractéristiques jusqu'à la 55° semaine. La race a une grande importance (on s'en serait douté). La solidité de la coquille est acquise aux dépens de la solidité et de la densité des os chez les races commerciales, chez qui on constate une grande variabilité entre lignées de la solidité des os.

� �� 69. Les oestrogènes agissent via divers sites

répartis sur les promoteurs grâce aux récepteurs ERα et ERβ. Les effets sont positifs comme négatifs sur l'expression. Ces deux récepteurs sont distribués différemment selon les tissus. Il serait intéressant de pouvoir disposer de ligands pouvant spécifiquement inhiber ou activer les deux. C'est ce qu'ont fait WR Harrington et al.; Molecular & Cellular Endocrinology 206 (29AUG03) 13-22. Ils décrivent les effets de plusieurs d'entre eux. Ils conservent leur caractère agoniste et antagoniste et leur spécificité de récepteur sur des gènes de différents types.

� �� 70. La ponte des poules élevées en jours courts

commence, normalement, au 147° jour. On peut accélérer la maturation des réponses de la FSH et de


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la LH à la photostimulation chez les poules prépubères par traitement par des oestrogènes (oestradiol benzoate). Les effets de tels traitements sur la LH et la FSH pituitaires et plasmatiques au 34° et 54° jour ont été étudiés. IC Dunn et al.; Reproduction 126 (AUG03) 217-225.

Chez les poules prépubères, la maturation du mécanisme neuroendocrine photoinduit libérant FSH et LH pourrait bien être stimulé par l'oestrogène, probablement par libération accrue de la GnRH-I ou

une réponse pituitaire accrue à la GnRH-I. Une interaction entre des facteurs paracrines pituitaires comme activines et follistatine doit être en cause.

� �� 71. On trouvera dans M Filicori et al.; Trends in

Endocrinology & Metabolism 14 (AUG03) 267-273, une revue sur le rôle de la LH dans la stimulation ovarienne et son utilisation.

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Le système immunitaire 72. Les intégrines sont des protéines membranaires

impliquées dans l'adhésion et qui transmettent des signaux dans les deux sens à travers la membrane. Elles peuvent accroître l'adhésivité cellulaire vers l'extérieur sous un signal interne, soit répondre à des ligands extérieurs en agissant sur le cytosquelette . Ainsi dans le cas de lymphocytes T la fixation de leur intégrine LFA-1 (pour lymphocyte function-associated antigen 1, de type αLβ2) sur l'ICAM-1 (IntraCellular Adhesion Molecule 1) des cellules présentatrices d'antigènes. L'activation des cellules T renforce transitoirement l'affinité pour ICAM-1 (signal intérieur vers l'extérieur) et l'interface entre les deux cellules est alors enrichie en ces deux molécules, tandis que la fixation du ligand ICAM-1 entraîne l'activation (signal extérieur vers l'intérieur).

Des chercheurs de Harvard montrent que les domaines cytoplasmiques des sous-unitése α et β s'écartent lors de la transmission du signal. M Kim et al.; Science 301 (19SEP03) 1720-1725.

� �� 73. Le pool de cellules T périphériques est

constant durant toute la vie. Il faut, de plus, que la cellule assure l'équilibre entre les différentes sous-populations (naïves, mémoire, etc…. La cellule T est donc capable de savoir si son compartiment est plein ou pas. Elle lance, dans ce dernier cas, son programme de division.

La revue de B Seddon et al.; Current Opinion in Immunology 15 (JUN03) 321-324 analysent les cytokines et les récepteurs régulant ces réponses.

Ce n'est que récemment que l'on a compris que les cellules naïves rejoignant la périphérie et dites quiescentes ne sont pas si passives qu'on ne le pensait, et que les activités à ce stade dépendent de messages de leur entourage

L'intégration des signaux perçus par les récepteurs TCR dits clonotypiques (spécifiques d'un antigène donné et partagés par les clones cellulaires) et ceux des cytokines entraînent trois évolutions potentielles, survie, prolifération sans activation et activation puis différenciation des cellules T en cellules effectrices (pleinement fonctionnelles). Comme ces sorts éventuels sont commandés par les mêmes récepteurs, on est obligé de penser que c'est la quantité ou la qualité des signaux perçus qui assure le choix.

� �� 74. La régulation de l'activation par les récepteurs

des cellules T fait intervenir des mécanismes freinant cette cascade, où la dégradation de protéines, notamment de récepteurs, joue un rôle. Celui-ci est analysé dans la revue de IK Jang et al.; Current Opinion in Immunology 15 (JUN03) 315-320. Cela

permet de réguler la durée et la spécificité du signal, par exemple.

C'est la découverte des protéines à domaine à RING finger (RF) comme celles de la famille Cbl qui fonctionnent comme des ubiquitine ligases E3 qui a lancé les recherches dans ce secteur. Le domaine RF interagit avec l'enzyme de conjugaison E2 (voir le §) et facilite ainsi le transfert de l'ubiquitine de E2 vers les protéines cibles.

� �� 75. Le récepteur TLR4 (Toll-like receptor 4)

active les réponses immunes aussi bien innées qu'adaptatives . Il reconnaît, en association avec le corécepteur MD-2, les lipopolysaccharides et l'acide lipoteichoique qui lui ressemble. De ce fait il pourrait être utilisé pour des résistances à un grand nombre de maladies respiratoires bovines dont le complexe de fièvre des transports où Mannheimia haemolytica

(alias Pasteurella haemolytica), joue un rôle très important en passant du tractus respiratoire supérieur, où elle n'est pas trop nocive , descend, sous l'effet de stress , dans le tractus inférieur. TLR4 joue également un rôle dans les résistances aux tuberculose et paratuberculose bovines (respectivement causées par Mycobacterium bovis et Mycobacterium avium subsp. Paratuberculosis. Le groupe de Womack a analysé la séquence codante du TLR4 bovin. Elle est très voisine de celle du variant 1 de l'homme avec trois exons et des bordures exons/introns similaires. Chaque exon a été amplifié chez plusieurs races et le polymorphisme SNPs analysé chez plusieurs individus dans chaque race. L'importance fonctionnelle du polymorphisme observé a été analysée dans le domaine extracellulaire du récepteur, celle qui entre en contact avec les ligands. L'une des substitutions non synonymes (changeant un acide aminé) est située dans ce domaine.

Les 32 SNPs se trouvent dans 20 des haplotypes pouvant être assignés aux régions géographiques d'origine. Il suffit de génotyper 12 SNPs pour distinguer ces 20 haplotypes.

� �� 76. La maîtrise de la tolérance des lymphocytes

aux antigènes est un élément important- de celle des transplantations, avec la reprogrammation des cellules en vue d'une immunosuppression, mais aussi de plusieurs autres mécanismes immunologique. Une revue est consacrée à ces problèmes dans H Waldmann; Current Opinion in Chemical Biology 7 (AUG03) 476-480

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77. Des chercheurs de Luminy discutent, dans une revue, du rôle des cellules dendritiques dans la présentation des antigènes aux lymphocytes. E Gatti et al.; Current Opinion in Immunology 15 (AUG03) 468–473. Voir également le Bulletin d'Avril §81, Février §88 et Janvier §63.

Les cellules dendritiques (DCs) sont, avec les lymphocytes B et les macrophages, des cellules présentatrices professionnelles des peptides antigéniques . Les façons dont elles s'y prennent pour raffiner leur présentation, en fonction des conditions dans lesquelles elles exercent leurs fonctions, sont multiples.

Ainsi, en présence des pathogènes, les cellules dendritiques manipulent leur système d'endocytose en jouant avec la capture de l'antigène , sa protéolyse, les remaniements des membranes et les transports dans les deux sens pour en faire la cellule la plus efficace dans la présentation des antigènes.

Les cellules dendritiques immatures migrent en sentinelles à la périphérie.Lorsqu'elles repèrent une molécule indiquant un intrus elles sont activées et s'empressent de présenter les produits de protéolyse chargés sur les dimères des MHC aux lymphocytes T des ganglions lymphatiques, ce qui déclenche les défenses cytotoxiques. Les peptides -MHC sont reconnus par les récepteurs des cellules T (TCRs) avec l'aide de co-stimulateurs comme CD86 ou CD40

Les MHC-I interagissent surtout avec les peptides cytosoliques "soi" et viraux, tandis que les MHC-II sont associés à des peptides issus de digestions lysosomales après endocytose et sont donc plus concernés par la protéolyse. La revue insiste particulièrement sur la présentation de ces derniers peptides

Les cellules dendritiques activées pourraient également intervenir dans la tolérance immunitaire en présentant des auto-antigènes et en inactivant (anergisant) les cellules T auto-réactives correspondantes.

� �� 77. Les cellules T "mémoires" sont celles qui

survivent après qu'une infection ait stimulé leur population et qu'une apoptose massive ait éliminé leurs consœurs effectrices devenues inutiles.

Les cellules T CD8+ "mémoires" comportent deux populations, les cellules centrales (TCM) et les effectrices (TEM), distinctes par leur phénotype et leur capacité à migrer, soit vers les ganglions lymphatiques, soit les tissus non lymphoïdes. Les interrelations entre ces deux populations sont difficiles à démêler. L'un des phénotypes est la présence de récepteurs particuliers comme le récepteur de chimiokines CCR7 et celui de ciblage vers les organes lymphoïdes CD62L permettant, à eux deux, le ciblage vers ces organes. Les TCM sont donc de phénotype CCR7+CD62L+, les cellules CCR7-CD62L- sont considérées comme des TEM.

Le problème réside dans le fait que les deux populations sont engendrées au cours de la même réponse immunitaire, et qu'on ne sait pas trop bien si ce sont deux populations stables indépendantes après leur détermination, ou s'il y a des interconversions possibles , en la présence ou l'absence d'un signal donné? .

Dans le cas des cellules CD4+ (T helpers) on sait que les TCM peuvent être converties en TEM in vitro en présence de cytokines ou après stimulation de leur TCRs. On a émis l'hypothèse que cette interconversion dépend simplement de la force du signal qui convertit les TCM en TEM au dessus d'un certain seuil de stimulation.

Dans le cas des cellules CD8+, TCM et TEM pourraient être engendrées de façon différentielle selon les conditions d'activation. Ceci a été montré chez la souris, où l'addition de doses substantielles d'interleukine-2 (IL-2) entraîne la formation de TEM, tandis que celle d'IL-15 ou de faibles doses d'IL-2 induit la formation de TCM.

Deux publications ont analysé la situation chez l'homme et chez la souris respectivement. V Baron et al.; Immunity 18 (FEB03) 193–204 et EJ Wherry et al.; Nature Immunology 4 (MAR03) 225–234. Les résultats de ces deux équipes sont analysés par DF Tough ; Trends in Immunology 24 (AUG03) 404-407.

Baron et al. ont utilisé les répertoires de TCRs des cellules T CD8+ aussi bien chez lesTCM que les TEM, raisonnant que, si elles sont interconvertibles, les répertoires dominants dans la population devraient être les mêmes. Il n'en est rien, et ces deux populations semblent bien indépendantes ..

Chez la souris Wherry et al. ont suivi l'apparition de TCM et TEM CD8 après infection par un virus, (lymphocytic choriomeningitis virus ou LCMV) et la bactérie intracellulaire, Listeria monocytogenes. Les auteurs ont constaté que la taille de la population totale des cellules T "mémoires" spécifiques de l'intrus est constante , une fois le pool établ i. Le rapport entre les deux populations évolue avec le temps, mais la croissance d'une sous-population se fait aux dépens de l'autre. Ces transferts ont été suivis après implantation d'une population initiale dans d'autres souris

Une observation marquante est que les TCM conservent leur phénotype pendant au moins 30 jours après transfert, alors que la moitié des TEM deviennent des TCM durant la même période, et ceci a lieu en l'absence de toute division qui aurait pu causer cette différence par amplification différentielle. Les auteurs concluent que la conversion phénotypique entre les deux populations est possible in vivo.

La conversion des TEM>TCM a lieu très tôt (chez la souris et contrairement à ce qui se passerait apparemment chez l'homme) au cours de la réponse immunitaire (première semaine après infection), et le moment où elle a lieu dépend de la force de la dose infectieuse. Les auteurs ont donc proposé un modèle de différenciation linéaire où les TEM dérivent des cellules T effectrices (celles qui interviennent directement) et les TCM dérivent des TEM. Contrairement à ce qui avait été affirmé pour les cellules mémoires CD4, les TCM CD8 ne semblent pas pouvoir être converties en TEM (transformation inverse) en l'absence d'une nouvelle stimulation par leur antigène.

Les discordances entre les résultats des deux études laissent à penser, que soit souris ou homme, ont des systèmes un peu différents, au moins pour ces catégories de cellules, ou la période au cours de


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l'infection où ces études ont été réalisées a une influence importante. Les auteurs discutent les différentes explications possibles.

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Les Vaccins 78. L'effet du virus de la gastroentérite

transmissible porcine (TGEV) sur les portées de porcelets est sensiblement diminué lorsque la mère est immunisée à la naissance contre le coronavirus respiratoire porcin (PRCV). Il s'agit d'une immunisation passive par le lait de la truie. La protection croisée est due au fait que le PRCV est une version tronquée naturelle du TGEV apparue dans les années 80s. La délétion réside dans le gène qui code les spicules périphériques du virus. La partie antigénique n'est pas modifiée, ma is la spécificité tissulaire l'est profondément. Le TGEV est beaucoup plus dangereux pour les porcelets , car il détruit les villosités intestinales qui ne se réparent que trop lentement chez les jeunes. La relance de l'immunité de la mère 13 à 18 jours avant la mise bas par une dose limitée de TGEV donne une réponse secondaire massive qui protège bien les porcelets par le lait. Chez l'adulte la protection croisée donne des résultats douteux. RD Wesley et al.; ?Veterinary Microbiology? 95 (01SEP03) 175-186.

� �� 79. Des chercheurs des forces armées chinoises

utilisent la glycoprotéine virale VP7 d'un rotavirus du groupe A comme vaccin oral suscitant la formation d'IgA (immunité mucosale) et d'IgG. Ils produisent la protéine dans la pomme de terre. YZ Wu et al.; Virology 313 (01SEP03) 337-342.

Il faut rappeler que le dernier vaccin tétravalent contre les rotavirus digestifs (1998) a du être retiré au bout d'un an à cause d'effets secondaires graves chez les enfants où il est, pourtant, le plus utile. On cherche donc à construire des vaccins à sous-unités.

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80. Les vaccins à sous-unités, plus sûrs , souffrent cependant d'une faible immunogénicité . Ceci fait qu'on doit utiliser de fortes doses et à plusieurs reprises , ce qui entraîne des coûts prohibitifs, surtout dans le domaine vétérinaire où ce coût est crucial et doit être proportionné à la valeur de l'animal vacciné. Il est possible de mimer l'efficacité des vaccins complets atténués ou inactivés. Les vaccins viraux utilisant des structures imitant les virions (virus-like particles) sont beaucoup plus efficaces. La revue de R Noad et al.; Trends in Microbiology 11 (AUG03) 438-444 fait le tour des vaccins de ce type actuellement envisagés et discute des caractéristiques et des problèmes associés à la confection de ces particules pour différents virus. (des VLPs ont été réalisées pour plus de 30 virus).

� �� 81. Il est possible de vacciner des souris contre le

virus West Nile apparu en 1999 à New York avec un cDNA codant l'ARN total d'une souche atténuée d'un virus voisin, avec la mutation Pro250 > Leu, dans la protéine NS1) du virus Kunjin. RA Hall et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 100 (02SEP03) 10460-10464.

Le virus West Nile (WN) , flavivirus transmis par un moustique est potentiellement létal pour l'homme et les chevaux et sévit un peu partout dans le monde. Il a été repéré en France il n'y a pas si longtemps.

Le virus Kunjin est également un flavivirus stable australien très proche antigéniquement de la souche Sarafend du virus WN et génétiquement de la souche prototype Uganda. On a donc classé le virus Kunjin parmi les virus WN. Mais c'est un virus très peu pathogène pour l'homme (et pour la souris).

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Les Pathogènes 82. Les oiseaux constituent un grand réservoir de

virus grippaux et peuvent contribuer (et ont déjà donné) aux pandémies humaines . La compréhension du rôle de chacun des gènes au spectre d'hôte et à la virulence d'une façon plus générale, est essentielle si on veut pouvoir évaluer les risques d'une nouvelle souche. (Voir le). SJ Baigent et al.; BioEssays 25 (JUL03) 657-671. Cette revue déjà signalée dans le Bulletin de Septembre §56, est extraordinairement fournie en données et peut servir de bible pour au moins un certain temps à ceux que la grippe intéresse ou préoccupe. On peut y joindre la lecture de la revue de DA Steinhauer; Annual Review of Genetics 36 (DEC02) 305-332, déjà mentionnée dans le Bulletin d'Août §56

Si les virus de type C qui s'attaquent à l'homme et aux porcins causent des infections bénignes des voies respiratoires supérieures, les virus de types A et B causent des infections sévères dont la grippe espagnole de sinistre mémoire est un exemple. Les virus de type B ne s'attaquent qu'à l'homme et aux phoques jusqu'à présent, mais en 2000-2002 il y a eu une expansion significative, et dans le monde entier,

de la souche B/Victoria/2/1987, chez les enfants, alors que dans les années 1990-2000 la souche B/Yamagata/16/ 1988 avait pris le relai, la souche Victoria étant confinée à l'Asie. Le problème est que l'on ne peut inclure qu'un seul virus B dans les vaccins actuels et on se demande lequel des deux il faut utiliser.

La revue est plus spécialement consacrée au type A, car c'est chez lui que l'on constate très fréquemment un saut des animaux d'élevage (dont les oiseaux et le porc) à l'homme.

Les virus de types A et B codent leurs hémagglutinines (HA) et leurs neuraminidases (NA) sur des segments différents du génome, ce qui facilite les réarrangements de segments entiers entre souches.

La HA est connue sous 15 formes différentes (H1 à H15) et la NA sous 9 formes différentes (N1 à N9). Les hôtes naturels comme beaucoup d'oiseaux aquatiques (poules d'eau, mouettes et goélands) entretiennent toute la panoplie que l'on retrouve épisodiquement chez l'homme et les mammifères dans un certain nombre de combinaisons;


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Les combinaisons qui arrivent à s'établir chez les mammifères sont un tirage dans cette banque naturelle. Jusqu'à présent, seules les HAs H1, H2, H3, et les NA N1 et N2 avaient été détectées et seules trois combinaisons ont été repérées, jusqu'à présent, chez l'homme (H1N1, H2N2 et H3N2). L'épidémie de Hong Kong de 1997 a semé la panique du fait que c'était une nouvelle combinaison, H5N1 (où l'hémagglutinine était typiquement aviaire) qui en était responsable. La propagation chez les oiseaux a été très importante, mais si quelques cas humains ont été effectivement détectés (ce qui explique la panique) les transmissions interhumaines n'ont pu être décelées. Le virus aviaire H5N1 est, depuis, réapparu sur les marchés de volailles de la ville en Mai 2001, mais aucune infection humaine n'a alors été recensée. L'hémagglutinine de la souche H5N1 de 1997 provient manifestement d'élevage d'oies de la province de Guangdong (A/goose/Guangdong/1/96) et la neuraminidase de cailles sur le marché de Hong Kong (A/quail/Hong Kong/G1/97). On a, par ailleurs montré la contribution d'une souche de canard H6N1 dans la souche de 1997. (Voir le Bulletin d'Octobre-Novembre 2002 §72).

On a noté, également, des transmissions directes de souches aviaires H7N7 et H9N2 à l'homme, mais sans décès, mais si ces épidémies sont restées localisées, elles vont probablement se répéter. La question est donc de savoir quand, comment et pourquoi. Les virus aviaires peuvent se transmettre aux mammifères , sans mutation notable, ni recombinaisons . Ils ne s'y répliquent, usuellement pas très bien. Mais certains sont capable de déclencher des épidémies ce qui signifie une réplication sensible. C'est le cas de passage d'oiseaux aux chevaux (H3N8), phoques (H7N7) et porcs (H1N1) causant des épidémies chez ces espèces.

La revue examine la coopération de HA, reconnaissant des récepteurs à la surface cellulaire, et NA (clivant les acides sialiques) dans la détermination de la spécificité d'hôte et l'efficacité de l'infection.

HA possède un site reconnaissant deux acides sialiques différents fixés chacun par deux liaisons différentes sur un galactose. L'interaction avec les récepteurs sialique de la cellule dépend de l'acide sialique, de la liaison avec le galactose et de deux acides aminés sur la HA, dont la bonne combinaison permet la fixation du virus sur sa cellule hôte et conditionne le spectre d'hôte du virus.

Chez les oiseaux le virus est entérotrope, alors que chez les mammifères il se réplique dans les voies respiratoires , bien que de l'acide sialique soit présent dans le tube digestif. Le virus Hong Kong 1997 H5N1 se réplique dans le tube digestif humain, ce qui le distingue nettement des virus adaptés aux mammifères. Une autre constatation intéressante est que les virus aviaires ont un optimum de température plus élevé (ce qui se conçoit), et leur NA exige un pH plus acide, ce qui leur permet de se multiplier dans le tube digestif supérieur, contrairement à ce qui se passe pour les souches humaines ou porcines. La longueur du pied de la molécule hors de la membrane de l'enveloppe joue un rôle de ce point de vue.

La HA est responsable de la fusion de l'enveloppe virale avec la membrane plasmique. Le précurseur de chaque monomère de HA est un polypeptide qui est clivé en HA1 et HA2 par des protéases cellulaires en un site précis du précurseur. Cela est encore une cause de spécificité d'hôte. Le ciblage tissulaire et même la spécificité d'hôte dépend donc de la présence d'un site de clivage adapté aux protéases de l'hôte. C'est ce qui induit le ciblage du virus vers le tractus digestif chez la volaille, par exemple. Le doublet HA1-HA2 est métastable, et change de conformation en pH acide, et peut alors provoquer la fusion. La encore les conditions de milieu dans les tissus des différentes espèces cibles entraînent une spécificité, oiseaux et mammifères diffèrent sur ce point.

Les formes faiblement pathogènes des souches aviaires possèdent une unique arginine au site de clivage entre HA1 et HA2. Ces HAs sont transportées à la surface des cellules épithéliales des voies respiratoires et de l'intestin, mais sous une forme non clivées, car le clivage n'est pas dû à des protéases de la cellule infectée, mais à des protéases extracellulaires de type trypsine. Ces protéases n'étant sécrétées que dans ces tissus, l'infection ne peut se généraliser à tout l'organisme. Ceci explique le phénotype bénin de ces souches.

Les souches très virulentes (une partie des souches H5 et H7) ont un site de clivage comportant plusieurs acides aminés basiques augmentant la probabilité de clivage par rapport à l'unique arginine des souches bénignes. Le précurseur des HA peut alors être clivé par de nombreuses protéases intracellulaires ubiquistes. Cela permet alors au virus de se répliquer dans de nombreux types cellulaires (pantropisme), ce qui explique la virulence de ces souches . La souche H5N1 de Hong Kong de 1997 possédait, en particulier, ce site multibasique .

Ces souches hypervirulentes sont issues des précédentes par des duplications dans le génome au niveau de la séquence codant le site de clivage, ce qui a été observé chez des souches H5N2 et H7N1. Un degré supplémentaire de finesse dans la spécificité est introduit par la glycosylation au voisinage du site de clivage qui peut gêner le clivage.

La NA peut également séquestrer le plasminogène et faciliter le clivage protéique. Il faut, pour cela, une lysine à son extrémité C-terminale (cas de toute les souches N1) et que le site de glycosylation de l'acide aminé 146 soit absent.

La majorité des souches humaines ont une simple arginine comme chez les souches peu virulentes aviaires, ce qui explique l'absence de pantropisme . Mais la sévérité de l'infection peut être augmentée par la présence de bactéries sécrétant des protéases ou provoquant une concentration locale de plasmine (protéase peu regardante sur son site de clivage) ou de thrombine de l'hôte. C'était le cas pour une souche neurotrope dérivée de la grippe espagnole (qui elle-même ne possédait pas cette caractéristique). Les grippes équines H7 ne sont pas spécialement virulentes , mais placées dans un contexte aviaire deviennent létales pour la volaille.

La revue analyse ensuite le rôle des protéines dites "internes" dans la virulence (PB2, PB1, PA, NP, M et NS). Ainsi la protéine PB2 qui fait partie du complexe


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de la polymérase virale avec PB1 et PA, intervient dans le spectre d'hôte. PB2 contient un site de fixation N-terminal sur PB1, deux signaux de ciblage nucléaire et une région reconnaissant les régions coiffées des messagers , ce qui lui permet de détruire les messagers de l'hôte. L'acide aminé 627 est un déterminant important de la spécificité d'hôte. Mais cette spécificité fait également intervenir les deux autres composants de la polymérase. Il existe quatre lignées de gènes de PB1 (humaine, porcine, équine et aviaire), cinq de PA (humaine, porcine, équine, des mouettes et enfin celle des autres oiseaux) et cinq de NP (humaine et porcine classique, Equine/Prague/56 classique, équine récente, mouette, autres oiseaux).

Ces protéines internes peuvent donc ainsi jouer un rôle dans la virulence, si elles arrivent à s'y retrouver dans la cellule.

Des mutations ponctuelles dans PB1 et PA entrent également en jeu. Une combinaison d'une PA humaine avec des PB1 et PB2 aviaires, ou d'une PB1 aviaire avec les PB2 et PA humaines restreignent sérieusement la réplication dans des cellules humaines. Une NP aviaire restreint la réplication d'une souche aviaire H3N8 chez le porc. Mais inversement une NP de porc peut très bien complémenter une NP défectueuse aviaire alors qu'une souche humaine ne peut le faire. Il faut, ici, rappeler que le porc a souvent été considéré comme un intermédiaire entre oiseaux et homme. La protéine pB1 des virus aviaires semble très efficace, ce qui expliquerait que les pandémies de 1957 (asiatique) et de 1968 (Hong Kong) utilisaient une P1 d'oiseaux.

En ce qui concerne les protéines M1 (de matrice ) et M2 (un canal à protons) qui sont codées simultanément par le segment 7 du génome, les formes aviaires restreignent la réplication du virus H3N8 aviaires chez le porc. Il existe quatre lignées de M1 (humaine, porcine, aviaire eurasienne et équine plus aviaire nord-américaine et trois lignées de M2 (humaine, porcine, aviaire plus équine). On a pu établir les sites spécifiques des lignées aviaires et humaines. Les virus doivent veiller à ce que le pH de clivage de la HA soit compatible avec celui d'ouverture du canal à proton. C'est ce qui se passe pour les souches hypervirulentes dont la HA est clivée dans la cellule (voir plus haut) et doit traverser le Golgi sans dénaturation au cours du bourgeonnement. Ce qui est intéressant c'est que depuis la souche dérivée de la grippe espagnole, A/PortoRico8/34, H1N1, la protéine M des souches humaines a perdu progressivement sa capacité à interagir avec les HA aviaires , ce qui rendrait peu probable une acquisition d'une HA aviaire par ces virus humains dans le cadre de l'évolution continue annuelle. Par contre d'autres combinaisons issues des oiseaux peuvent fort bien resurgir sous forme de pandémie par des réarrangements génomiques adéquats.

La revue passe également en revue la capacité des souches de virus à détruire la cellule hôte par apoptose. Enfin la stratégie du virus face aux défenses immunitaires est l'objet d'un chapitre. L'ensemble de ces divers facteurs influence la transmission du virus H5N1, celui de 1997, des oiseaux à l'homme.

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83. Les calicivirus sont des virus à ARNs directement traductible, dont fait partie le virus hémorragique du lapin, considéré comme un biopesticide en Australie. VP10 est une protéine structurale mineure, codée par l'ORF2 terminale, située en aval de l'ORF1 qui est, elle, beaucoup plus facilement traduite que cette ORF2. Cette traduction est originale car elle implique nécessairement le codon de terminaison de l'ORF1 .

La traduction de VP10 commence, classiquement, au niveau d'un codon initiateur AUG mais en position -5 à -3 par rapport au codon de terminaison de l'ORF1. Le codon AUG n'est pas indispensable à la production de VP10. On peut modifier considérablement la séquence au niveau de l'ORF1, à condition qu'on ne touche pas à ce codon de terminaison. La traduction de la protéine virale VP10 est donc dépendante d'un système d'initiation couplée à un signal de terminaison qui la rend indépendante de l'AUG initiateur. G Meyer; Journal of Biological Chemistry 278 (05SEP03) 34051-34060.

� �� 84. Le coronavirus du syndrome respiratoire aigu

(SARS) ressemble à celui de la grippe, en ce qu'il est saisonnier. La chasse aux réservoirs naturels est ouverte, comme dans le cas de la grippe ou d'autres maladies contagieuses toujours en résurgence. L'OMS vient en effet d'annoncer qu'il ne faut pas compter sur un vaccin avant au moins deux ans. Il faut donc prévenir les épidémies le mieux possible.

Pour l'instant on nage un peu, dans la mesure ou des PCRs ou révélations immunologiques pas toujours bien maîtrisées indiquent la présence du virus dans des animaux allant des reptiles aux mammifères. Mais des chercheurs de Hong Kong ont séquencé plusieurs de ces virus et la comparaison de celles-ci devrait donner des informations intéressantes. Ces détections par PCRs peuvent donner des fausses alertes . Ainsi un virus respiratoire a été identifié en Colombie britannique comme un virus SARS. Mais cela était dû aux amorces trop courtes de la PCR qui a détecté, certes un cousin lointain du coronavirus, mais la séquence effectuée aussitôt a montré que ce n'était pas le même. A Abbott; Nature 424 (28AUG03) 983.

� �� 85. Les chimiokines assurent un guidage chimique

des leucocytes à partir des vaisseaux périphériques vers les tissus sonnant l'alerte à une invasion. C'est, par exemple, ce qui se passe lors de l'inflammation. Ce mécanisme, en principe bien adapté aux défenses, est parfois détourné par les virus ce qui leur permet de semer le désordre dans la foule et d'échapper ainsi aux gendarmes. Ces deux aspects du rôle des chimiokines sont abordés dans la revue de S Mahalingam et al.; Trends in Microbiology 11 (AUG03) 383-391.

Ce sont des protéines sécrétées de 70 à 400 acides aminés classées en CXC, CC, C et CX3C suivant la distance entre cystéines (C) dans la partie N-terminale de la protéine. Ce sont des protéines très basiques, une caractéristique qu'elles partagent avec d'autres protéines intervenant par des gradients, comme la nétrine guidant les axones. Ces signaux sont perçus par des récepteurs qui signalent à la cellule leur activation via des protéines G hétérotrimériques.


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Il existe, cependant, des cas où c'est l'intervention des cytokines qui provoque les dégâts attribués à l'infection virale.

Les chimiokines , non seulement attirent des cellules de défense, mais déclenchent la production de cytokines qui pilotent les réactions en aval. Ainsi, dans le cas d'une infection hépatique par le cytomégalovirus murin, la chimiokine CCL3 est émise par les cellules hépatiques ou les cellules de Kupffer en détresse. Cette chimiokine attire les cellules NK (Natural Killers) qui émettent alors de l'interféron γ (une cytokine), ce qui déclenche une seconde vague de production de chimiokine, mais cette fois de CXCL9 qui attirent aussitôt les lymphocytes T CD8+ (cellules cytotoxiques) ou CD4+ (helpers) qui participent à l'élimination des sources de virus, c'est-à-dire les cellules infectées. Mais ce type de mécanisme peut très bien échapper au contrôle de l'organisme et se révéler dangereux, comme souvent dans le système immunitaire. Le virus de l'hépatite B cause, par le déclenchement désordonné du ballet des chimiokines , une partie des lésions . Si on empêche la production des CXCL9 et CXCL10, les signes pathologiques sont nettement atténués .

Enfin certains virus manipulent les signaux activant le système immunitaire pour en tirer bénéfice. C'est le cas du virus respiratoire syncytial humain. Les protéines G et S H inhibent l'expression des messagers des chimiokines CCL2, CCL3, CCL4 et CXCL9 dans les leucocytes pulmonaires . La protéine G imite, inversement la chimiokine CX3C (fractalkine) et elle est reconnue par le récepteur CX3CR1 de cette dernière, ce qui déclenche les réponses à cette chimiokine. Mais le bénéfice pour le virus n'a pas encore été démontré. Enfin les virus, plutôt d'emprunter les chimiokines de l'hôte, peuvent en coder.

� �� 86. On ne sait pas, pour l'instant, pas répliquer in-

vitro les flavivirus comme celui de l'hépatite C. On vient de réussir cette réplication pour cet autre flavivirus très voisin qu'est le virus de la diarrhée bovine. JE Tomassin et al.; Virology 313 (15AUG03) 274-285.

� �� 87. On trouvera dans la revue de K Saksela; Trends

in Microbiology 11 (AUG03) 445-447, une analyse de stratégies anti-virales basées sur l'interférence ARN. Pour l'instant on se contente d'essayer ces

techniques en cultures. On est, comme toujours pour les techniques avancées, très optimiste. Il faudra voir à l'usage si cela est aussi mirobolant. Je rappelle que c'est un mécanisme naturel des défenses contre les acides nucléiques étrangers chez les plantes. Comme on sait que l'interférence ARN existe chez les animaux et présente des rôles physiologiques, l'interpolation est donc tentante. On a alors bâti des constructions codant des ARNs simples brins se conformant en épingle, ce qui accroît leur stabilité, et qui sont clivés en RNA interférants par la nucléase Dicer. On ne savait cependant toujours pas si, chez les animaux, ces ARNs peuvent jouer un rôle anti-viral.

Mais au cours de la dernière année un flot de publication tend à confirmer ce rôle, au moins en cultures cellulaires. C'est le cas pour les virus de l'hépatite C auquel pas moins de quatre articles sont consacrés.

� �� 88. Deux chercheurs de Montpellier et de l'Institut

Pasteur se penchent sur l'évolution des virus de la dengue. (Voir le Bulletin de Juillet §71). Ils insistent, comme on le fait de plus en plus depuis qu'on en a les moyens d'étude, sur la variabilité au sein des populations et sur la sélection que comporte le passage par le vecteur moustique. C Chevillon et al.; Trends in Microbiology 11 (AUG03) 415-421.

La dengue se présente sous trois formes : une forme silencieuse, une forme fébrile, et une forme hémorragique grave . Elles sont causées par quatre espèces virales très voisines . La morbidité augmente inexorablement et les épidémies de dengue sont de plus en plus rapprochées. Les études phylogéniques indiquent que les quatre espèces, initialement sylvatiques, sont passé indépendamment à l'homme il y a 500 à 1000 ans. Elles se sont ensuite progressivement écartées des types sylvatiques. L'évolution récente dépend des relations établies entre leurs trois hôtes principaux, l'homme, Aedes aegypti et Ae.albopictus. Les concentrations urbaines avec un habitat insalubre, les transports faciles augmentent les occasions de transmission. Les autres aspects comme les causes de la morbidité restent à établir. L'hypothèse selon la quelle les défenses immunitaires renforce les symptômes semble avoir du plomb dans l'aile.

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Les clonages animaux 89. Le groupe de Wilmut analyse les leçons des

tentatives de clonage de moutons qu'ils ont entreprises. Il rappelle les problèmes de placenta mais soulignent que l'on n'a pas tenu assez compte des problèmes périnataux.

Un tableau résume les anomalies constatées chez des agneaux apparemment sains à la naissance et qui ont développé des anomalies ultérieures. Les auteurs ont détecté de très nombreuses anomalies mal définies, au delà du syndrome des anomalies de taille de l'embryon, qui est probablement lié à la manipulation des embryons. Ce ne sont pas des évènements rares. SM Rhind et al.; Nature Biotechnology 21 (JUL03) 744-745.

Le même groupe a vérifié que la limite de Hayflick , c'est à dire le nombre maximal de divisions supporté par un clone cellulaire en culture est conservé par un noyau après transplantation. AJ Clark et al.; Nature Cell Biology 5 (JUN03) 535-538. Ceci signifie que la possibilité de maintien des télomères est un mécanisme inné et génétiquement déterminé. Les auteurs ont transféré des noyaux de divers âges et de capacités différentes de prolifération dans des ovocytes pour donner des fœtus qui ont ensuite servi à donner des lignées cellulaires dont la limite de Hayflick a été mesurée.

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90/ L'effet de l'état des ovocytes et des conditions de cultures sur le développement de souris clonées a été examiné. S Gao et al.; Molecular Reproduction & Development 66 (OCT03) 126-133. Ces clonages ont été réalisés selon la fameuse méthode dite de Honolulu de Wakayama à partir de cellules somatiques et ES (c'est-à-dire totipotentes). Il n'y a pas d'influence de l'origine des deux sortes de noyaux sur le développement des clones jusqu'au stade blastocyste. Contrairement à ce qu'affirment certains auteurs, il n'y pas d'effet favorable de faibles tensions d'oxygène sur le développement préimplantaire des embryons clonés.

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91. Un groupe de plusieurs laboratoires japonais décrit l'obtention de clones , ainsi que d'embryons transgéniques chimériques exprimant un transgène marqueur (ici une GFP améliorée à partir de cellules ES-like bovines. S Saito et al.; Biochemical and Biophysical Research Communications 309 (12SEP03) 104–113. Ce sont des cellules issues d'embryons préimplantaires qui peuvent être maintenues indéfiniment en culture sous forme indifférenciée, mais pouvant se différencier sous certaines conditions. Chez les bovins les noyaux de telles cellules ne permettent, après transfert qu'un développement d'une soixantaine de jours, car le placenta ne se développe pas bien.

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Les Productions Microbiennes 92. Les introns de type II sont des ribozymes

possédant une structure 3D où les domaines I et V (sur six) clivent un site consensus 5'GUGYG...AY 3'. Il y a autoépissage in vitro mais des protéines sont nécessaires in vivo. L'intron code une ARN maturase, réverse transcriptase, endonucléase qui fonctionnent en association avec une machinerie cellulaire. Ils s'insèrent spécifiquement dans des séquences cibles de l'ADN par un mécanisme appelé "retrohoming" après une réverse transcription.

L'intron de type II Ll.LtrB de Lactococcus lactis utilise un mécanisme de retrohoming. Mais, dans ce cas, c'est au cours de la réplication de l'ADN que les deux brins naissant lors de la réplication sont utilisés pour insérer l'intron mobile.

� �� 93. Des chercheurs de Lausanne ont mis au point

une technique de soustraction in situ des produits microbiens toxiques pour les cellules. Ils utilisent des micro -capsules avec un cœur de dibutyl sebacate avec une paroi d'alginate, le tout pour soustraire du 2-phényléthanol produit à partir de L-phénylalanine par Saccharomyces cerevisiae. D Stark et al.; Biotechnology & Bioengineering 83 (20AUG03) 376-385. J'avais signalé au mois de Mai (voir le Bulletin de Mai §123) une technique du même type publiée par le même groupe qui utilisait une matrice de polyéthylène piégeant du dibutylsébacate (D Serp et al.; Biotechnology & Bioengineering 82 (05APR03) 103-110) .

� �� Il existe deux grands groupes de levures , celles

qui savent utiliser les intermédiaires du cycle de Krebs comme seule source de carbone et d'énergie, et celles qui ne savent pas le faire. Les premières comportent Candida sphaerica, C. utilis, Hansenula anomala, Pichia anomala et Kluyveromyces marxianus. Les Saccharomyces (S..cerevisiae, S.paradoxus, S. pastorianus, S.uvarum, S.bayanus), Schizosaccharomyces pombe et Zygosaccharomyces bailii ne les utilisent qu'en présence de glucose (ou d'autres sucres assimilables par elles). Mais il existe entre elles des différences quant à l'utilisation de l'acide malique. Ainsi les Saccharomyces sont de mauvaises utilisatrices de malate extracellulaire, alors que Sch.pombe et Z.bailii savent très bien le faire. Il faut , pour cela, qu'elles puissent le transporter et que l'enzyme malique soit efficace. On

sait que cette enzyme convertit le malate en pyruvate qui est ensuite converti en éthanol par la voie dite malo-éthanolique. Une revue sur cette voie est parue dans H Volschenk et al.; Current Genetics 43 (AUG03) 379-391.

� �� 94. L'archée hyperthermophile Sulfolobus

solfataricus utilise le glucose par une variante de la voie d'Entner-Doudoroff où il n'y a pas de phosphorylation du glucose (et pas de production d'ATP qui est déjà bien maigre dans la voie classique d'Entner-Doudoroff). Une glucose déshydrogénase donnant le gluconate qui est ensuite converti en 2-céto-3-désoxy gluconate par une gluconate déshydratase. Le 2-céto-3-désoxygluconate (KDG) est ensuite clivé en glycéraldéhyde et pyruvate par la 2-céto-3-désoxygluconate aldolase.

Le gène de la glucose déshydrogénase a été exprimé chez E.coli. L'enzyme fonctionne aussi bien sur glucose ou galactose. La KDG aldolase fonctionne aussi bien sur 2-céto-3-désoxygluconate et 2-céto-3-désoxygalactonate. Ces enzymes sont donc très éclectiques . HJ Lamble et al.; The Journal of Biological Chemistry 278 (05SEP03) 34066–34072.

� �� 95. La microalgue Nannochloropsis (une chlorelle

marine) est cultivée dans les écloseries de poissons comme nourriture pour les rotifères qui servent ensuite de nourriture aux poissons. Elle est également une bonne productrice d'acide eicosapentaenoïque, mais la rentabilité de cette production reste à démontrer. Elle perd sa paroi épaisse à chaque division et libère des substances auto-inhibitrices . Ceci est ennuyeux quand on veut les faire produire quelque chose à un coût raisonnable. Des chercheurs italiens ont essayé de recycler le milieu en compensant les soustractions par l'algue, mais on a, alors, formation d'agrégats dus aux restes de parois. L Rodolfi et al.; Biomolecular Engineering 20 (JUL03) 243-248. Une partie du coût de production réside dans les pertes relativement élevées causées par cette détérioration du milieu qui est difficilement recyclable.

Des chercheurs portugais se sont préoccupés d'améliorer la productivité de Nannochloropsis gaditana en jouant sur les conditions de cultures qui sont difficiles , car il faudrait obtenir une forte densité cellulaire (on en est à 0.1% w/w) et la faible taille des


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cellules rend leur manipulation difficile, notamment la séparation. Ils décrivent des conditions acceptables de culture.

Une autre difficulté est que les conditions de cultures sont celles de nombreux contaminants contrairement à ce qui se passe pour les Spirulines ou Dunaliella protégées par des conditions de cultures relativement extrêmes.

� �� 96. La vitamine E (α-tocophérol) est utilisée, pour

ses propriétés antioxydantes , dans la conservation des aliments humains , comme supplément dans les aliments pour animaux pour améliorer la qualité de la viande, et enfin en cosmétique pour alimenter le rêve de Faust. On la produit actuellement par synthèse chimique car l'extraction des huiles est trop coûteuse, car ces dernières sont surtout riches en son précurseur, le γ-tocophérol . Par ailleurs l'α-tocophérol de synthèse n'est- pas identique à la molécule naturelle et c'est un mélange de huit stéréoisomères .

Les microalgues en produisent, et Euglena gracilis (une microalgue d'eau douce) en est le meilleur producteur actuellement connu. Les euglènes ont, par ailleurs, la propriété de pouvoir facilement se comporter comme des flagellés hétérotrophes et peuvent atteindre de très fortes densités en culture dans ces conditions (elles ne dépendent alors plus de

l'accès à la lu mière qui est limitant à fortes densités. Malheureusement la production d'α-tocophérol est nettement plus faible en conditions hétérotrophes .

Des chercheurs néerlandais ont étudié la production de l'α-tocophérol par Dunaliella tertiolecta et Tetraselmis suecica. EC Carballo-Cardenas et al.; Biomolecular Engineering 20 (JUL03) 139-147. Les auteurs ont étudié, en particulier l'influence de l'illumination sur cette production. Il semble qu'une faible illumination ne nuise pas, e qui permet une plus forte densité cellulaire. Chez D.tertiolecta la teneur en α-tocophérol s'accroît avec la densité cellulaire malgré la baisse de l'intensité lumineuse perçue par chaque cellule. Chez T.suecica la teneur est maximale lors de la phase exponentielle, décroît pendant la phase linéaire et réaugmente vers la fin de la culture en batch. La teneur en chlorophylle a de T.suecica décroît après la phase exponentielle au lieu d'augmenter comme dans les plantes d'ombre. Ceci suggère des carences nutritionnelles de l'algue. On devrait pouvoir utiliser ces cellules à hautes densités moyennant une adaptation de la composition du milieu.

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Les Protéines et les Enzymes 97.On trouvera dans JR Cherry et al.; Current

Opinion in Biotechnology 14 (AUG03) 438-443, une , par des chercheurs de Novozymes Biotech, des avancées récentes dans l'évolution dirigée des enzymes industrielles. Ces progrès sont basés sur une collection de plus en plus fournie de données sur la diversité des enzymes, sur l'exploitation des microorganismes recombinants pour en produire de nombreuses versions et sur la modification de la structure des enzymes.

C'est incontestablement un domaine ou les biotechnologies ont eu le plus profond impact, même si les protéines actives sur le plan pharmacologique tentent de leur voler la vedette.

Il existe, en effet, plus de 100 enzymes commercialisées et faisant appel à ces procédés. Ce n'est pas un marché énorme, car les enzymes industrielles sont des produits de masse (commodities) par opposition aux enzymes de spécialité et les prix baissent sans arrêt, ce qui met parfois les producteurs en difficulté. Le marché était, en 2000 d'environ 1,5 millliard de dollars US. Les utilisations des enzymes sont à 65% dans les enzymes techniques des industries des amidons, des détergents, du textile, de la tannerie et du papier. Les enzymes à usage alimentaire représentent 25% du total, enfin celles utilisées dans l'alimentation animale représentent environ 10%.

Les techniques d'amélioration utilisées sont la mutagenèse au hasard avec un criblage adéquat,ou des modifications intentionnelles dites "rationnelles".

Les cas où les enzymes sont nettement plus avantageuses que les manipulation chimiques classiques sont ceux des détergents, la panification (où les émulsifiants chimiques sont remplacés par des lipases) ou l'industrie textile (où les traitements à la soude caustique sont remplacés par des cellulases,

amylases et pectinases). Ce succès des enzymes recombinantes (90% des enzymes commercialisées) est à mettre en parallèle avec leur utilité incontestée et pour le producteur et pour l'utilisateur final et la collectivité (limitation des pollutions).

L'un des freins actuels réside dans l'amortissement des très coûteuses installations chimiques qu'il faut finir d'amortir.

On a amélioré, à la fois, la production en atteignant plusieurs dizaines de grammes par litre et l'adaptation de l'activité enzymatique aux divers types d'utilisations.

Toutes les techniques de modification des protéines ont été utilisées, la PCR approximative, la mutagenèse par cassette, la mutagenèse à saturation, les réarrangements au hasard en chimères, etc… Elles ont fonctionné de façon variable en engendrant des mutations au hasard qu'il faut bien, ensuite, cribler et c'est dans le crible que réside l'essentiel du succès. On s'arrange pour que les variants souhaités confèrent un avantage à la souche recombinante productrice ce qui facilite grandement le criblage.

La méthode "rationnelle" dépend énormément des informations que l'on peut détenir sur l'enzyme à améliorer. L'évolution dirigée mime, d'une certaine façon, l'évolution naturelle et (d'ailleurs comme dans les techniques de mutagenèse au hasard) mais, avec encore plus d'insistance, on pratique des opérations itératives de modification et de criblage.

La création de chimères mime les transferts naturels de gènes suivis de recombinaisons. En fait on utilise souvent des combinaisons de technique rationnelle ou au hasard. La revue décrit plusieurs de ces approches. Les techniques d'échanges au hasard peuvent utiliser des séquences d'enzymes existantes ou des bibliothèques de séquences synthétiques dérivant de


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séquences naturelles. Ceci permet d'élargir le champ des possibilités et a effectivement donné de meilleurs résultats pour les protéases des détergents.

Les auteurs traitent d'abord le cas de ces protéases avec les contraintes classiques d'utilisation (pH 9-10, température de 50-60°, présence d'adjuvants de nettoyage, notamment des surfactants, milieu très oxydant, etc…. On a exploré de nombreuses protéases mais, comme souvent, rien ne surpasse les subtilisines qui sont constamment améliorées.

Dans le cas des amylases, c'est la pointe de température (110°) qui est requise pour une gélatinisation des amidons de maïs qui est le critère de criblage majeur, mais il faut comprendre un peu les mécanismes de thermostabilité pour une approche rationnelle, et il existe quelques controverses sur le sujet, même si des succès notables sont justifiés a posteriori. Le criblage de grandes séries de variants est facile, en principe. On a un bel exemple d'un pilotage de la thermostabilité avec le cas de l'? -amylase de Bacillus licheniformis (N Declerck et al.; Protein Engineering 16 (APR03) 287-293). Les chercheurs (dont C Gaillardin de l'INRA) ont pu faire varier la thermostabilité sur 50°C en se basant sur la structure de l'enzyme naturelle déjà sérieusement thermostable et en créant des mutations modifiant des acides aminés en des sites critiques. On trouvera également un article récent sur le même thème avec M Machius et al.; The Journal of Biological Chemistry. 278 (28MAR03) 11546-11553. Les auteurs ont introduit des acides aminés hydrophobes de la surface.

� �� 98. L'utilisation d'oxydoréductases dans des

synthèses enzymatiques exige une régénération in situ des co-facteurs NAD(P)+ et NAD(P)H. Il est, en effet, impossible de les fournir en continu dans des proportions stœchiométriques dans des conditions économiques. On trouvera dans WA van der Donk et al.; Current Opinion in Biotechnology 14 (AUG03) 421-426, une revue sur ce problème et sur les acquis récents dans le domaine. On utilise de nouvelles déshydrogénases stables en présence de solvants organiques et d'autres enzymes capables de régénérer les formes oxydées de ces co-facteurs. On a également utilisé des méthodes électrochimiques pour les monoxygénases. Enfin on utilise des systèmes cellulaires comme alternative aux techniques utilisant des enzymes purifiées.

L'efficacité de cette régénération est mesurée par le turnover (nombre de molécules de produit formées par molécule de co-facteur en un temps donné) et le turnover total (TTN nombre de molécules de produit formées par molécule de co-facteur pour une réaction complète). Un TTN de 103 à 105 est suffisant pour rendre le procédé économiquement viable suivant la valeur économique du produit.

� �� 99. L'adaptation des enzymes à une utilisation en

synthèses organiques et en milieux apolaires ou biphasiques est le sujet d'une revue de K Hult et al.; Current Opinion in Biotechnology 14 (AUG03) 396-400.

Les lipases sont bien adaptées à une utilisation dans des réactions non aqueuses. On peut améliorer leur efficacité en jouant sur la composition du milieu

organique, et en utilisant des additifs (comme des sels et des macrocyles). On peut, par ailleurs modifier les enzymes. Ces modifications peuvent avoir pour but de changer le mécanisme de réaction pour en catalyser de nouvelles, en modifiant, notamment, la spécificité de substrat ou l'énantiosélectivité.

La revue concerne surtout les modifications des enzymes. On y retrouve, discutées, les techniques d'évolution dirigée.

Ainsi M Wada et al.; Bioorganic & Medicinal Chemistry.11, n°9 (MAY03) 2091-2098 ont décrit la transformation d'une N-acétylneuraminique aldolase en une enzyme capable de réaliser des réactions aldol énantiomériques. La nouvelle aldolase a subi une substitution de trois acides aminés hors du site actif, et permet la condensation du pyruvate avec la N-acétyl-L-mannoamine pour donner de l'acide L-sialique, tout en conservant l'activité de synthèse de l'acide D-sialique.

AD Griffiths et al.; EMBO Journal 22 (02JAN03) 24-35, ont décrit la sélection par évolution dirigée d'un phosphotriestérase extrêmement rapide (avec une accélération de 63 fois du Kcat par rapport à l'enzyme d'origine, déjà fort active). L'enzyme a été sélectionnée à partir d'une bibliothèque de 3,4 107 gènes mutés de phosphotriestérase en utilisant une stratégie de couplage génotype/phénotype par compartimentation in vitro, grâce à une émulsion eau dans huile. Des microbilles permettent une traduction confinée et contenant un unique gène. Elles contiennent de multiples copies de la seule protéine qu'il code. On utilise directement les billes pour évaluer la catalyse avec un substrat soluble. Le produit et tout substrat non transformé sont couplés à la bille. Le produit est détecté à la surface des billes et les billes les plus actives sont criblées dans un trieur en flux. On peut ainsi cribler toutes les caractéristiques de l'enzyme à la fois. On peut ainsi trier 1010 variants dans seulement 50 ml. De nombreux autres exemples sont analysés.

� �� 100. L'immobilisation de la glucose oxydase n'est

certainement pas une nouveauté, mais on cherche toujours à l'améliorer. Des chercheurs japonais décrivent une immobilisation covalente de liposomes contenant l'enzyme.

Les liposomes sont composés de phosphatidylcholine, dimyristoyl L-? -phosphatidyléthanolamine et cholestérol. Ils sont immobilisés de façon co-valente par du glutaraldéhyde sur des billes de chitosane. S Wang et al.; Biotechnology & Bioengineering 83 (20AUG03) 444-453. Les auteurs décrivent les conditions d'optimisation des liposomes et de leur immobilisation. D'après les auteurs, la stabilité est supérieure à celle des autres procédés d'immobilisation.

� �� 101. BJ Davis; Current Opinion in Biotechnology

14 (AUG03) 379–386 passe en revue les techniques de modifications chimiques des enzymes. Cela permet de s'affranchir de la contrainte des 20 acides aminés disponibles.


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Ces modifications ont récemment porté sur des protéases, des aminotransférases et des enzymes redox.

� �� 102. Des chercheurs polonais ont caractérisé une ? -

galactosidase d'un Pseudoalteromonas antarctique isolé du tube digestif d'un constituant du krill, Thyssanoessa macrura. L'enzyme fonctionne entre 0 et 20°.

L'induction maximale de la synthèse par le lactose a lieu à 6°, c'est-à-dire au dessous de la température optimale de croissance de la bactérie qui est de 15°.

M Turkiewicz et al.; Biomolecular Engineering 20 (JUL03) 317-324.

� �� 103. L'inulinase d'Aspergillus awamori a été étudiée

par résonance magnétique nucléaire du proton par des chercheurs russes. L'enzyme hydrolyse aussi bien les liaisons fructosyle ? ?2,1 que ? ?2,6 des fructooligosaccharides. Le site catalytique contient au moins cinq sites fixant les fructoses et c'est une exo -inulinase grignotant à partir des extrémités. AA Kulminskaya et al.; Biochimica et Biophysica Acta 1650 (21AUG03) 22-29.

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L'Agroalimentaire Les Probiotiques

104. Une stratégie pour le confinement des bactéries lactiques transgéniques de façon à réassurer les clients (plus particulièrement dans les thérapies géniques) est décrite dans L Steidler et al.; Nature Biotechnology 21 (JUL03) 785-789 avec un commentaire de M Syvanen; Nature BioTechnology 21 (JUL03) 758-759.

Il s'agit d'une souche recombinante de Lactococcus lactis produisant de l'interleukine 10 humaine où la technique employée empêche la prolifération de la bactérie, et ceci sans séquences de vecteurs ou de résistances aux antibiotiques . Elle a été utilisée par voie orale chez le porc où elle a prouvé qu'elle survit bien au transit gastrique et où elle persiste sans coloniser l'intestin. C'est donc un bon support probiotique. L'interleukine 10 inhibe les inflammations, notamment les inflammations intestinales

L'auteur a décrit, par ailleurs, cette utilisation au sens large dans L Steidler; Best practice & research; Clinical gastroenterology 17 ( OCT03) 861-876.

L'ADN de l'hIL-10 a été inséré dans le gène thyAce qui entraîne un délétion d'une partie de ce gène. En l'absence de thymine, la bactérie meurt par le processus connu de "thymineless death". La thymine ne se trouve pas facilement dans l'environnement, ce qui limite la prolifération incontrôlée de la bactérie à l'extérieur du consommateur. La délétion empêche une réversion vers le phénotype thyA+. L'acquisition de thyA à partir d'une autre bactérie éliminant le transgène, car si une telle recombinaison pourrait avoir lieu, elle éliminerait ipso facto le transgène. Une recombinaison illégitime est encore possible, mais avec une fréquence de 106 à 108 fois inférieure. Une autre source d'inquiétude est le transfert du gène à une souche plus robuste.

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La sécurité alimentaire 105. La présence des mycotoxines dans les

céréales reste préoccupante. Une revue de GP Munkvold; Annual Review of Phytopathology 41 (SEP03) 99-116, de Pioneer Hi-Bred International est consacrée à la limitation de leur production sur le maïs par des approches génétiques et agronomiques .

La mise en place des résistances génétiques à Aspergillus flavus, Gibberella zeae et Fusarium spp. (spécialement à F.verticillioides) est activement poussée. On connaît des sources de telles résistances et sont actuellement en voie d'introgression. Malheureusement ces résistances sont relatives. Il faut donc les compléter. Les efforts dans ce sens sont développés dans la revue.

Les aflatoxines sont produites par Aspergillus flavus et A. parasiticus. Le désoxynivalénol (DON) est essentiellement produit par Fusarium graminearum et les fumonisines par Fusarium verticillioides et F.proliferatum. La zéaralénone (un œstrogène produit par F.graminearum) est également suivie .

La production de ces toxines dépend, évidemment de la prolifération des champignons toxinogènes et donc des conditions de milieu. Mais la présence de la DON s'est considérablement étendue au cours de la dernière décade.

A plupart des champignons toxinogénes survivent avec les débris végétaux durant l'intervalle entre deux cultures. Les successions blé (ou orge) après maïs favorisent l'entretien des contaminations . Elles sont réduites si on procède à un labour entre les deux. Mais ces rotations avec labour ne sont pas efficaces sur F. verticillioides ou F.graminearum, F.subglutinans et F.proliferatum. Ceci est probablement lié à une survie très prolongée dans les raffles de maïs (on annonce 630 jours sur le sol ou enterrés à 30 cm de profondeur).

On peut essayer de sortir des conditions optimales de développement du champignon et de production des toxines, notamment en semant plus tôt le maïs. Mais cette stratégie dépend terriblement des conditions météorologiques. Des pluies en Août sont fortement corrélées avec une abondance de zéaralénone, la température important peu.

La production d'aflatoxine sur maïs dépend du stress hydrique qui stimule la production de la toxine par A.flavus. Un maïs semé tardivement et non irrigué (étude au Mexique) peut contenir de 63 à 167 ng/g d'aflatoxine, alors que le même cultivar semé tôt et irrigué convenablement n'en contient que de 0 à 6 ng/g. Ce n'est certainement pas le seul facteur intervenant, mais les autres facteurs sont difficiles à manipuler simultanément.


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Une bonne nutrition azotée limite la contamination et la production de toxines (la réduction de la fumure azotée à 11,2 kg/ha peut permettre une accumulation allant jusqu'à 4875 ng/g d'aflatoxine.

On essaye d'étendre des analyses de ce type réalisées en Ontario et en Ohio aux cultures de blés et au désoxynivalénol dans le cadre d'un programme européen où on cherche à construite des modèles prédictifs. Mais les avertissements dépendront des conditions météorologiques qui ne ont pas assez loin dans le temps. Une fois le blé semé on ne peut plus jouer que sur d'autres facteurs. Il faut donc utiliser des modèles météorologiques stochastiques avec leurs faiblesses. On n' pas encore de tels modèles dans le cas du maïs.

Les conditions de récolte ont une importance considérable sur les risques au cours du stockage. En général des récoltes précoces limitent la contamination . Les grains au champ ne sèchent, en effet, pas assez vite , et sont propices à une contamination et les insectes transmettent les spores. Mais si les conditions sont favorables, temps sec, peu d'insectes, une contamination pré-récolte minime, il vaut mieux attendre et laisser sécher les grains.

Les dommages physiques aux grains sont nuisibles , car c'est une condition favorable à une contamination. Un bon réglage de la moissonneuse est utile. On peut, également utiliser la turbine de la moissonneuse pour éliminer une partie des grains moisis (plus légers) en augmentant sa vitesse de rotation.

Mais, évidemment, on y perd une partie de la récolte, et c'est un choix. C'est pourquoi le séchage après récolte est largement pratiqué, soit par séchage naturel, soit par séchage artificiel par des brûleurs délivrant un air à 50°-82° (mais il faut alors faire attention à ne pas "griller" les grains ce qui handicaperait leur utilisation ultérieure en amidonnerie). Le stockage ultérieur est probablement le point le plus critique, et le nettoyage des silos pour évacuer les spores et débris. La température est un des facteurs essentiels. Il faudrait tenir 1 à 4°, car à ces températures, le champignon, même présent, n'est guère actif. Mais ce n'est guère possible dans des conditions économiques. En été, on se contente de 10 à 15° par une aération qui élimine l'humidité résiduelle due à la condensation (et refroidit l'air au passage). Mais tout ce ci n'est pas imparable et un examen périodique est indispensable.

Les choses sont plus scabreuses pour les ensilages , car on doit laisser se développer une fermentation lactique, et donc une humidité suffisante.

Une résistance génétique de haut niveau est difficile à obtenir, ne serait ce que par l'énorme charge de travail (inoculation, suivi, etc…) de la recherche sur ce sujet, l'absence de résistances monogéniques amplifie le problème et le coût de la mesure des contaminations à grande échelle. On commence à obtenir des résultats contre les pourritures de l'épi par Gibberella, Fusarium. Mais on se contente, pour l'instant, d'éliminer les génotypes trop sensibles.

Beaucoup de ces résultats sont captifs dans les firmes de sélection (notamment pour celle aux Fusarium), ce qui se comprend, mais ne facilite pas

les recherches publiques sur le sujet. Il faut noter, au passage, la contribution du CIMMYT de Mexico à la connaissance sur ces problèmes. Le danger des fumonisines a relancé les recherches publiques aux Etats-Unis.

Les résistances actuellement constatées sont indirectes, et concernent l'épaisseur du péricarpe du grain (qui accroît la résistance), alors que des enveloppes serrées du grain empêchent un séchage rapide et rendent la contamination par Gibberella plus facile, alors que cela protège les grains contre les thrips , l'inclinaison de l'épi diminue la sensibilité dans la mesure où ils retiennent moins l'eau d'irrigation ou de pluie, etc… De toute façon ces résistances sont multifactorielles et aucun QTLs ne correspond à plus de 40% de la résistance. Ceci complique la caractérisation des gènes de résistance éventuels (on n'en connaît pas réellement) et la sélection assistée par marqueurs moléculaires. Mais, bon an mal an, la résistance aux Fusarium augmente chez les hybrides commercialisés mais, au niveau actuel, on a encore production de niveaux inacceptables de fumonisine dans certains champs.

Les résistances par transgenèse contre F.verticillioides et la production de fumonisine sont envisagées de différentes façons. La plus logique est de réduire l'infection par le pathogène. Ce n'est pas la plus facile. On peut favoriser la dégradation de la toxine, mais cela encourage au laxisme au niveau de la culture. On peut, enfin, inhiber la voie de synthèse de la toxine.

On a décrit et proposé la surproduction de plusieurs molécules antagonistes du champignon comme de glucanases , chitinases , etc….Il reste à vérifier l'efficacité. En ce qui concerne la deuxième option, la dégradation de la fumonisine a été mise au point avec une fumonisine estérase et une amine oxydase de la levure Exophiala spinifera . Les gènes correspondants ont été exprimés chez le maïs. Cela ne change rien à la pathologie, la mycotoxine étant manifestement secondaire pour la pathologie. Ce n'est pas le cas des trichothécènes de champignons comme Fusarium graminearum. On a commencé à exploiter ce filon en sélectionnant une protéine ribosomale modifiée non sensible aux trichothécènes . (Les trichotécènes interviennent dans la traduction en bloquant la fonction peptidyl transférase voir le chapitre 34 au www.nbc-med.org/SiteContent/HomePage/WhatsNew/ MedAspects/Ch-34electrv699.pdf).

On protège alors la plante de la contamination. Un gène de riz correspondant est en cours de transfert chez le maïs.

La troisième stratégie peut consister en un blocage de la synthèse ou des signaux qui la déclenchent. Les choses avancent de ce point de vue pour les aflatoxines et les trichothécènes , et plusieurs protéines interférant avec cette synthèse ont été caractérisées.

On essaye actuellement des blés résistants aux Fusarium toxinogènes . Un gène de trichothécène 3-O acétyltransférase du champignon exprimé chez le blé atténue la colonisation de la plante . Il faut rappeler que la diminution des attaques par les insectes majeurs du maïs chez des hybrides Bt,


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diminue beaucoup l'infestation par les Fusarium, toxinogènes ou pas. Sous une pression modérée de l'european corn borer (Ostrinia nubilalis) la teneur en fumonisine est de dix fois supérieure chez les hybrides non Bt. Mais l'effet dépend de la région de culture, pour des raisons encore floues. La corrélation a été vérifiée dans des essais en France et en Espagne (<0.5 µg/g chez les hybrides Bt, contre 10 µg/g chez les non-Bt). Ces constatations s'appliquent au désoxynivalénol , au nivalénol et à la zéaralénone. Mais ces constatations sont moins valables dans les

régions aux latitudes plus élevées car la fumonisine est moins fréquente, et ce sont plus les infections par Gibberella qui prédominent. Elles ne sont pas, par ailleurs, associées à des attaques par les insectes. Dans le cas des aflatoxines, la limitation de ces attaques n'a pas d'effet notable, et, comme noté plus haut, la sécheresse est beaucoup plus importante .

Les techniques de détoxication post-récolte ne sont pas abordées dans cette revue.

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L'Environnement 106. Le plasmide TOL pWW0 bien connu de

Pseudomonas putida mt-2 code des enzymes de dégradation des dérivés du benzène, grâce aux deux opérons de la voie dite "supérieure" xylUWCAMBN (qui permet la conversion du toluène et du xylène en benzoate et alkylbenzoates) et du méta-clivage xylXYZLTEGFJQKIH qui convertit ces intermédiaires en entrants du cycle de Krebs. L'expression de ces gènes est régulée par XylR, dont le promoteur est activé par ces dérivés. En présence de dérivés benzéniques , le gène de XylR peut être transcrit à partir de deux promoteurs , Pu en amont du premier opéron, ou Ps en amont du gène xylS. La protéine XylS (un membre de la famille des régulateurs de type AraC) est le capteur de ces polluants, et elle est activée par eux et lance la transcription de l'opéron méta à partir du promoteur Pm.

On peut utiliser ce plasmide comme capteur de ces dérivés en couplant ce promoteur avec la séquence d'une protéine marqueur comme la GFP. Des chercheurs japonais ont exprimé cette construction dans une Escherichia coli qui détecte ces composés

dans l'eau avec un seuil de 0,1mM. Mais la température optimale annoncée est de 27°, ce qui n'est pas anormale pour Escherichia coli ,. Les dérivés méthylés ou chlorés sont particulièrement efficaces dans l'induction. S Ikeno et al.; Biochemical Engineering Journal 15 (SEP03) 193–197.

� �� 107. Le groupe japonais qui s'intéresse à la

biodésulfuration H Okada et al.; Biotechnology & Bioengineering 83 (20AUG03) 489-497, décrit un système à partition eau/huile dégradant les dibenzothiophènes (DBT) alkylés (voir le Bulletin de Juillet §116). Ils utilisent la souche Mycobacterium G3. Ils décrivent les activités contre divers espèces de ces DBTs. Les activités sont fortes surtout sur DBT, 4,6-diméthyl DBT et 4,6-diethyl DBT, moins sur 4,6-dipropyl DBT et 4,6-dibutyl DBT. Vmax décroît et le KM augmente quand la chaîne acylée est plus longue. Il faut changer de solvant pour s'adapter à l'hydrophobicité du substrat.

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La sécurité génétique 108. L'interaction entre la microflore du sol et les

plantes génétiquement modifiées est étudiée dans une revue de chercheurs néerlandais. GA Kowalchuk et al.; Trends in Ecology & Evolution 18 (AUG03) 403-410.

On a, en effet, décrit de tels effets, mais ils sont minimes par rapport aux variations naturelles . Les auteurs face à l'énormité de la tâche qu'ils décrivent bien, essayent d'arriver à une évaluation objective en prenant des indicateurs de ces variations. Il s'agit de voir ce qui se passe sous la surface du sol, alors que l'essentiel des études de risques ont lieu au dessus du sol. Le problème est d'aboutir à des résultats concernant la microflore, alors qu'elle est en interaction avec beaucoup d'autres composantes vivantes , comme les nématodes, le collemboles, les vers de terre, etc…, par exemple. C'est une difficulté générale de l'étude de la biosphère du sol.

Il existe incontestablement une possibilité de transfert horizontal de débris d'ADN de plantes dans les microbes de la rhizosphère. Le problème est d'évaluer quantitativement cette possibilité, au moins en ordres de grandeurs. Les transferts à partir des plantes "normales" est excessivement difficile à mesurer (à cause d'une part de la très faible occurrence du phénomène mais, d'autre part, des énormes possibilités de contaminations au cours de la manipulation des échantillons .

La probabilité de transfert est fortement augmentée par la présence d'homologies de séquences. C'est pourquoi tout le monde convient d'éliminer les séquences des vecteurs des plantes transgéniques.

Par ailleurs, il faut pouvoir distinguer les évènements naturels de ceux que l'on pense pourvoir être induits par une plante transgénique. Des transgènes comme ceux des δ-endotoxines de Bacillus thuringiensis existent déjà (et naturellement) dans le sol avec leur bactérie d'origine qui crache son ADN chaque fois qu'une cellule meurt. On a donc du mal à distinguer ce phénomène naturel d'un transfert du soja ou du maïs à la flore de leur rhizosphère.

Il faut enfin mesurer les conséquences potentielles de ce transfert. Or on n'a guère d'idée précise sur l'effet des plantes "normales" sur leur rhizosphère, alors quoi mesurer? D'où l'utilité d'indicateurs comme les champignons mycorhiziens pour les systèmes à faibles intrants , où les systèmes microbiens ligninolytiques pour les espèces forestières , par exemple.

On doit donc se baser sur la dynamique de ces populations pour détecter des modifications sensibles. La revue indique plusieurs sites web décrivant les conclusions de colloques sur le sujet. L'ennui est que ces données sont disparates, et ne concluent pas quant à des modifications éventuelles. Ces modifications se


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traduisent au niveau de la sensibilité aux opines qui sont effectivement portées par le vecteur Agrobacterium. Malheureusement, cette bactérie est omniprésente dans les sols, et assure déjà des transformations naturelles, ne serait-ce que la galle du collet.

Une autre source de perturbation réside dans les pratiques agricoles qui bouleversent le sol à chaque saison et ceci dépend de la culture pratiquée soja, maïs ou tomate, et même de la variété (besoin ou non d'engrais azotés, par exemple) des conditions du sol et du milieu. Il est évident que si une modification est observée dans un cas, il faudra faire attention aux

autres conditions, l'ennui est que le nombre d'essais requis va croître exponentiellement et va rapidement devenir irréaliste.

Les organismes à suivre vont conditionner la nature des sondes moléculaires que l'on devra utiliser. Mais on va se limiter, pour des raisons pratiques, à l'une des flores du sol et pas la totalité, et le voudrait-on, il restera gérer la montagne de données qui va en sortir. Tout ceci appelle la mise au point de nouvelles techniques.

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La Vie des Sociétés 109. Archer Daniels Midland a annoncé

l'accroissement de 60% de sa production de sorbitol. Dans ses installations centrales de Decatur. ADM Press Release (11AUG03).

� �� 110. Bayer CropScience va investir EUR 650

millions d'Euros en recherche et développement sur le long terme. En 2004, la compagnie va investir €200 millions dans l'amélioration des infrastructures. Un nouveau centre de recherches va ainsi être construit à Ghent, patrie de PGS qui a été rachetée dans le temps, par Hoechst et donc est dans le portefeuille de Bayer CropSciences. Bayer CropScience Press Release (03SEP03).

� �� 111. Genencor International s'associe à Cargill

Dow dans le développement des projets de l'U.S. Depart ment of Energy.(DOE) d'utilisation de la biomasse. Le projet de Cargill-Dow concerne la conversion des rafles de maïs. Genencor International Presse Release (08SEP03). Genencor va valoriser, ainsi, un programme de sélection d'enzymes mené depuis trois ans avec 17 millions de dollars du DOE.

� �� 112. genOway de Lyon clone, avec le soutien de

l'INRA, le premier rat. D'ici 2006, la société compte construire une collection de rats modèles en commençant par les maladies cardio-vasculaires, métaboliques et neurodégénératives. La société maintiendra également un intérêt pour la souris plus éloignée de l'homme sur le plan métabolique. Pfizer et Novartis seraient intéressées par ces modèles pour essayer leurs médicaments. Les Echos (01OCT03) 37.

� �� 113. Monsanto va fournir des maïs adaptés au la

production de bioéthanol en s'associant à General Motors et la National Ethanol Vehicle Coalition

(NEVC) dans le cadre du programme "Fuel Your Profits". Monsanto Press Release (25SEP03) . Il s'agit des hybrides Processor Preferred® High Fermentable Corn destinés au "dry milling" (technique de broyage à sec de tout le grain, mais ne permettant pas de récupérer facilement l'huile de l'embryon qui est un sous-produit rémunérateur).

Mais Monsanto s'engage également à intervenir dans le soutien aux véhicules (de General Motors) utilisant le bioéthanol E85, et dans les réseaux de stations service correspondantes. Monsanto fournira également un outil de mesure permettant de savoir si le maïs convient à cette production.

Il y a actuellement 17 installations de "dry milling aux Etats-Unis inscrites au programme, qui utilisent les maïs produits sur 750 000 hectares, ce qui n'est pas extraordinaire. Cela ne permet pas encore une rentabilité des moulins engagés .

� �� 114. Prairie Plant Systems de Saskatoon créée en

1988 exploite des marchés maraîchers de niche et la dépollution; notamment de deux mines d'uranium de la COGEMA dans le Saskatchewan. Elle utilise cette expérience dans les mines pour les utilis er après de leur désaffection, comme serres. La constance du milieu permet d'éviter les stress et favorise la croissance. C'est le cas dans deux mines, l'une à Flin Flon dans le Manitoba et de White Pine dans le Michigan. Reste à prouver que ceci est rentable, car l'électricité remplace le soleil, gratuit, mais elle est exploitable toute l'année. Un créneau visé est celui des plantes transgéniques produisant des médicaments, la rentabilité, la sécurité (pollens baladeurs faciles à contrôler), les manipulations du milieu sont facilitées dans ces conditions. Les Echos (01OCT03) 37.

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La Politique 115. L'U.S. National Research Council (NRC) avait

conclu, dans son rapport "Countering Agricultural Bioterrorism" que l'agriculture américaine est vulnérable à des attaques biologiques . Les points critiques sont analysés, à partir de ce rapport, dans LV Madden et al.; Annual Review of Phytopathology 41 (SEP03) 155-176. La revue souligne que, comme dans les autres cas de bioterrorisme, la détection la plus rapide possible est essentielle.

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116. L'US Food and Drug Administration (FDA) constate que les compagnies de biotechnologies traînent les pieds pour assurer le suivi (phase 4) de leurs produits après commercialisation comme cela avait été prévu en 1993. Le produit est approuvé quand on a obtenu une assurance raisonnable de l'efficacité, mais avant la confirmation définitive de toutes données comme dans le processus classique. Or 20% des engagements, seulement, ont été tenus. La révocation de l'autorisation de commercialiser le produit sous cette autorisation provisoire est une


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mesure extrême que la FDA n'utilise pas. Elle envisage de ne procéder à un examen accéléré des produits que pour les compagnies qui ont effectivement assuré ce suivi, comme c'est le cas pour Millennium Pharmaceuticals dans le cas d'un inhibiteur de protéasome qui a été approuvé en urgence le 13 Mai.

Il faudrait une loi pour autoriser des pénalités financières, moins abruptes, mais on ne voit pas bien comment le présent Congrès voterait une loi contraignante pour l'industrie. La FDA prend donc une initiative autorisée par la législation actuelle. A Bouchié; Nature Biotechnology 21 (JUL03) 718.

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Concepts et Techniques - INRA