Février 2005 n°225 · 2011-11-22 · Février 2005 n°225 Une version plus complète de ce bulletin est accessible sur le site de l'INRA . sous son nom dans : Information Scientifique

Février 2005 n°225 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. ### On admettait depuis longtemps que

l'hétérochromatine (caractérisée en 1928) est inactive sur le plan génétique, ce qui ne veut pas dire qu'elle est dépourvue de fonctions. On constate maintenant que certaines régions sont exprimées. Ceci avait été démontré par une génétique classique avec la complémentation de mutations. La revue de P Dimitri et al.; BioEssays 27 (JAN05) 29-41 discute de ces fonctions hétérochromatiniennes.

Il existe des hétérochromatines permanentes et d'autres qui ne le sont que facultativement. L'hétérochromatine permanente est surtout concentrée au voisinage des centromères et télomères. Elle constitue environ 5% du génome chez Arabidopsis, 20% chez l'homme, 30% chez la Drosophile et jusqu'à 85% chez l'ascaris (un nématode). L'hétérochromatine centromérique d'Arabidopsis contient au moins 47 gènes exprimés tous plus ou moins associés à des restes d'éléments transposables.

Des répétitions de diverse nature constituent l'essentiel de cette dernière et était considérée comme du "junk DNA". En réalité, chez la Drosophile, elle contient des gènes essentiels pour la viabilité et la fertilité. Certains sont indispensables au développement comme les gènes des facteurs de fertilité du chromosome Y de la Drosophile codés par 4 Mb d'hétérochromatine, d'autres ont une fonction encore à déterminer. On en retrouve chez la levure, Arabidopsis, le riz et les humains. La revue s'intéresse plus particulièrement à l'hétérochromatine des chromosomes 2 et 3 de la Drosophile. Ce qui est intéressant est qu'un de ces gènes, light, exprimé dans l'hétérochromatine de Drosophila melanogaster est logé dans l'euchromatine chez d'autres Drosophila comme D.virilis. Ceci pose deux questions, celui de la transposition éventuelle de ce gène et celle du maintien de l'expression dans l'hétérochromatine.

� �� 2. La condensation permanente de

l'hétérochromatine est maintenue par un groupe de facteurs de compositions très conservées comprenant, chez les Mammifères, des répresseurs transcriptionnels, des ARNs fonctionnels, et des méthylases d'histone et d'ADN. On se rend compte à

présent, qu'il existe de multiples architectures possibles et des patrons de mise en place des différents facteurs pouvant également varier. Une revue fait le point sur les acquisitions récentes. JM Craig; BioEssays 27 (JAN05) 17-28.

� �� 3. L'interférence ARN (RNAi) peut effectivement,

malgré le principe, distinguer parmi divers gènes redondants. AC Nagel et al.; Genesis 39 (JUN04) 105–114 ont utilisé le complexe de sept gènes homologues Enhancer of split [E(spl)-C] de Drosophila melanogaster codant des facteurs de transcription activés par la voie Notch, et intervenant sur le développement du système nerveux (qu'ils freinent) et certainement sur d'autres fonctions essentielles. L Kan et al.; BioEssays 27 (JAN05) 14-16 analysent cet article.

Usuellement des gènes redondants ont des patrons d'expression spatialement et temporellement recouvrants, mais pouvant être distincts, et ces fonctions sont intéressantes, car elles ont été conservées. Le problème est qu'avec les techniques classiques d'inactivation il faut réprimer de nombreux gènes pour analyser les fonctions de l'un d'entre eux.

Dans le cas particulier d'E(spl)-C on dispose de plusieurs lignées mutantes avec différentes délétions. On peut donc comparer les résultats des analyses génétiques classiques avec celles utilisant la RNAi. Comme on pouvait s'y attendre, l'inactivation d'un seul gène, n'entraîne le plus souvent aucun effet phénotypique. Mais les auteurs ont eu des surprises. En effet, deux des siRNAs utilisés ont entraîné une létalité anormale avec des effets neurogènes plus ou moins prononcés. Dans ce cas, les auteurs pensent à des effets hors cible, ce qui n'est pas impossible, car ils sont fréquents; Ils insistent cependant sur un effet de dosage qualitatif des ARNs doubles brins. :plus on inactive de gènes de la famille plus le phénotype neurogène est affecté.

� �� 4. Les interactions à distances relativement grandes

(par formation de boucles de la chromatine) permettant la régulation de l'expression génique par interactions entre séquences régulatrices ou avec leur gène subordonné, sont connues. Les modifications

Le Bulletin des BioTechnologies – Février 2005 – n°225

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épigénétiques (sans modification des séquences) interviennent dans ces interactions, notamment à cause des méthylations. Ceci a été démontré pour les gènes à empreinte parentale Igf2/H19. Igf2 (insulin-like growth-factor 2) est exprimé à partir du génome paternel et il est séparé par 90 kb, sur le chromosome 7 de la souris, du gène H19 exprimé à partir du génome maternel. A Murrell et al.; Nature Genetics 36 (AUG04) 889–893. La conformation de la chromatine dans cette région dépend de la méthylation et engendre des boucles différentes selon l'état de méthylation.

Y Kato et al.; BioEssays 27 (JAN05) 1-4 commentent cet article. Les deux gènes ont besoin d'un jeu d'enhancers situé en aval de H19. Par ailleurs, l'expression différentielle des deux gènes dépend d'une région méthylée de façon différentielle (DMR), située 2 kb en amont de H19

L'ADN maternel n'est pas méthylé au niveau de la DMR. Elle va fixer le facteur CTCF et fonctionne alors comme un isolateur empêchant l'accès au promoteur d'Igf2. CTCF est une phosphoprotéine à doigts à zinc utilisant ses 11 doigts différents de façon combinatoire pour reconnaître des motifs d'une cinquantaine de paires de bases très variables dans leur séquence. La DMR paternelle est méthylée et inactive le promoteur voisin d'H19.

Enfin DMR1, en amont du promoteur d'Igf2, est un "silencer" sensible à la méthylation, tandis que DMR2, situé dans l'exon 6 du gène, est un "enhancer" également sensible à la méthylation. Tous ces DMRs sont plus fortement méthylées dans le génome paternel. Une remarque intéressante est que la DMR maternelle de H19 non méthylée protège DMR1 et DMR2 d'une méthylation. Il n'y a donc pas, comme on le pensait, un étalement linéaire de la méthylation.

� �� 5. Les histones sont modifiées pour permettre

l'expression ou la réprimer (code des histones). On connaît des acétylations et des désacétylations, des méthylations, mais pas les enzymes assurant la déméthylation. La méthylation des lysines des queues d'histones est connue depuis un certain temps comme pouvant affecter l'expression du gène qui est enroulé autour des nucléosomes. Mais comme on n'arrivait pas à trouver de déméthylases, on était ennuyé d'avoir à

admettre que la méthylation soit une caractéristique permanente.

C'est une équipe que ce problème ne préoccupait pas qui l'a découverte en traitant un autre sujet. Y Shi et al.; Cell 119 (29DEC04) 941-953. Cette enzyme a été dénommée lysine specific demethylase 1 LSD1 qui réprime, ainsi, plusieurs gènes en maintenant la déméthylation des histones.

LSD1 déméthyle spécifiquement la lysine 4 de l'histone H3. On avait déjà et récemment décrit des désiminations régulatrices d'arginine des histones (Y Wang et al.. Science 306 (08OCT04) 279-283).

� �� 6. On connaît, chez Escherichia coli, deux

polymérases "fantaisistes" (dites de classe Y): l'ADN polymérase IV codée par dinB, et l'ADN polymérase V codée par umuD et umuC. Ces deux polymérases sont induites par les dégâts dans l'ADN (Réponse SOS via LexA) et les stress nutritionnels avec le régulateur positif RpoS. Elles sont donc cause de mutations. Pol V saute à pieds joints à travers de multiples types de lésions et constitue surtout un bouche-trou. Pol IV ne sait franchir que de très rares lésions et le fait mal, engendrant des mutations. On peut se poser des questions sur son importance biologique. Mais de nombreux stress entraînent une surproduction de Pol IV, ce qui se traduit par des mutations. Or, au moins chez la célèbre souche FC40, cette source de mutations dépend des fonctions de recombinaisons. De plus les mutations de type adaptatif se font d'autant mieux sur des plasmides conjugatifs et exige les fonctions de conjugaison. Il est vraisemblable que la coupure initiatrice de la conjugaison facilite l'intervention de Pol IV.

Pol IV est probablement sous le contrôle du facteur sigma RpoS de la phase stationnaire, car la polymérase s'accumule tardivement au cours de cette phase. On vient de montrer que la chaperone GroE est nécessaire (probablement indirectement) à la stimulation de la production de la polymérase IV au cours des stress (indirectement car elle peut ainsi servir dans le cas de plusieurs stress différents). Mais l'effet de GroE est indépendant de LexA dans la réponse SOS. JC Layton et al.; Journal of Bacteriology 187, n°2 (JAN05) 449-457.

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Les Productions Végétales La Reproduction des Plantes

7. La stérilité mâle cytoplasmique (CMS) est une condition maternelle héritable chez les plantes qui entraîne une absence de production de pollen fonctionnel et qui est liée dans tous les cas connus à des réarrangements du génome mitochondrial (résultant probablement de recombinaisons intra mitochondriales très fréquentes chez les plantes) qui peuvent être compensés par des gènes restaureurs nucléaires (Rf pour Restorers of fertility) qui interviennent directement sur le facteur stérilisant au niveau post-transcriptionnel). Les systèmes CMS/Rf facilitent grandement la production de semences hybrides en éliminant la nécessité d'une émasculation manuelle des fleurs et la vérification que chaque

graine est bien le produit d'une fécondation croisée. L'allèle Rf du fournisseur du pollen restaure la fertilité dans la descendance hybride.

P Touzet et al.; Trends in Plant Biology 9 (DEC04) 568-570 analyse la stérilité cytoplasmique mâle comme une course aux armements au sein d'un conflit entre deux génomes dont la transmission est différente, poursuivant des idées qu'ils avaient développées les années passées.

Il se trouve que l'on a récemment cloné un gène restaureur Rf1du riz (T Komori; Plant Journal. 37 (FEB04) 315–325), après ceux du maïs, du radis et du Petunia et qu'on a constaté la constance de la présence de répétitions de pentatricopeptides (PPR). Ces


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gènes semblent beaucoup plus que des protéines se liant simplement aux transcrits, mais avoir un rôle plus spécifique.

Le locus restaureurs du riz comprend quatre gènes PPR codant des protéines PPR avec une séquence de ciblage mitochondriale. On retrouve la même structure chez le Petunia et le radis avec, chaque fois, trois gènes. On retrouve une structure déjà observée sous d'autres formes, pour les gènes de résistance aux

maladies, avec des répétitions permettant des recombinaisons inégales, pouvant être à l'origine d'un paquet de gènes paralogues (copies homologues au sein d'un même génome). Des allèles non fonctionnels font partie de ces paquets. On a donc manifestement une séquence continue de duplications suivies de remaniements. Ce renouvellement permet de pallier le renouvellement des séquences mitochondriales létales.

� �� Le développement

8. La déhiscence des fruits est un problème important (par exemple, pour ne pas disséminer les graines avant récolte). Mais c'est le rôle des fruits, et aller contre nature n'est pas toujours facile. La manière dont les plantes ont organisé la dispersion des graines peut être classée selon que c'est un animal qui aide la dispersion ou si la plante s'en charge. Tout le monde connaît l'Impatiens noli-tangere, une Balsaminacée dont le fruit, au moindre contact, explose également en se déroulant. Dans ce dernier cas, la déhiscence dépend d'un patron tissulaire qui assure diverses fonctions. Arabidopsis est propice à une analyse génétique de la déhiscence de la silique chez les Crucifères. Arabidopsis est, comme d'habitude, beaucoup plus discrète, mais accumule également au cours de la maturation du fruit des tensions entre les deux moitiés de la silique qui libère les graines à maturité. JR Dinneny et al.; BioEssays 27 (JAN05) 42-49.

On a pu montrer que les tissus importants dans la déhiscence nécessitent, pour initier leur différenciation, un signal post-fécondation. Les auteurs font le tour de ce qui est connu dans ce domaine et discutent des applications possibles en amélioration des plantes.

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9. Les Angiospermes primitifs du début du Crétacé (il y a 130 à 90 millions d'années) possédaient des fleurs symétriques (actinomorphes). Les fleurs à symétrie bilatérale (zygomorphes), en sont dérivées à plusieurs reprises, et de façon indépendantes, au cours de l'évolution. Les gènes apparentés CYCLOIDEA (CYC) et DICHOTOMA (DICH) d'Antirrhinum majus (la gueule de loup) sont des acteurs majeurs dans cette disposition. P Cubas; BioEssays 26 (NOV04) 1175-1184 pose la question de savoir si ces deux gènes ont été déterminants au cours de l'évolution vers la zygomorphie. Cette zygomorphie est associée avec le développement des animaux pollinisateurs en facilitant leur orientation vers a fleur (paraît-il) et le pétale ventral joue le rôle d'héliport pour le pollinisateur. Elle est apparue il y a environ 70 millions d'années, au Crétacé supérieur. La généralisation de la zygomorphie comme celle des Composées a été un succès sur le plan de l'évolution. Mais on peut se poser la question de savoir si, à chaque fois de nouveaux mécanismes de développement ont été inventé ou régulés, où s'il s'agit d'itérations d'un même processus comme cela semble avoir été le cas pour les photorécepteurs des animaux.

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La Physiologie des Plantes 10. L'ADP-glucose pyrophosphorylase (AGPase)

régule une étape limitante de la synthèse de l'amidon, celle de la fourniture de l'ADP-glucose, la forme activée du glucose à l'amidon-synthase. Une AGPase d'Escherichia coli GlgC mutée triplement est fortement active et insensible à la régulation négative allostérique par le phosphate. C Sakulsingharoj et al.; Plant Science 167 (DEC04) 1323–1333, l'ont exprimée durant la formation de l'albumen, soit dans les amyloplastes, soit dans le cytoplasme. La localisation cytoplasmique permet un accroissement de 11% du poids du grain dû à la production accrue d'amidon. Une localisation dans l'amyloplaste est beaucoup moins efficace et réduit, parfois, même le poids du grain. Ceci confirme ce qui avait été déduit des mutants bt de maïs où l'enzyme cytoplasmique est l'espèce fonctionnellement importante, mais où un transporteur du cytoplasme vers l'amyloplaste de l'ADP-glucose est inactif ne laissant plus que l'enzyme amyloplastique pour assurer la fourniture du substrat à l'amidon synthase amyloplastique

� �� 11. ### On sait que le fructose-2,6-bisphosphate

est le régulateur universel du métabolisme des sucres chez les eucaryotes au niveau de l'interconversion du fructose-6-phosphate (Fru-6-P) et du fructose-1,6-bisphosphate (Fru-1,6-P2). Ceci

implique que cet intermédiaire clé est vieux de plus d'un milliard d'années.

Chez les plantes le Fru-2,6-P2 active une phospho-fructokinase pyrophosphate-dépendante (PFP), alors que leurs PFKs sont insensibles au Fru-2,6-P2. Cet intermédiaire coordonne le flux de carbone entre synthèse du saccharose mobile et amidon immobilisé.

La revue de TH Nielsen et al.; Trends in Plant Biology 9 (NOV04) 556-563 traite des avances récentes de nos connaissance des rôles du Fru-2,6-P2 et de l'enzyme bifonctionnelle qui synthétisent et dégradent cet intermédiaire clé.

Cette enzyme comporte deux domaines assurant les deux fonctions. La preuve de sa bifonctionnalité a été obtenue en exprimant l'enzyme de la pomme de terre chez Escherichia coli.

La régulation de l'enzyme est assez complexe, avec intervention des triose-phosphates du 3-phoshoglycérate, de l'orthophosphate (Pi) et du Fru-6-P. Pyrophosphate (PPi) et phosphoenolpyruvate inhibent fortement l'activité de l'enzyme. Chez Arabidopsis plusieurs acides organiques comme l'acétate, et surtout le pyruvate activent la fonction kinase et inhibent la fonction phosphatase, comme le font le 6-phosphogluconate et le Fru-1,6-P2. Toutes ces complexités résultent du fait


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que l'enzyme intervient également dans plusieurs voies dont celle de la photosynthèse.

� �� 13. Une revue par des auteurs de Diversa et

Syngenta Biotechnology, WJ Chen et al.; Trends in Plant Biology 9 (DEC04) 591-596, se consacre aux facteurs de transcription dans les réponses aux stress environnementaux. Les réseaux d'expression ont, en effet, révélé plusieurs d'entre eux qui sont nouveaux. Le problème actuel et de replacer tous ces facteurs au bon endroit dans les réseaux de régulations. C'est à quoi veut se consacrer la revue.

On constate, en effet, des interactions et des superpositions entre plusieurs voies différentes. On s'est, par exemple, aperçu qu'en sus de sa réponse rapide aux basses températures, l'expression de CBF3/DREB1a (C repeat-Binding FactorDehydration Responsive Element-Binding factor) est également régulée par l'horloge circadienne. (Les "C repeats" dérivent de la séquence centrale CCGAC). On détecte, par ailleurs, de nombreux éléments régulateurs en amont des gènes répondant chacun à des facteurs environnementaux différents, ce qui laisse subodorer des convergences complexes de voies effectrices avec, probablement, une action combinatoire (notamment avec la lumière).

� �� 14. Arabidopsis thaliana fleurit normalement tard

dans la saison du fait que sa floraison dépend de jours longs (photopériode). La vernalisation (l'exigence d'une période de froid prolongée avant de fleurir) des écotypes hivernaux (fleurissant tard en l'absence de vernalisation) d'Arabidopsis thaliana découle d'une méthylation des histones au niveau du FLOWERING LOCUS C (FLC) par l'homologue du complexe PAF-1 de Saccharomyces cerevisiae (Polymerase II Associated Factor 1) ELF7 (EARLY FLOWERING) et ELF8. Y HE et al.; Genes & Development 18 (15NOV04) 2774-2784 et SD Michaels et al.; Plant Physiology 137 (JAN05) 149-156, du même groupe (et qui se répètent un peu).

L'exposition au froid déprime l'expression de FLC. ELF7 et ELF78 sont également requis pour l'expression d'autres répresseurs de la floraison, comme les produits de MAF2 (MADS AFFECTING FLOWERING2) et FLM (Flowering Locus M).

FLC, FLM et MAF2 sont impliqués dans cinq voies différentes de régulation temporelle de la floraison, ce qui explique les effets importants des mutations dans ces deux gènes. ELF7 et ELF8 assurent une méthylation des Lys 4 des histones au sein de la chromatine au niveau de FLC. L'expression élevée qui en résulte retarde la floraison.

Il existe une voie thermosensible qui prend en compte la température, et plusieurs autres voies prenant en compte la photopériode, tandis que la voie dite autonome fonctionne indépendamment, et qu'une voie dépend du signal gibbérellique, donc de signaux développementaux. Ces diverses voies convergent vers des gènes cibles communs qui intègrent les signaux provenant de toutes ces voies.

Les différences entre type hivernaux et types à floraison rapide) est déterminée par des variations alléliques au niveau des gènes FRIGIDA (FRI) ou FLOWERING LOCUS C (FLC) . Les écotypes

hivernaux annuels possèdent des allèles dominants de FRI et FLC, alors que les écotypes à floraison rapide possèdent des allèles non fonctionnels de fri ou un FLC qui n'est pas stimulé par FRI.

FLC est un régulateur transcriptionnel à MADS-box inhibant la transition florale, essentiellement en agissant sur les intégrateurs floraux SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS 1 (SOC1). La vernalisation consiste en une suppression épigénétique de FLC.

Le rôle normal de la voie autonome (celle qui pousse la plante à fleurir quoiqu'il arrive, indépendamment de la photopériode, voir le Bulletin de Novembre 2004 §19) est de réprimer FLC. FRI permet de surmonter cette répression, ce qu'assure la vernalisation.

On commence à comprendre comment se fait la répression de FLC. Deux gènes de la voie autonome, FLOWERING LOCUS D (FLD) et FVE (Flowering locus VE) qui codent des protéines désacétylant les histones au locus FLC. La vernalisation entraîne une modification répressive de la chromatine au locus FLC comportant une désacétylation et une méthylation accrue des Lys9 et Lys27 de l'histone 3 qui correspond à un état hétérochromatique stable.

Le même groupe montre que FT (Flowering locus T) et l'homologue de FT, TSF (TWIN SISTER OF FT), dans un contexte génétique d'annuelle hivernante, mais la surexpression de FT et TSF ne modifie pas le niveau des messagers de FL. Ils court-circuitent, en réalité, le blocage de la floraison par FLC et suppriment le phénotype de floraison tardive induit par FLC, en activant directement l'expression de SOC1. Par ailleurs, FLC inhibe, en retour et de façon dose-dépendante, l'expression de FT. SD Michaels et al.; Plant Physiology 137 (JAN05) 149-156.

� �� 15. Utilisant les données du riz et du maïs des

chercheurs de Gif et de la firme Biogemma, F Chardon et al.; Genetics 168 (DEC04) 2169-2185, se sont préoccupés de l'architecture génétique gouvernant la période de floraison chez le maïs. Ils ont utilisé 313 QTLs (Quantitative Trait Loci) connus pour ce caractère et ont procédé à une analyse statistique, puis à une méta-analyse engendrant un modèle ne comportant plus que 62 QTLs consensus. Six d'entre eux ont un effet majeur et la méta-analyse conduit à une localisation deux fois plus précise des QTLs que celles publiées. Les 62 QTLs consensus ont d'abord été positionnés par rapport aux quelques gènes de floraison déjà connus chez le maïs et localisés sur la carte.

L'utilisation des gènes du riz japonica en utilisant le principe de synténie (colinéarité) a permis la détection de 19 associations entre QTLs du maïs et gènes de période de floraison chez le riz et Arabidopsis.

� �� 16. Il existe manifestement plusieurs voies de

synthèse de la vitamine C (L-thréo-hex-2-enono-1,4-lactone pour les savants) dont une principale qui est maintenant délimitée, mais également des voies alternatives faisant intervenir le GDP-L-gulose et le myo-inositol, ce qui indiquerait qu'une partie de la voie de synthèse animale est présente chez les plantes. Le rat sait, en effet, synthétiser la vitamine à


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partir du glucose en utilisant la voie de l'acide hexuronique dans le foie ou le rein. Mais il faut une L-gulono-1,4-lactone oxydase, la dernière enzyme de la voie. Les primates et certains Mammifères en sont incapables car l'enzyme existe bien, mais elle est complètement tarée (d'où les nombreuses formes de pilules que l'on essaye de vous vendre). Il semble, par ailleurs, que la GDP-mannose-3',5'-épimérase et la L-galactono-1,4-lactone déshydrogénase constituent des étapes régulatrices importantes.

Une revue de V Valpuesta et al.; Trends in Plant Biology 9 (DEC04) 573-577 fait le point sur les différentes voies des plantes.

Chez les plantes, l'acide ascorbique est également nécessaire, car c'est un antioxydant et un modulateur du développement via les signaux hormonaux.

� �� 17. WA Laing et al.; Proceedings of the National

Academy of Sciences USA 101 (30NOV04) 16976-16981 s'intéresse à la voie principale de synthèse et y décrivent une enzyme L-galactose-1-phosphate phosphatase (L-gal-1-P) phosphatase chez le fruit du kiwi (Actinidia deliciosa). On en retrouve une chez

Arabidopsis annotée dans Genbank comme myo-inositol-1-phosphate phosphatase qu'elle déphosphoryle effectivement, mais beaucoup moins vite que le L-gal-1-P.

Il existe trois voies de synthèse. La première démarre sur le L-galactose (L-gal), une autre sur le myo-inositol et une troisième sur l'acide galacturonique.

La voie L-gal passe par la galactono-1,4- lactone jusqu'à l'ascorbate. L'ascorbate peut être ensuite dégradée en oxalate. Le L-gal dérive du GDP-D-mannose en passant par le GDP-L-galactose puis le L-gal-1-phosphate (L-gal-1-P).

La voie du myo-inositol s'amorce au glucose-6-P via le fructose 6-P converti en myo-inositol par une phosphatase puis en acide glucuronique, en acide L-gulonique puis en L-gulonolactone.

Pour la voie basée sur l'acide galacturonique on passe à l'acide galactonique puis à la L-galactolactone.

On ne connaît pas la phosphatase traitant spécifiquement le L-gal-1-P pour donner le L-galactose.

� �� Les Symbioses

18. La glutathione (GSH) joue un rôle fondamental dans la nodulation et la capacité symbiotique de Sinorhizobium meliloti sur Medicago sativa. J Harrison et al.; Journal of Bacteriology 187, n°1 (JAN05) 168-174 ont analysé les rôles de cette protéine en vie libre et au cours de la symbiose. Ils ont utilisé un mutant incapable de la synthétiser du fait d'une disruption du gène gshA qui code la première enzyme de la voie dédiée à sa synthèse. Si on interrompt la voie de synthèse au niveau de la seconde enzyme la situation est rétablie indiquant que le dipeptide précurseur (γ-glutamylcystéine), peut se substituer partiellement à la GSH. Partiellement,parce que la nodulation est différée et la fixation de l'azote est réduite de 75%.

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19. Rhizobium leguminosarum bv. trifolii a besoin de pouvoir absorber le rhamnose (un méthyl-pentose) les mutants n'étant pas capable de noduler. Le locus correspondant de 11 kb est analysé par JS Richardson et al.; Journal of Bacteriology 187, n°24 (DEC04) 8433-8442.

Il code un transporteur de type ABC (ATP Binding Cassette), une déshydrogénase probable, une isomérase également potentielle et une kinase nécessaire au catabolisme du rhamnose. L'expression du système est régulée négativement par RhaR, codé par lemême transcrit que le transporteur ABC, mais séparé par une séquence terminator-like de ce gène.

Cette séquence terminator-like intervient dans l'atténuation dans des conditions non inductibles.

� �� Les Pathogènes des Plantes et les Mécanismes de Défense

20. La diversité des gènes de résistance R correspond largement à celles des répétitions riches en leucines (LRRs). La résistance du soja à Phytophthora sojae (agent d'une pourriture de la tige et des racines), et qui est exploitée par les semenciers depuis une quarantaine d'années, est liée aux gènes Rps (Resistance to Phytophthora sojae). On connaît une cinquantaine de races physiologiques de cet oomycète. Le nombre de ces races augmente rapidement grâce à des mutations et de rares croisements. La plante et les semenciers sont donc lancés dans une course inexorable.

Jusqu'à présent, 14 gènes Rps, localisés dans 8 loci chromosomiques sont connus. Rps1 contient 5 gènes de résistance (Rps1-a, -b, -c, -d et -k) sur le chromosome N, comme Rps7, tandis que Rps4, Rps5, (et peut être Rps6) le sont sur le chromosome G, Rps3 (avec trois gènes Rps3-a, -b et –c) sur le chromosome F, Rps2 sur le chromosome J et Rps8 sur le chromosome A2. La localisation exacte de Rps6 est encore l'objet de débâts. Rps6 et Rps4 semblent voisins et répondent aux mêmes races du pathogène

En fait Rps4 et Rps6 sont, soit alléliques, soit étroitement liés. Cette région du génome (Rps4/6) où on détecte un gène de type NBS-LRR a été introgressée dans une lignée de soja avec Rps4 ou Rps6. Rps4/6 coségrège avec Rps4. Deux mutants, M1 et M2, présentent des réarrangements de Rps4/6 chez des plants porteurs de Rps4. Tous deux sont caractérisés par un élargissement de reconnaissance de races reconnues, distincte de celle de Rps4. Quand on est passé à la cartographie de vérification on a eu la surprise de découvrir que le gène de résistance est localisé dans la région de Rps3 et la délétion dans Rps4/6 chez M1 est associée à la fonction de Rps4. Il existe donc, au moins dans la lignée étudiée, deux copies de Rps4/6 dont une est en fait Rps4 et l'autre postée sur le chromosome F. D Sanhu et al.; Genetics 168 (DEC04) 2157-2167.

� �� 21. Combien coûte à Arabidopsis la voie de la

résistance généralisée (SAR)? AJ Heidel et al.; Genetics 168 (DEC04) 2197-2206 ont analysé ce qui se passe quand on inactive quatre des gènes (mutations npr1, cpr1, cpr5 et cpr6) dont un active


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(NPR1) et trois répriment la voie d'une part, et quand on exprime deux transgènes (NPR1-L and NPR1-H) qui l'activent.

La mutation npr1, qui entraîne une absence de réponse à l'acide salicyilique de la voie de résistance généralisée n'a aucun effet en chambre de culture, mais en a un au champ. Plus on exprime NPR1 plus la plante est heureuse au champ. Les mutations de cpr1, cpr5 et cpr6 qui rendent la réponse SAR permanente handicapent la plante, mais ceci dépend de la fourniture d'engrais. A bas niveau, on n'a guère de différences entre mutants et plante normale sauf pour cpr5 chez qui la plante est affectée. On peut en conclure que ces effets dépendent du milieu.

� �� 22. La réplication de beaucoup de virus ARN à

brin directement traductible comporte une amplification du génome et une transcription d'ARN subgénomiques. Ceci permet de moduler, en quantités et dans le temps, l'expression des divers gènes. Dans le cas du virus de la mosaïque du Brome (BMV), les deux opérations ont lieu sur des structures membranaires induites par le virus. Elles requièrent les facteurs de réplication 1a et 2a, et utilisent le RNA3 comme modèle pour la réplication de ce segment du génome et la transcription des gènes qu'il porte. Le génome du BMV comporte, en effet, trois segments physiquement indépendants. Les RNA1 et RNA2 codent les facteurs de réplication 1a et 2a. Le facteur 2a est la polymérase, tandis que le facteur 1a est multifonctionnel et assure l'assemblage du complexe de réplication sur les membranes et assurent également le déroulement de l'ARN et le coiffage de l'ARN. Le RNA3 code la protéine de mobilisation 3a et la protéine de capside (CP), qui ne sont utiles que dans la phase finale du cycle viral, pas pour la réplication. Le RNA3 est le patron pour sa réplication et la transcription qui est initiée de façon interne sur le brin RNA3 négatif.

On vient de montrer qu'il existe une compétition entre réplication de l'ARN génomique et la transcription des brins négatifs, et que la réplication du RNA3 et celle des RNA1 et RNA2 interfèrent également. La réplication du RNA3 est, cependant, auto-régulée du fait de la baisse du niveau des facteurs 1a et 2a codés par les RNA1 et RNA2. VZ Grdzelishvili et al.; Journal of Virology 79,n°3 (FEB05) 1438-1451.

Comme un certain nombre d'autres virus ARN de plantes, le virus de la mosaïque du Brome termine tous ses ARNs génomiques ou subgénomiques par des structures tRNA-like (TLS). Ces structures, toutes porteuses du CCA terminal caractéristique, ont de multiples rôles. Elles stabilisent l'ARN, oriente l'initiation de la transcription des brins négatifs, facilitent la traduction et les réparations des parties terminales du génome en recrutant les enzymes de réparation des tRNAs cellulaires. M Hema et al.; Journal of Virology 79,n°3 (FEB05) 1417-1427 montrent que la TLS, et plus particulièrement le CCA caractéristique indispensable à l'initiation de la réplication du brin (-) peut être réparée. Le RNA1 est nécessaire à ces réparations.

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23. Les polysaccharides de surface des bactéries sont un des éléments qui permettent aux bactéries pathogènes d'éviter des défenses immunitaires des plantes, comme le montre la revue de W D’Haeze et al.; Trends in Microbiology 12 (DEC04) 555-561.

� �� 24. Pseudomonas syringae utilise un système de

sécrétion de type III pour injecter des protéines nécessaires à la virulence dans ses plantes cibles. Deux groupes de protéines font partie de cette catégorie. Ce sont, d'une part des protéines auxiliaires de l'injection et, d'autre part, les protéines effectrices injectées. Ces deux catégories sont collectivement dénommées Hop (pour Hrp outer proteins). L'appareil de sécrétion est codé par les gènes hrp (hypersensitive response [HR] and pathogenicity). Comme le séquençage du génome de P.syringae pv. tomato DC3000 a été achevé, on a identifié plus de 30 gènes de ce type. Il reste à déterminer leurs fonctions. C'est le cas pour des protéines qui suppriment les défenses de la plante. Mais ce sont aussi certains produits dits d'avirulence qui sont reconnus par le système R de veille sanitaire des plantes et déclenche les défenses de cette dernière.

L'inventaire de ces gènes hrp avance. On a, en effet, exploré la région des îlots de pathogénicité où est codé le système de sécrétion. La région centrale de cet îlot contient effectivement les gènes hrp-hrc et l'EEL (Exchangeable Effector Locus) et elle est flanquée par les locus CEL effecteurs (Conserved Effector Locus). Les mutants de CEL de DC3000 sont des pathogènes atténués. Ceci est lié à des mutations dans AvrE et HopPtoM au sein du CEL. Les mutants EEL ne donnent lieu qu'à une réduction subtile des symptômes. Et pourtant ce locus contient plusieurs gènes effecteurs démontrant une grande variabilité entre souches très proches de P. syringae.

Le gène hrpK est situé dans le groupe hrp-hrc à la limite d'EEL chez P. syringae. HrpK, dont la fonction est encore inconnue, est très probablement une protéine sécrétée.

On vient de montrer que HrpK et HopB1 sont effectivement transloquées. La fonction de HopB1 dans la virulence est probablement mineure, ce qui n'est pas le cas pour HrpK qui est importante pour le fonctionnement du système de translocation. T Petnicki-Ocwieja et al.; Journal of Bacteriology 187, n°2 (JAN05) 649-663.

� �� 25. La co-évolution d'Arabidopsis et de son

pathogène Hyaloperonospora parasitica (alias Peronospora parasitica) est analysée RL Allen et al.; Science 306 (10DEC04) 1957-1960. Le gène de résistance RPP13 (Recognition of Peronospora parasitica 13) est le plus polymorphe des gènes analysés jusqu'à présent chez Arabidopsis. Les auteurs viennent de cloner le gène d'avirulence du pathogène, ATR13, reconnu par RPP13 et de montrer que, lui aussi, présente un très grand polymorphisme. C'est la partie de la protéine de résistance qui interagit avec l'agresseur, la région présentant les répétitions riches en leucines, qui présente, logiquement, le plus grand polymorphisme.

Il faut se souvenir que les plantes sauvages sont soumises en perpétuité à des agressions de


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pathogènes, sans que des épidémies sévères se déclenchent à tout moment , alors qu'elles ne disposent pasd'un système de défense adaptative (équivalent aux anticorps). Il n'est donc pas étonnant

qu'il puisse exister une variabilité génétique (allélique) des gènes permettant de faire face à la diversité des agresseurs.

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Les Insectes et leur Maîtrise 26. Les guêpes braconides dites parasitoïdes (qui

pondent leur oeufs dans leurs proies où les larves se développent) utilisent un virus symbiotique ou Bracovirus qui contribue à la lyse de la larve parasitée, notamment en supprimant les défenses immunitaires de l'hôte et en arrêtant son développement. Les guêpes à Bracovirus ont la même origine évolutive, et on admet que les bracovirus sont issus de l'insertion d'un provirus dans le génome de l'ancêtre de ces guêpes. B Provost et al.; Journal of Virology 78 n°23 (DEC04) 13090-13103 ont repéré des gènes communs aux bracovirus qui correspondent à un élément de l'ancêtre des bracovirus actuels. Ils appartiennent à une grande famille de gènes de tyrosine phosphatase de protéines (donc intervenant probablement sur des voies de signalisation de la larve parasitée). Voir, également,le Bulletin de Janvier §48.

� �� 27. Drosophila ananassae est une des Drosophiles

les plus cosmopolites. Son association à l'homme lui a permis de voyager, à partir du Sud-Est asiatique, dans toutes les régions tropicales et un peu tempérées du globe. Des études de génétique des populations basées sur le polymorphisme de l'ADN ont indiqué une forte structuration de la population en sous-populations distinctes, ce qui en fait un objet de recherches intéressant. A Das et al.; Genetics 168 (DEC04) 1975-1985 ont effectué une étude similaire, mais multilocus sur 10 loci dits "neutres", de 16 sous-populations réparties sur toute l'aire géographique occupée par ces populations. Cette étude montre qu'il existe cinq sous populations centrales localisées dans le Sundaland, ensemble de l'ouest de l'archipel indomalais, une des points chauds de la biodiversité sur le globe, archipel de 17 000 îles qui ne constituait qu'un seul bloc quand, au Pléistocène, la mer était plus basse de 120 m. qu'aujourd'hui. De ce noyau dérivent 11 populations périphériques. On trouve des traces d'une forte expansion des populations centrales. Les voies d'émigration correspondent bien aux voies de migration des populations humaines.

Le même groupe a étudié le rôle de la sélection naturelle dans la différenciation génétique des populations de cette Drosophile. JF Baines et al.; p.1987-1998. Les auteurs ont étudié la variation d'un fragment de 5,1kb du gène furrowed qui est localisé dans une région du génome à très faible taux de recombinaison. Les séquences ont été directement étudiées après PCR, contrairement aux études antérieures où le polymorphisme a été étudié par la technique du polymorphisme de conformation des ADN simples brins.

Le patron de cette variabilité est très différent de celui de 10 régions non codantes (introns).

Deux haplotypes principaux existent au niveau de furrowed, l'un fixé dans les régions nordiques et l'autre dans les régions plus méridionales. Un haplotype est, dans ce cas, une combinaison

particulière de variations de séquence qui a des chances raisonnables d'être co-transmise. On constate une évolution progressive de la fréquence de transmission de l'un de ces haplotypes selon la latitude. Il y a manifestement eu deux balayages indépendants par la sélection .

� �� 28. Les formes de sociétés d'insectes se distinguent

par le nombre de reines dans une même colonie. La sauvage fourmi (fire ant) Solenopsis invicta existe sous deux formes: l'une avec une reine unique et l'autre avec des centaines de reines coexistant dans une même colonie. Ce dimorphisme social est associé à un simple allélisme au niveau du gène Gp-9. Les colonies à une seule reine présentent le variant allélique B, tandis que les colonies à reines multiples présentent le variant b. Ce gène code une protéine fixant la phéromone qu'on retrouve chez d'autres insectes où il règle les rapports entre individus d'une même espèce. Ici les ouvrières tolèrent une pondeuse qui émet le "bon" signal et tuent les autres dans les colonies B. MJB Krieger et al.; BioEssays 27 (JAN05) 91-99.

� �� 29. R Gadagkar; Science 306 (03DEC04) 1694-

1695 revient sur la monarchie féminine des insectes sociaux à propos d'une article de M Pearcy et al.; p.1780-1783. Les femelles et ouvrières sont typiquement diploïdes et les mâles haploïdes. Chez les Hyménoptères l'haploïdie résulte d'une parthénogenèse dite arrhénotoque, mais il existe également une parthénogenèse donnant des individus diploïdes et donc femelles, parthénogenèse thélytoque, donc sans intervention de mâles. C'est ce qui se passe chez l'abeille du Cap, Apis mellifera capensis, où les ouvrières peuvent se reproduire par parthénogenèse thélytoque (voir le Bulletin de Janvier 2004 §52) et chez cinq espèces connues de fourmis.

M Pearcy et al. montrent que la reine de la fourmi Cataglyphis cursor utilise la parthénogenèse pour donner spécifiquement de nouvelles reines en cas de besoin, et la reproduction sexuée pour donner des ouvrières.

Cataglyphis cursor est une fourmi fréquente des forêts sèches d'Europe avec des colonies à une reine unique et jusqu'à 3000 ouvrières. Seules quelques colonies produisent de futures reines et elles sont fécondées au voisinage du nid lors de l'essaimage qui donne une nouvelle colonie à quelques mètres du nid de départ. La parthénogenèse se déclenche chez des ouvrières quand une de ces colonies perd accidentellement sa reine.

� �� 30. Les Maculinea, papillons bleus de grande taille

d'Europe et d'Asie savent duper les fourmis. Les insectes approchant les fourmis doivent s'en protéger. Il faut qu'ils les achètent (comme les pucerons), qu'ils les amadouent (comme de nombreux parasites des


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fourmilières), qu'ils leur échappent par mimétisme, ou qu'ils leur résistent par une armure conséquente, etc…

Les Maculinea sont rares et, de ce fait, considérés comme un exemple prioritaire de conservation sur le plan mondial, avec deux autres papillons, un en Nouvelle Guinée et le Monarque dans sa version mexicaine). Les chenilles, après s'être nourries de fleurs, attendent au pied des plantes que les fourmis rouges Myrmica viennent les trouver et sécrètent, pour les attirer, des oligosaccharides imitant ceux de la fourmi. Ceci confère une spécificité d'"hôte" fourmi et les espèces de Myrmica subornées varient en Europe selon les endroits. Les chenilles du papillon peuvent utiliser deux stratégies: soit se cacher dans un coin et se nourrir épisodiquement des larves (formes prédatrices), soit se faire nourrir, au besoin avec des larves découpées en rondelles par les fourmis elles-mêmes. Ces derniers ont le comportement d'un "coucou" des fourmis.

Cette dernière stratégie est la plus efficace, car le taux de succès de la reproduction est six fois plus fort dans ce cas. L'espèce de fourmi ainsi parasitée est strictement définie pour les Maculinea "coucou" que pour les prédatrices, mais avec un taux de succès du parasitisme par ces dernières plus élevé dans une des espèces colonisées. La théorie suggère que les formes "coucou" dérivent des prédatrices plutôt que l'inverse.

TD Als et al.; Nature 432 (18NOV04) 386–390 ont analysé des populations de plusieurs espèces de Maculinea (en fait leur systématique est assez confuse), ainsi que celles du genre apparenté Phengaris. On sait que celles de Myrmica se subdivisent en espèces cryptiques physiologiquement distinctes.

La forme prédatrice est manifestement la forme ancestrale, et les formes "coucou" sont apparues deux fois, l'une chez les Maculinea, l'autre chez les Phengaris. JA Thomas et al.; Nature 432 (18NOV04) 283-284 suggèrent même qu'il y a du avoir une deuxième apparition de ce comportement chez les Maculinea. M.nausithous est encore un prédateur, mais exhibe plusieurs caractéristiques des formes "coucou", dont une intégration sociale assez

prononcée. TD Als et al. soulignent que les différences au sein des populations de Maculinea sont si accusées qu'on doit soupçonner l'existence d'espèces cryptiques qui multiplient le nombre total d'espèces, toutes autant menacées que les autres à cause de leur spécialisation, mais surtout de leur beau papillon. Curieusement les espèces "coucou" sont beaucoup moins subdivisées. Il faudrait reprendre l'analyse des populations des Myrmica associées pour établir quelles sont les relations entre leurs espèces cryptiques et celles de Maculinea. En effet, il faudrait probablement conserver la diversité génétique de la fourmi exploitée, en même temps que celle de son papillon colonisateur.

� �� 31. Rhagoletis pomonella est un modèle classique

de divergence se déroulant au sein de populations mêlées (sympatriques). Beaucoup de ces espèces utilisent l'odeur des fruits pour repérer leur restaurant. Une modification de cette perception conduit à un isolement génétique et à une spéciation, car les sexes opposés se rencontrent sur le pédicelle du fruit et si ce n'est pas la même odeur qu'ils recherchent (exemple aubépine plutôt que pommier) ils ne forniquent plus qu'entre individus ayant les mêmes goûts, ce qui renforce l'isolement génétique.(voir C Linn et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 100 (30SEP03) 11490–11493 pour ceux que cela intéresse, ou le Bulletin de Décembre 2003 §64 pour les fainéants).

Cet isolement est récent, car il date seulement du milieu du 19° siècle dans ce cas précis, et les accouplements entre les deux races ne se limite plus qu'à 4-6% des accouplements mesurés.

Le même groupe montre que des hybrides forcés entre les trois races aubépine, pommier et cornouiller américain Cornus florida réduit la réponse aux odeurs reconnues par les deux parents, réduit donc leur aptitude à se nourrir et à forniquer, ce qui est un handicap post-zygotique notable qui vient s'ajouter aux précédents. CE Linn et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 101 (21DEC04) 17753-17758.

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Les Biopesticides 32. La spécificité de la δδδδ-entoxine Cry1Ca de Bacillus thuringiensis pour Spodoptera exigua est liée aux

domaines II et III de la toxine. S Herrero et al.; Biochemical Journal 384 (15DEC04) 507-513 ont utilisé la technique de substitutions successives systématiques d'alanines à tous les acides aminés de la toxine. Beaucoup des mutants, devenus peu ou pas actifs contre Spodoptera exigua, conservent leur toxicité pour Manduca sexta, ce qui indique que ces acides aminés sont bien impliqués dans la spécificité d'hôte. Cette spécificité semble liée à l'oligomérisation de la toxine par la bordure intestinale de l'insecte.

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Les Productions animales Le Développement

33. On sait que les ovocytes des Mammifères sont bloqués en fin de prophase I de la méiose par un signal provenant de leur entourage cellulaire, les cellules de la granulosa du follicule ovarien. Le récepteur lié à la protéine Gs (s pour stimulateurs et i pour inhibiteurs), GPR3, de l'ovocyte, intervient dans cet arrêt, mais son ligand reste à découvrir. LM Mehlmann et al.; Science 306 (10DEC04) 1947-

1950. Gs stimule l'adénylyle cyclase de l'ovocyte et maintient ainsi un niveau élevé d'AMP cyclique. L'activation de la protéine kinase A et l'inhibition du complexe cycline B–CDK1 assure la transition prophase-métaphase.

� �� 34. L Carpenter et al.; Genesis 40 (NOV04) 157-

163 ont amorcé la différenciation de cellules


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pluripotentes (Cellules ES et EC de carcinomes embryonnaires) en les transfectant de façon transitoire avec un siRNA contre le gène Oct4. Ceci lance la différenciation d'un trophectoderme à partir de cellules ES. Ils ont, ensuite, déprimé de la même façon l'expression de Smad4 dans les cellules EC P19 de souris. Ceci stimule la production du marqueur neurectodermique Pax6 et réduit le niveau de Brachyury (qui est un marqueur du mésoderme). Il est donc possible d'orienter la différenciation de cellules pluripotentes selon des voies prévisibles sans toucher au génome proprement dit.

� �� 35.. Hedgehog (Hh) est une protéine très

importante pour la prolifération et l'acquisition du patron embryonnaire. L'inhibition de la voie Sonic Hedgehog (Shh) entraîne des défauts importants du développement comme la holoprosencéphalie (un défaut de croissance de l'encéphale vers l'avant et de la formation des lobes cérébraux). Si, au contraire cette voie est activée en permanence, on obtient des carcinomes.

Il n'en reste pas moins que cette voie est encore très mal comprise. On sait que la glycoprotéine Shh extra-cellulaire se fixe sur la protéine transmembranaire Patched (Ptc), ce qui lève l'inhibition de Smoothened par Ptc. Smoothened est un signal qui va lever, à son tour, l'inhibition par Su(fu) (Suppressor of (fu)sed) des facteurs de transcription Gli. La transcription des gènes cibles de Hh suppose, en effet, une activation de la protéine kinase Fused (Fu) et une inactivation de Su(fu).

Gli1, Gli2 et probablement Gli3 peuvent alors être transportés dans le noyau, ce qui déclenche la transcription de nombreux gènes, dont Ptc lui-même. Le clivage de Gli3, induit par une phosphorylation par

la protéine kinase A (PKA) en l'absence de Hh, convertit Gli3 en un répresseur des mêmes gènes.

AM Wilbanks et al.; Science 306 (24DEC04) 2264-2267 montrent que la ββββ-arrestine 2 joue un rôle essentiel dans la transmission du signal Hh, au moins chez le poisson zèbre modèle, Danio rerio, car le phénotype de son inactivation récapitule tous les défauts phénotypiques engendrés par l'inactivation de Hh.

� �� 36. Les facteurs de transcription TEF-1

(Transcription Enhancer Factor-1) régule bien la transcription dans les muscles squelettiques, mais ne sont pas spécifiques de ce tissu. Pour ce faire, ils ont besoin du co-facteur Vestigial-like 2 (Vgl-2) qui, lui, est muscle spécifique. HH Chen et al.; Genesis 39 (AUG04) 273-279.

Chez la Drosophile, vestigial modifie la spécificité de fixation sur l'ADN de l'homologue de TEF-1, scalloped, de façon à exprimer les gènes spécifiques de l'aile et des muscles de l'aile.

� �� 37. Le protooncogene ERBB2/HER2/NEU code un

récepteur à tyrosine kinase. Il est nécessaire aux phases terminales de la différenciation des glandes mammaires lors de la lactation. Il est, en effet, indispensable à la morphogenèse des canaux sécréteurs de la glande mammaire, ceux qui débouchent des acini dans les canaux collecteurs. AJ Jackson-Fisher et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 101 (07DEC04) 17138-17143.

On a eu du mal à l'étudier car les souris ErbB2-/- meurent durant la vie embryonnaire du fait d'un défaut cardiaque et d'un défaut d'innervation du diaphragme.

� �� La Physiologie

38. On sait que les récepteurs des odeurs des Mammifères sont exprimés de façon monoallélique exclusive dans les neurones olfactifs, en partant d'une grande collection d'allèles (environ 1500 en 50 loci différents chez la souris où c'est la plus grande famille de gènes). On a longtemps pensé qu'il y avait, derrière la multiplicité de ces récepteurs, un mécanisme de recombinaison somatique, un peu comme dans le système immunitaire des Mammifères.

On avait démontré que l'activation aléatoire d'un gène de ces récepteurs empêche celle d'autres allèles. De plus, la transcription n'a lieu que sur un des deux allèles paternel ou maternel.

S Serizawa et al.; Trends in Genetics 20 (DEC04) 648-653 discutent des mécanismes possibles pouvant assurer cette expression particulière. Les auteurs privilégient un mécanisme faisant intervenir les LCRs (Locus Controlling Regions) connues dans le cas des ββββ-globines ou dans le codage des pigments visuels. Ces LCRs interviennent à grande distance et, par un repli de la chromatine, vont au contact d'une des multiples promoteurs, dont l'un sera activé et seulement un seul.

� �� 39. Un facteur de transcription récemment

découvert est le ChREBP (Carbohydrate Response Element (ChRE)-Binding Protein). Il active la réponse du foie à de hauts niveaux du glucose dans

le sang, indépendamment de l'insuline. Il doit jouer un rôle dans la formation du foie gras (que la Californie est en train d'interdire). ChREBP a d'abord été identifié comme se liant au ChRE du gène de la pyruvate kinase hépatique (LPK).

S Ishii et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 101 (02NOV04) 15597-15602 ajoutent à la liste des gènes cibles ceux de deux enzymes lipogéniques du foie l'acétyl-CoA carboxylase (ACC) et la synthase des acides gras (FAS).

� �� 40. Le système circadien des Mammifères a été

étudié au niveau de l'organisme avec ses relais cérébraux, mais il se retrouve à l'échelle des cellules individuelles. E Nagoshi et al.; Cell 119 (24NOV04) 693-705 l'ont analysé dans des fibroblastes NIH3T3 individuels et en temps réel. Ces cellules possèdent une horloge circadienne auto-entretenue comme dans le système nerveux central. La distinction entre horloges centrales auto-entretenues et horloges périphériques recalées en permanence par les horloges centrales, faute de quoi elles dérivent, ne tient donc plus. Les auteurs constatent que le "temps" est transmis au cours de la division et qu'il existe une corrélation entre cette horloge et celle des mitoses.

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41. Le récepteur des androgènes (AR) fait partie des récepteurs hormonaux nucléaires qui sont, de fait, des facteurs de transcription. Ils commandent une centaine de gènes dont dépend la fonction sexuelle mâle.

Le récepteur comporte trois domaines: la région N-terminale AF-1 (Activation Function-1), activatrice de la transcription, le domaine central de fixation sur l'ADN, et la partie C-terminale reconnu par l'hormone.

Le récepteur balaie promoteurs et enhancers à la recherche d'éléments spécifiques (ARE) et, dès que le domaine central reconnaît un de ces éléments, AR

participe au recrutement des nombreuses protéines nécessaires à la transcription.

Les ARs naviguent entre cytoplasme (où ils résident dans les cellules banales) et noyau. En effet après reconnaissance de l'hormone, la molécule se réorganise et exhibe un signal de ciblage nucléaire (faible, il est vrai). BE Black et al.; Trends in Endocrinology & Metabolism 15 (NOV04) 411-417 se penchent sur le rôle et les conséquences de la compartimentation et de ces déplacements du récepteur et de ses cofacteurs dans les régulations.

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Le Système Immunitaire 42. . L'évolution des immunités innées et

adaptatives est discutée par la revue de MF Flajnik et al.; Trends in Immunology 11 (DEC04) 640-644, du groupe de Du Pasquier.

Ils reviennent sur les conséquences de la découverte (voir le Bulletin de Novembre 2004 §61 et celui de Septembre §70) de processus de remaniements des gènes immunitaires chez des Vertébrés, dont on pensait qu'ils ne se possédaient qu'une immunité innée, en l'occurrence les Agnathes (Lamproies et autres) sur nos conception de l'évolution de ces deux systèmes. Eux aussi, repensent la distinction entre les deux systèmes.

On pensait que le système adaptatif n'existait pas chez les Vertébrés plus anciens que les poissons cartilagineux (sélaciens comme les requins, par exemple). Et encore les sélaciens (mais également tous les poissons osseux ou Ostéichtyens) ne disposent pas de centres germinaux, ni de commutation de classe (ou commutation isotypique) qui change la fonction en jouant sur la partie constante des chaînes sans modifier la spécificité).

La naissance du système adaptatif semble dater de l'invasion d'un gène de la superfamille des immunoglobulines du type variable (le V de V(D)J) par un élément transposable porteur de RAG1 et RAG2, les recombinases qui vont remanier les gènes et engendrer une partie de la diversité des récepteurs et immunoglobulines apparentées, et, au passage, augmenter les risques d'auto-immunité.

C'est probablement une simplification abusive, mais utile à la discussion. On connaît effectivement des membres de la superfamille des gènes d'immunoglobulines (Igsf) chez les Invertébrés qui possèdent des caractéristiques des gènes des Ig ou des parties variables des récepteurs de cellules T (TCRs) et qui pourraient être apparentées à ce gène ancestral..

Un récepteur de Ciona intestinalis (un prochordé) est inséré dans un complexe minigénique dont on retrouve des homologues à la fois chez l'homme que chez Drosophila. Tous ces complexes semblent avoir une fonction anti-virale et dans certains cas déclenche l'apoptose cellulaire qui est une défense locale.

L'origine des MHCs est plus difficile à établir, car on ne connaît aucun gène de MHC I ou II chez des animaux plus anciens que les sélaciens. Et pourtant, on les a recherché chez Ciona et l'Amphioxus. Chez ce dernier, on a trouvé (en une seule copie) un ancêtre potentiel de MHC.

Mais la découverte d'un système un peu différent (mais fonctionnellement homologue) avec les VLRs (Variable Lymphocyte Receptors)], a relancé l'intérêt des systèmes adaptatifs ailleurs que chez les Vertébrés. Il s'agit du résultat de réarrangements indépendants des RAGs.

Les VLRs constituent une famille très riche en gènes avec une grande variété de cassettes de répétitions LRRs (riches en leucines, comme dans les gènes de résistance végétaux). Des cassettes LRR invariantes sont présentes aux extrémités de chaque clone, des cassettes variables étant interposées. Les cassettes invariantes sont codées par des gènes simple copie proches les uns des autres dans le génome des cellules non lymphocytaires. Les LRRs variables interposées sont intégrées ultérieurement, et on retrouve une structure qui fait penser à la sélection clonale du système adaptatif. (voir le Bulletin de Septembre 2004 §70 et Z Pancer et al.; Nature 430 (08JUL04) 174-180).

� �� 43. Les cellules dendritiques (DCs) sont, en fait,

une collection hétérogène de cellules avec diverses caractéristiques phénotypiques et fonctionnelles. On connaît au moins six sous-groupes chez la souris identifiés par des marqueurs moléculaire,s sans qu'on puisse encore faire correspondre présence ou absence de marqueurs avec une fonction. FR Carbone et al.; Trends in Immunology 25 (DEC04) 655-658 discutent des échanges d'antigènes entre les cellules périphériques et migrantes, et les cellules "centrales".

Les auteurs font remarquer que les rôles de ces cellules sont beaucoup plus complexe qu'on ne le supposait et, qu'au delà de l'activation des cellules T, elles interviennent dans l'induction de la tolérance immunitaire.

La sélection entre ces deux rôles dépend de la maturité des DCs. Ce ne sont que les DCs les plus différenciées qui activent les cellules T et l'immunité qui en dépend. Par ailleurs, les fonctions des différents sous-groupes de DCs viennent compliquer l'analyse, ne serait-ce que du fait des redondances fonctionnelles entre eux.

Les auteurs illustrent leurs propos avec l'exemple de cellules de Langerhans de la peau qui constituent une population de cellules dendritiques migrantes. L'expression constitutive des molécules du complexe majeur d'histocompatibilité de classe II (MHC-II) permet de différencier les cellules de Langerhans des autres cellules épidermiques. Ce sont les cellules


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dominantes de ce type dans ce tissu. Certaines de leurs descendants se retrouvent dans les ganglions lymphatiques drainant ce tissu et semblent plus "avancées" que leurs parentes cutanées et y sont donc capables d'initier la réponse immunitaire.

� �� 44. Des cellules T particulières, les cellules T

dendritiques épidermiques Vγγγγ3+ (DETCs) sont, en sus des cellules de Langerhans (voir le n°BBT 1.05), les principaux modulateurs des réponses immunitaires de la peau. LL Sharp et al.; Nature Immunology 6 (JAN05) 73-79 montrent qu'après stimulation du récepteur, ces cellules à la fois produisent et sont commandées par l'IGF-1 (Insulin-like Growth Factor-1). La production d'IGF-1 permet de réguler l'homéostasie de la peau (assure l'équilibre entre la mort liée à la kératinisation et la régénération) et notamment sa réparation.

Les cellules Tγδ (à récepteur TCRs γδ) sont plus rares que les cellules Tαβ cells, mais jouent néanmoins un rôle important. Contrairement à des dernières, elles privilégient une réponse rapide (pas d'activation nécessaire, par exemple) et à large spectre, plutôt qu'un raffinement dans la reconnaissance.

Les DETCs font partie des cellules T à TCRγδ exprimant un récepteur monoclonal invariant Vγγγγ3Vδδδδ1 et répondant à un antigène inconnu présents dans les kératinocytes endommagés présentés indépendamment du système MHC. Ce TCR est un des produit de la recombinaison V(D)J bien connues. Ces cellules ont des précurseurs thymiques qui sont envoyées spécifiquement en mission vers la peau après acquisition de ces récepteurs γδ. D'autres récepteurs envoient les cellules vers l'intestin ou les épithéliums reproductifs. Voir N Xiong et al.; Immunity 21 (JUL04) 121-131 et le commentaire de DJ Campbell; p.4-5.

IGF-1 est surtout produit dans le foie et des protéines associées assurent sa biodisponibilité. Il existe également une production dans les cellules mésenchymateuses. Le récepteur a été caractérisé et c'est l'hétérotétramère IGF-1R qui est phosphorylé (quand il est activé) et sert de plate-forme de départ pour plusieurs voies de signalisation. Il est relativement banal dans les cellules immunitaires car on le retrouve dans les cellules NK, les monocytes, la plupart des lymphocytes B et quelques lymphocytes T.

� �� 45. L'exclusion allélique des gènes

d'immunoglobulines assure l'expression d'un seul anticorps à la surface d'un lymphocyte B. Comment ? E Roldan et al.; Nature Immunology 6 (JAN05) 31-41 montrent que le locus (Igh) des chaînes lourdes des immunoglobulines se "contracte" par replis de boucles, ce qui facilite les réarrangements des segments géniques variables des Igh (VH) des segments D (Diversity) des cellules pro-B. Le déploiement du locus et le recrutement centromérique permettent l'exclusion allélique au locus Igh en réponse aux signaux des récepteurs des cellules au stade pré-lymphocytes B.

Le repli des boucles a lieu dans les cellules pré-B et les lymphocytes B immatures. Dès que la recombinaison a eu lieu, le locus se redéploie du fait

des signaux des récepteurs des cellules pré-B, ce qui sépare les gènes VH du domaine proximal d'Igh, éliminant ainsi une possibilité de réarrangements supplémentaires indésirables. En l'absence de la contraction, seuls les quatre premiers gènes proximaux de VH du locus échappe à cette exclusion allélique. Les signaux des récepteurs des cellules pré-B conduisent également à un repositionnement rapide d'un allèle d'Igh dans la région péricentromérique réprimée.

� �� 46. Comme le souligne I Winckelgren; Science 306

(22OCT04) 596-599, les cellules T régulatrices (Tregs), longtemps considérées comme un artefact, sont à la mode.

Le problème n'était pas tant de définir leur fonction, mais de les identifier proprement et de prouver leur fonction. Celle-ci est facile à décrire: elles empêchent les débordements du système immunitaire (plus particulièrement des cellules T effectrices) pour éviter l'auto-immunité et empêcher l'élimination des antigènes sans danger à la surface des épithéliums. AL Mellor et al.; Trends in Immunology 25 (NOV04) 563-565 analysent leur rôle dans la gestation qui est, en effet, un défi au système immunitaire connu depuis longtemps.

Certaines Tregs (Natural Tregs) sont produites dans le thymus lors du développement des cellules T. Il existe, par ailleurs, des cellules Tregs adaptives qui s'accumulent dans les tissus périphériques comme les tissus lymphoïdes associée à l'intestin où elles interviennent dans la tolérance à la flore endogène. Il est vraisemblable que les pathogènes savent, dans certains cas, les subvertir.

� �� 47. Il existe deux jeux de cellules dendritiques

(DCs) les DCs plasmacytoïdes (voir le §48) ou pDCs et les DCs myéloïdes ou mDCs. Ces cellules ont des rôles divergents au cours de la réponse immune et il reste beaucoup à faire pour déterminer leur origine exacte.

Les mDCs sont des cellules présentatrices d'antigènes très efficaces et sont associées à l'activation des cellules T et à l'initiation des réponses immunitaires adaptatives.

Les pDCs sont, par contre, de très modestes activatrices des cellules T et sont plutôt des éléments de l'immunité innée en contribuant à la production phénoménale de diverses cytokines surtout d'interférons α/βα/βα/βα/β dont elles sont la source naturelle en présence de virus et de chimiokines, ainsi qu'en activant les cellules NK (Natural Killer).

EI Zuniga et al.; Nature Immunology 5 (DEC04) 1227-1234 montrent qu'il existe une conversion pDC en mDC après une infection virale de la moelle osseuse (par le LCMV pour Lymphocytic ChorioMeningitis Virus dans ce cas), ce qui entraîne des modification phénotypiques notables avec, notamment le développement des TLR4 qui requiert l'intervention des interférons α/β.

� �� 48. La revue de M Colonna et al.; Nature

Immunology 5 (DEC04) 1219-1226 analyse le rôle des cellules dendritiques plasmacytoïdes dans l'immunité. Les auteurs envisagent les acquis récents


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dans la connaissance de leur origine, de leur développement, de leurs migrations

Ces cellules détectées en 1958, en elles-mêmes assez peu nombreuses (ce qui les rend difficiles à étudier) ressemblent à plusieurs types cellulaires immuns, ce qui a fait varier leur nom en conséquence. Ce sont, cependant, des cellules non-T, non-B, non-NK, non-monocytiques. et elles sont distinctes des DCs périphériques.

L'un des auteurs avait montré que les interférons α/βα/βα/βα/β activent les cellules NKs tueuses de cellules infectées et que les cellules que nous appelons actuellement plasmacytoïdes en sont le principal producteur dans l'organisme. Elles expriment des récepteurs de Fcγγγγ (tige de l'Y des immunoglobulines G et constitué uniquement de chaînes constantes) à faible affinité et des antigènes MHC II.

Les auteurs envisagent le développement des pDCs bien qu'il ne soit pas entièrement connu. Ce sont des cellules à récepteur de Fl3t ,et la cytokine qui en est le ligand Flt3L stimule leur développement. C'est le GC-SF (Granulocyte Colony-Stimulating Factor) qui favorise leur émigration de la moelle osseuse.

Les deux catégories de cellules dendritiques proviennent probablement de progéniteurs communs lymphoïdes. Elles sont apparemment convertibles (voir le §47) en mDcs. La confusion actuelle sur les origines tient au fait que ces cellules ne sont pas très abondantes. Quand l'IRF8 (Interferon-Regulatory Factor 8) un facteur indispensable à la lignée myéloïde) est absent, la différenciation de toutes les lignées pDCs est handicapée, ce qui suggèrent qu'elles ont une origine commune, mais ce qui est contradictoire avec d'autres résultats. On se demande toujours si les pDCs sont des précurseurs des DCs ayant acquis la capacité complète de présentation des antigènes ou non.

Les pDCs expriment le récepteur de chimiokine CXCR3, ce qui les incite à émigrer de leur site de formation vers les sites d'inflammation indiquant une attaque potentielle, en réponse à des chimiokines induites par l'interféron-γ (IFN-γ) comme CXCL9 et CXCL10. Il existe, néanmoins au moins cinq récepteurs additionnels pour des chimiokines. L'inflammation provoque une libération d'un peptide particulier nouvellement découvert, la chemerine, pour laquelle les pDCs possèdent un récepteur particulier, ChemR23, qui suscite leur migration vers les sites d'inflammation. Mais, au moins chez l'homme, certains de ces récepteurs ne seraient pas fonctionnels, et les autres nécessitent une stimulation simultanée comme CXR3 et CXR4 qui doivent probablement donner lieu à une hétérodimérisation.

Les pDCs produisent des interférons α/βα/βα/βα/β en présence de virus, mais comment perçoivent-elles ces virus? Elles expriment TLR7 et TLR9. L'expression de TLR9 est responsable de la réponse des pDCs aux oligonucléotides CpG qui imitent des ADN viraux, ainsi qu'à des analogues de guanosine, ainsi qu'aux imidazoquinolines, qui sont des substances antivirales utilisées contre les virus de papillomes. Les pDCs n'expriment pas TLR2, TLR4, TLR5 ou TLR3, ce qui limite le spectre des patrons moléculaires de pathogènes reconnus. Tous les TLRs des pDCs ont MyD88 comme coadjuteurs leur

permettant de recruter des facteurs qui vont assurer l'activation du facteur de transcription universel NF-kB. MyD88 est nécessaire à la reconnaissance des virus à ARN comme celui de la grippe, et ceci est dû au fait que TLR7 reconnaît les ribonucléotides et qu'il est donc probablement le récepteur TLR impliqué dans cette reconnaissance.

Mais la question est de savoir comment les récepteurs ont accès aux acides nucléiques viraux? Encore une fois TLR7 et TLR9 fournissent la réponse. Ce sont les seuls TLRs qui sont intra-cellulaires (au niveau des membranes endosomiques).

Enfin le mécanisme de déclenchement de la sécrétion des interférons α/βα/βα/βα/β a pu être élucidé. MyD88 recrute IRF7 (Interferon Regulator Factor) via l'adaptateur TRAF6. C'est donc le complexe MyD88-TRAF6-IRF7 qui va stimuler la production des interférons dits de type I.

Les autres DCs recrutent plutôt IRF3 qui est beaucoup moins efficace de ce point de vue. Chez ces DCs c'est un mécanisme indépendant des TLRs (via l'hélicase RIG-1 et la kinase PKR) qui perçoit les ARNs doubles-brins.

Les auteurs montrent ensuite comment les pDCs assurent le lien entre immunité innée et adaptative.

La stimulation des cellules T (leur polarisation selon un terme que je déteste, car il ne permet pas d'imaginer sa signification quand on ne la connaît pas, et que les immunologistes adorent dans leur jargon) par les pDCs est extrêmement flexible, et dépend du stade de maturation des cellules T, la nature et la concentration de l'antigène.

La capacité d'induire une tolérance est variable. Chez l'homme, des pDCs fraichement isolées anergisent (inactivent les cellules T CD4+ limitant la production d'IL-2 et d'IFN-γ. Chez la souris, il en est un peu de même mais ceci n'est pas réversé par l'addition d'IL-2. On a des indications qu'elles fournissent une protection contre une réponse à des antigènes inoffensifs. Cela semble dépendre du stade de maturation des pDCs et de leur contexte (localisation).

� �� 49. Le sort des cellules dendritiques (DCs) après

la présentation des antigènes aux cellules effectrices est connu, mais l'influence du stroma des organes lymphoïdes où ont lieu les présentations l'est beaucoup moins. M Zhang et al.; Nature Immunology 5 (NOV04) 1124-1133 montrent que le contact avec les cellules stromales provoque une prolifération intense en liaison avec la fibronectine. Le contact avec les cellules stromales, et le TGF-ββββ qu'elles produisent, induisent une différenciation en un nouveau groupe de DCs régulatrices. Les auteurs le décrivent dans la rate. Ces DCs différenciées sécrète de l'oxyde nitrique bloquant la prolifération des cellules T.

� �� 50. Différents ligands des co-récepteurs B7 (B7-1,

alias CD80 et B7-2, alias CD86) provoquent des réponses effectrices différentes des cellules dendritiques (DCs). C Orabona et al.; Nature Immunology 5 (NOV04) 1134-1142.


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Les cellules T ordonnent, par exemple, aux DCs d'être tolérantes quand B7 est associé au CTL4-A (Cytotoxic T Lymphocyte Antigen-4).

CD28 est un co-récepteur activateur majeur exprimé par les cellules T. Son expression est stimulée par les CD80 et CD86 exprimées par les cellules présentatrices d'antigènes (donc les DCs). Le résultat est un accroissement de la production de cytokines et des récepteurs de ces cytokines, ce qui correspond à un éveil des sens des cellules immunitaires. Dans certaines conditions, CD28 va sensibiliser les cellules T à l'apoptose mais, le plus souvent, il va stimuler la prolifération et la viabilité de ces cellules T.

Les auteurs montrent que les DCs de la souris vont produire interleukine 6 et interféron-γγγγ sous l'action du CD28 soluble. La production d'IL-6 requiert la présence de CD80 et CD86, ainsi que de la MAP kinase p38, ce qui provoque un effet adjuvant important in-vivo.

� �� 51. E Vivier et al.; Nature Immunology 6 (JAN05)

17-21 reprennent, de façon intéressante, la distinction entre réponses innée et adaptative du système immunitaire

Les récepteurs impliqués dans les défenses innées sont codés par des gènes acquis une fois pour toute (récepteurs germinaux), tandis que ceux des défenses adaptatives sont profondément modifiés, donnant une énorme batterie de gènes disponibles. Dans une espèce donnée, les gènes des récepteurs "innés" présentent cependant divers degrés de polymorphisme. Néanmoins des groupes d'individus au sein d'une espèce donnée partage un même répertoire.

La distinction entre spécificité large du premier et spécificité étroite du second système (sur laquelle les définitions actuelles reposent) méritent, selon les auteurs, d'être largement nuancée.

Ils soulignent qu'il faut distinguer la spécificité des récepteurs (clonaux en principe dans l'immunité adaptative, et non clonaux dans l'immunité innée), et celle des cellules. La caractérisation de la spécificité des récepteurs dépend des types d'essais utilisés. Ceux-ci sont souvent trop sensibles et n'ont probablement pas de signification biologique réelle indiquant, par exemple, des réactions croisées non significatives.

La spécificité d'un récepteur de cellule T (TCR) est certes une propriété du récepteur, mais sa manifestation dépend des cascades de signaux en aval qui, elles mêmes, dépendent du stade de maturité et d'activation de la cellule. Ainsi la tyrosine phosphatase SHP-1 peut accroître la spécificité de la cascade en limitant les signaux émis après une interaction un peu trop labile entre TCR et peptide présenté par le MHC. La spécificité (ou sa dégénérescence) est une propriété de la cellule dans son ensemble.

Les immunorécepteurs comme TCRs (des cellules T), BCRs (des cellules B), les récepteurs Fc ainsi que divers récepteurs des cellules NK sont couplés à des polypeptides porteurs du motif ITAM (Immunoreceptor Tyrosine-based Activation Motif) qui les branchent sur des voies dépendant de tyrosine kinases (PTKs) et peuvent donc être déconnectés par

des phosphatases (PTPs). Les rapports entre ces deux actions antagonistes influent donc sur le phénotype.

Le signal émis par le récepteur est appelé le signal primaire qui est ensuite finement modulé par des signaux secondaires de détecteurs "de contexte" (CD28, NKG2D, KIRs et CD21) qui indique l'état de maturité et d'activation de la cellule.

Intervient alors la densité des récepteurs TCRs (certes clonaux) à la surface de la cellule, et à densité égale, celle des molécules co-régulatrices. Puis il fut envisager l'effet de l'adhésion des cellules T qui abaisse le seuil d'activation. Enfin, il existe des réponses des cellules T indépendantes de toute stimulation par un antigène. Ainsi les les cellules T CD8+ pouvant sécréter l'interféron γ en réponse aux interleukines 12 et 18. Elles fournissent alors une défense antigène-indépendante contre Listeria monocytogenes et chez des cellules B "mémoires", des signaux provenant des récepteurs (BCRs) peuvent être remplacés par ceux provenant des TLRs, donc de l'immunité innée.

La frontière entre les défenses adaptatives et innées est donc plus floue qu'on ne l'admet dans les documents pédagogiques.

� �� 52. Les récepteurs TLRs (Toll-Like Receptors)

membranaires perçoivent les catégories de pathogènes extra-cellulaires par des patrons moléculaires communs et activent l'immunité innée. Il existe cependant des protéines cytosoliques, appelées NODs (Nucleotide-binding Oligomerization Domain), qui sont capables de percevoir les pathogènes intra-cellulaires et possèdent la même structure que les protéines de défense des plantes codées par les gènes R.

Nod1 est capable de percevoir certaines bactéries entéroinvasives qui ont réussi à échapper à la reconnaissance par les TLRs. Elles complètent la fonction de ces récepteurs et évitent une réponse innée aux bactéries commensales de l'intestin. Ceci est lié au fait que la réponse des TLRs est généralement très atténuée dans cet organe, au moins pour certains patrons moléculaires généraux. M Chamaillard et al.; Trends in Microbiology 12 (DEC04) 529-532.

En effet, certains récepteurs ne sont pratiquement pas exprimés dans l'épithélium intestinal. C'est le cas de TLR2 et TLR4. D'où le relais par les protéines Nods, comme Nod1, Nod2, cryopyrine (intervenant dans les inflammations) et Ipaf (ICE protease-activating factor, ICE étant l'IL1-β Converting Enzyme) , et la famille comporte au moins 20 membres chez l'homme.

Ce qui est intéressant est que ces protéines ressemblent beaucoup aux protéines codées par les gènes de résistance R des plantes avec des répétitions riches en leucines (LRRs) C-terminales qui reconnaissent les ligands. Le domaine N-terminal est chargé de la fonction effectrice et celle-ci diffère selon les protéines NODs. Nod1, Nod2 et Ipaf portent là un site de recrutement de caspases qui vont tuer la cellule.

� �� 53. S Hughes et al.; Nature Immunology 5 (DEC04)

1235-1242 montrent que l'activation des cellules T


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CD8+ nécessite un contact prolongé entre cellule T et cellule dendritique (présentant l'antigène), alors que de brefs contacts sont suffisants pour engendrer la

tolérance immunitaire. Les auteurs ont utilisé la microscopie à deux photons en temps réel.

� �� Les Vaccins

54. Les vaccins thérapeutiques (contre le cancer ou des infections virales persistantes) supposent une reprogrammation du système immunitaire. Compte tenu de ce que l'on sait, ce n'est pas si facile que cela.

On sait que la mobilisation des cellules dendritiques (DCs) pour présenter les antigènes aux cellules T est indispensable à une immunisation. Cela explique en partie l'intérêt apporté à l'étude de ces cellules. MK Collins et al.; Trends in Biotechnology 22 (DEC04) 623-626 proposent de transformer directement les DCs avec des antigènes viraux pour rassembler la production de l'antigène avec leur présentation. Ils envisagent une série de vecteurs qui ont déjà été proposés pour la thérapie génique (c'en est une).

� �� Les Pathogènes

55. La peste, causée par Yersinia pestis, a décimé les populations européennes et nord-africaine deux fois avec la peste de Justinien (5°-6°siècle) et la peste noire (peste bubonique 13°–16°siècle) la peste moderne (depuis 1870 et qui s'est répandue, par navire également, depuis Hong Kong en 1894), mais des souches enzootiques de rongeurs de Chine ne tombe pas dans les biovars classiques antiqua (Justinien), mediaevalis (peste noire) et orientalis (actuelle) et on la désigné ces souches microtus (voir le Bulletin de Septembre 2004 §83).

L'histoire et la microévolution du bacille de la peste (Yersinia pestis) est passée en revue par M Achtman et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 101 (21DEC04) 17837-17842. Ce n'est pas chose facile, car cette bactérie est très monomorphe. Cette analyse a porté sur trois méthodes moléculaires , les polymorphismes de nucléotides isolés synonymes (SNPs), la variation du nombre des répétitions présentes dans le génome, et les insertions des éléments IS100 en des sites précis. Les trois méthodes indiquent l'existence de huit populations, toutes issues de Yersinia pseudotuberculosis. La phase initiale a été suivie par une divergence, il y a 6 500 ans qui a donné des souches pathogènes pour l'homme. Elles ne correspondent pas aux biovars décrits classiquement d'après des critères métaboliques.

� �� 55. La mycoplasmose enzootique pulmonaire

porcine est causée par un mycoplasme, Mycoplasma hyopneumonia. C'est une maladie chronique, très contagieuse mais relativement bénigne, laissant cependant la porte ouverte à des infections secondaires. La séquence complète du génome simple de la souche 232 vient d'être établie après celle de neuf autres. Comme pour tous les autres mycoplasmes, c'est un parasite à spécificité limitée à un seul d'hôte (probablement à la suite de la perte de très nombreux gènes qui ne peuvent être que difficilement compensés). Malgré sa simplicité (892 758 pb) les symptômes de la maladie sont complexes, et on ne comprend toujours pas comment cette maladie chronique s'entretient, en particulier comment a lieu l'évasion des défenses immunitaires du porc.

Les mycoplasmes sont des bactéries sans parois apparentées aux Clostridium-Streptococcus-Lactobacillus. Un des facteurs de virulence connus depuis une dizaine d'années et la capacité à adhérer aux cils trachéaux du porc. Le gène d'adhésine correspondant possède 6 paralogues dans le génome

dont un seul semble fonctionnel. Des protéines aussi bien conservées que les chaperones GroEL et GroES, sont absentes. et seul le complexe DnaK-DnaJ-GrpR est intact, permet une maîtrise du repli des protéines.comme, contrairement à d'autres mycoplasmes, M. hyopneumoniae ne dispose pas d'un système de basculement d'antigène périphérique on

� �� 56. Le lapin Oryctolagus est le seul animal

sensible au virus de la myxomatose, alors que les lapins américains (Sylvilagus) ne le sont guère, le virus ne causant que des fibromes localisés de la peau. F Wang et al.; Nature Immunology 5 (DEC04) 1266-1274 montrent que les lapins sensibles ont un défaut dans la cascade de signaux de la voie de la MAPK (Mitogen-Activated Protein Kinase) Erk1/2 (Extracellular signal-regulated kinase). Celle-ci active, normalement, la production de l'IRF3 ((Interferon regulatory Factor 3) qui induit la production des interférons αααα et ββββ. Ces derniers activent alors la production du facteur de transcription STAT1 et commande les défenses contre ce poxvirus. Chez le lapin européen cette voie est déficiente au niveau de l'activation d'Erk1/2. Chez d'autres animaux, comme la souris, elle est efficace et l'infection est bloquée. L'inactivation d'ERK1/2 ou la disruption de la cascade Erk-interferon-STAT1 libère l'infection murine. Voir également le commentaire de J Vilcek; p.1205-1206.

� �� 57. KW Deitsch et al.; Trends in Parasitology 20

(OCT04) 562-566 reviennent sur les antigènes variables de surface, les gènes de virulence et la pathogenèse du paludisme (causée par des Plasmodium). C'est un compte rendu du colloque qui s'est tenu en Australie, mais en 2000(!!!).

Les Plasmodium parasites infectent un grand nombre d'animaux, Mammifères, Oiseaux et Reptiles. Plasmodium falciparum est le mieux connu, car il s'attaque à l'homme. Il faut dire que c'est le seul que l'on sait cultiver à long terme ex-vivo.

Le numéro spécial de Décembre 2004 de Trends in Parasitology est consacré au colloque sur les approches moléculaires de la malaria qui s'est tenu en Australie en 2004.

� �� 58. Les sporozoites des Plasmodium de la malaria

commencent par s'installer dans le foie. C'est une étape obligatoire, durant une semaine et cliniquement silencieuse, qui pourrait constituer une cible potentielle. Ils doivent migrer de cellule à cellule en


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franchissant, chaque fois, les membranes plasmiques., avant de s'installer dans un hépatocyte final, au sein d'une vacuole spéciale. MM Motta et al.; Cellular Microbiology 6 (DEC04) 1113-1118 passent en revue la littérature récente dans ce domaine où persistent des controverses

� �� 59. Les Plasmodium de la malaria, comme

Plasmodium falciparum exportent dans les hématies des protéines de virulence, dont des protéines remodelant la cellule (notamment la formation de boutons à la surface de l'hématie). Elles sont très nombreuses (225 sont des protéines de virulence et 160 participent vraisemblablement au remodelage de la cellule). Ces protéines franchissent, également, de nombreuses membranes dont celle du parasite, de l'hématie, de la vacuole parasitophore. Elles doivent disposer de plusieurs séquences de ciblage Ces protéines sont conservées chez tous les Plasmodium. M Marti et al.; Science 306 (10DEC04) 1930-1933 ont identifié un motif pentamérique situé 60 acides aminés en aval du peptide signal classique,

� �� 60. La résistance de Plasmodium falciparum à la

sulfadoxine–pyriméthamine résulte, en réalité, d'une mutation très rare qui s'est répandue sur de vastes aires géographiques. Elle n'a donc pu avoir lieu qu'une seule fois. C'était déjà le cas pour la chloroquine où la résistance n'est apparue que quatre fois et signifie que la nature des mutations nécessaires à la résistance est complexe. Les stratégies de lutte ne peuvent, donc, être purement nationale et doivent couvrir des régions entières car il faut prévenir leur dissémination.

Pourtant la littérature indique que la résistance à la sulfadoxine–pyriméthamine par mutation des gènes de dihydrofolate réductase et dihydroptéroate synthase est fréquente au laboratoire et devrait facilement apparaître dans la nature et se répandre ensuite . Plusieurs publications récentes ont cependant montré que ces conclusions sont fausses. IM Hastings et al.; Trends in Parasitology 20 (NOV04) 512-518.

� �� 62. La cytolysine d'Enterococcus. faecalis est

originale au sens où sa production ne commence que quand la bactérie est mise en présence des globules rouges qui sont sa cible. Elle sert donc bien d'effecteur de cytolyse, mais également de signal de "quorum sensing" ou capteur de densité cellulaire et de détecteur de la présence des hématies. PS Coburn et al.; Science 306 (24DEC04) 2270-2272.

La cytolysine est composée de deux sous-unités CylLL" et CylLS" (le " signifie que le peptide est activé) qui forment, ensemble, un pore dans la membrane plasmique de la cellule cible. Ces deux peptides sont modifiés et sécrétés dans le milieu externe avec l'aide de plusieurs autres protéines codées par le même opéron cyl.

CylLL" et CylLS" coopère donc dans la lyse cellulaire, mais ont des effets opposés sur la transcription de l'opéron cyl. CylLS" stimule fortement la transcription de l'opéron . PS Coburn et al. montrent maintenant que CylLL" empêche la levée de l'inhibition de la transcription de l'opéron par CylLS". Il y aurait formation d'un complexe stable entre les deux sous-unités.

En l'absence d'hématies on a une sécrétion de base de CylLL" et CylLS" où les deux sous-unités forment un complexe soluble inactif stable dans le milieu. En présence d'hématies, CylLL" se lie préférentiellement à leur membrane.Elle libère ainsi suffisamment de CylLS" pour activer la transcription de l'opéron cyl, accroissant la quantité de CylLS"et les deux vont former un pore dans la membrane. CylLL" et CylLS" sont le résultat d'une maturation qui donne des peptides de seulement 38 et 21 aminoacides de long. malgré cette petite taille ces peptides donnent lieu à plusieurs interactions différentes (par exemple un complexe inactif ou un pore fonctionnel). Par ailleurs, CylLS" induit la transcription de cyl en inactivant le répresseur de l'opéron.

� �� 63. K Okada et al.; Journal of Bacteriology 187,

n°2 (JAN05) 752-757 s'intéresse aux deux chromosomes circulaires des Vibrio. L'un d'entre eux est de l'ordre de 3 à 3,3 Mb tandis que le second varie de 0,8 à 2,4 Mb selon les espèces. Cette structure semble générale chez 34 espèces dont des pathogènes, des non pathogènes et des espèces voisines.

� �� 64. La grippe B présente des caractéristiques très

semblables à la grippe A (dont on parle surtout). Mais c'est un virus essentiellement limité à l'homme et sans véritable réservoir animal connu. Son antigénicité est nettement moins variable que celle de la grippe A. Le virus est d'ailleurs inclus dans les vaccins actuels. L'examen de 31 souches de ce virus isolées entre 1979 et 2003 montre que les 11 gènes ont divergé en deux lignées avant 1987. Après quoi, tous les gènes, sauf NS1, ont subi une évolution linéaire. Des réassortiments des huit segments génomiques ont engendré 14 génotypes différents avant 1979 et on pensait que ceci permettait de surmonter la stabilité de l'antigénicité de l'hémaglutinine du virus, mais on ne trouve aucun indice selon lequel certains de ces réassortiments seraient sélectionnés fonctionnellement.

� �� 65. Le basculement des formes bénignes de la

dengue (fièvre de type grippal) du génotype dit américain vers les formes plus sévères (formes hémorragiques de l'Asie du Sud-Est) dans les zones urbaines des tropiques correspond à une sélection des formes les plus virulents à la fois chez l'homme et chez le moustique vecteur Aedes aegypti . R Cologna et al.; Journal of Virology 79,n°2 (JAN05) 853-859.

� �� 66. Des chercheurs du Friedrich-Loeffler-Institüt de

l'Ile de Riems (centre de sécurité de recherche sur les maladies infectieuses) ont converti le virus de l'herpès 1 bovin (BHV-1) en vecteur d'expression grâce à sa glycoprotéine de surface (Gb). GM Keil et al.; Journal of Virology 79,n°2 (JAN05) 791-799.

Ils ont introduit un ou plusieurs sites e clivage par la protéase furine pour séparer le produit de fusion avec la protéine après expression.

� �� 67. Le poliovirus fait comme tout le monde, il a

survécu aux défenses cellulaires parce qu'il sait y échapper. C'est le cas pour l'interférence ARN (RNAi). Des siRNAs (short interfering RNAs) dirigés


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contre lui peuvent empêcher sa réplication. Le poliovirus arrive, cependant, à les éviter par des mutations ponctuelles dans les régions cibles. L'étude comparée de ces mutations montre que des non-homologies ponctuelles sont tolérés par les siRNAs, mais pas dans la région centrale de la séquence cible ou dans sa partie aval.

Des mésappariements G:U dans ces régions suffisent pour rendre l'inhibition par les siRNAs inopérante. Si on veut réellement utiliser cette inhibition thérapeutique, il faut faire intervenir une batterie de siRNAs différents correspondant à de sites divers dans le génome. La mutabilité considérable de ce génome à ARN ne suffit, alors, pas à régler tous les problèmes à la fois. L Gitlin et al.; Journal of Virology 79,n°2 (JAN05) 1027-1035.

� �� 68. La morphogenèse des Rotavirus est originale,

car le virion comporte trois couches concentriques de protéines. La couche la plus interne est formée par 60 dimères de la protéine VP2, alors que 80 trimères de VP6 forme la deuxième couche du virion. La couche la plus externe est constituée par VP7 (780 copies organisées en trimères de cette glycoprotéine) et VP4 (formant les 60 dimères en spicules émergeant de cette couche).

Les deux couches les plus internes enveloppent les 11 segments génomiques de 660 à 3300 pb donnant au total 18 500 pb, associés à la polymérase VP1 et à la protéine de coiffe VP3 du génome. Le bourgeonnement de cet édifice a lieu dans le réticulum endoplasmique (ER), ce qui provoque transitoiremen ( du fait de l'enveloppement) l'incorporation d'une couche lipidique dans laquelle s'insèrent les protéines NSP4 et VP7 venant s'ajouter à VP4. Les particules transitent alors dans la cavité de l'ER et perdent les composants lipidiques et la protéine NSP4, pendant que VP4 et VP7 se réarrangent donnant la troisième couche la plus périphérique. Pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué. T Lopez et al.; Journal of Virology 79,n°1 (JAN05) 184-192 analysent les rôles de NSP4 et VP7 en procédant à une interférence ARN. Le blocage de la synthèse de NSP4 affecte l'accumulation intracellulaire de plusieurs protéines virales et aucune des couches protéiques n'est assemblée. La suppression de VP7 n'interfère pas avec les autres protéines, mais les particules restent dans la lumière de l'ER sans donner lieu à la maturation décrite plus haut.

� �� 69. Le White spot syndrome virus (WSSV) est un

désastre des élevages de crevettes dans le monde entier. Il peut également infecter d'autres crustacés, mais avec des effets moins spectaculaires.

Le virion est oblong avec une queue à une extrémité. Son génome est original, car il présente une ORF (séquence potentiellement codante) de 18 234 nucléotides (de plus sans aucun intron) codant un polypeptide de 6 077 amino-acides, VP664, dont la fonction est inconnue. Mais ce gène est complètement transcrit et la protéine est localisée dans les stries régulières de la surface du virion et constitue probablement la protéine majeure de capside du

virus. JH Leu et al.; Journal of Virology 79,n°1 (JAN05) 140-149.

� �� 70. Les rétrovirus endogènes du porc (PERV)

sont gênants pour les xénotransplantations humaines, car ils sont absolument ubiquistes et transmis verticalement. Certains sont capables d'infecter des cellules humaines en cultures.

Toutes les espèces de Vertébrés contiennent des rétrovirus endogènes. Cependant la plupart est incapables de se répliquer, et seule une minorité est capable de le faire, que ce soit chez la souris ou le porc.

Parmi les PERVs, le type γ comporte trois classes, PERV-A, PERV-B et PERV-C se distinguant par leur protéine Env. Les deux premières sont capables de se répliquer dans des cellules humaines en culture et posent, donc, des interrogations, alors qu'il n'y a que des différences génétiques mineures entre ces trois classes.

La plus importante réside dans le domaine reconnaissant le récepteur du virus au sein de la protéine d'enveloppe Env.

Les formes intégrées de PERV-A et PERV-B possèdent des répétitions terminales (LTRs) constituées de répétitions de 39pb qui permettent une transcription d'autant plus efficace que le nombre des répétitions est élevé. De plus l'adaptation à une autre espèce est facilitée dans ces conditions. Il existe chez les PERV-A et PERV-C des formes sans répétitions de ces 39pb, bien que cette séquence soit retrouvée dans les LTRs, mais aucune amplification par multimérisation n'a lieu. Il s'agit apparemment d'une forme plus adaptée à l'endoréplication qu'à la réplication classique du rétrovirus. Ceci laisse les PERV-A comme les seuls virus possédant les deux types de LTRs. M Niebert et al.; Journal of Virology 79,n°1 (JAN05) 649-654 ont cherché à déterminer l'âge évolutif de ces virus dans l'ensemble des suidés, des porcs aux pécaris.

Différents Suiformes à distance phylogénique croissantes du porc Suis scrofa ont été utilisés. PERV-A et PERV-B sont présents chez les Suiformes à partir du Pliocène et PERV-C n'est détectable que chez S. scrofa et ses plus proches parents individualisés au Holocène. Les PERVs ont une origine africaine, datant d'environ 7,5 millions d'années. On constate, ensuite une dissémination progressive de ces virus parmi les Suiformes. PERV-C est manifestement plus récent (1,5 à 3,5 millions d'années), et il est issu d'une recombinaison avec un homologue inconnu. Les virus sans LTRs sont issus indépendamment et datent d'environ 3,5 millions d'années.

� �� 71. Comme pour les autres virus enveloppés,

l'interaction entre rétrovirus et leur récepteur fait intervenir une glycoprotéine d'enveloppe du virion. Les récepteurs, qui comprennent de multiples régions transmembranaires sont, de ce fait, difficiles à purifier. V Vigdorovich et al.; Journal of Virology 79,n°1 (JAN05) 79-86 ont réussi à isoler une version soluble de ce récepteur humain du virus Jaagsiekte (JSRV, l'agent d'un carcinome multifocal pulmonaire des moutons alors qu'il est totalement dépourvu


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d'oncogènes dérivé de l'hôte) ce qui facilite l'étude de l'interaction. C'est la hyaluronidase 2 (Hyal2), une enzyme ancrée dans la membrane par du glycosylphosphatidylinositol et ne comportant donc pas de domaines transmembranaires. C'est une hyaluronidase à faible activité. Le gène humain correspondant est délété dans tous les cancers à petites cellules du poumon de l'homme et on lui attribue une fonction de suppresseur de tumeurs.

� �� 72. On pouvait s'en douter; même l'interférence

ARN (RNAi) peut être contournée par les virus. La protéine NSs du tomato spotted wilt bunyavirus, la protéine NS1 du virus grippal, antagoniste de l'interféron et la protéine E3L du virus de la vaccine contrecarrent la RNAi. SS Soldan et al.; Journal of Virology 79,n°1 (JAN05) 234-244 montrent que c'est également le cas pour le virus La Crosse (également un bunyavirus).

C'est un virus à trois segments génomiques négatifs (doivent être transcrits pour être traduits) transmis par Aedes triseriatus et donnant des encéphalites. La protéine NSs (NS pour Non Structural) est déjà impliquée dans la neutralisation de l'interféron chez plusieurs virus et elle ressemble beaucoup à la

protéine Reaper de la Drosophile qui est pro-apoptotique.

� �� 73. L'infection par chacune des "souches" de prions

de scrapie de la souris, 139A, ME7 ou 22L (parmi la vingtaine de formes de "souches" de scrapie de la souris), entraîne l'accumulation de formes aberrantes du prion associées à la maladie: deux protéines PrPSc

pleine longueur mais sous-glycosylées , et une version tronquée en amont, que l'on ne détecte pas chez les animaux non infectés. Le niveau de la version tronquée dépend de la "souche" de PrPSc. De plus les cerveaux infectés par la "souche" 22L sont ceux présentant le plus haut niveau de formes résistantes à la protéinase K. L'accumulation de la forme pleine longueur hypoglycosylée est un premier signal de l'infection. Il n'est pas impossible que ces trois formes soient importantes dans la pathogenèse. T Pan et al.; Journal of Virology 79,n°2 (JAN05) 934-943. Les souches se distinguent entre elles par leur cytopathologie (vacuolisation de la matière grise et/ou blanche, par exemple), leur migration en électrophorèse ou leur immunoréactivité. Mais cela dépend des techniques utilisées et on a de nombreuses occasions de se quereller sur le sujet.

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Les Productions Microbiennes 74. La croissance en milieu acide pose un

problème d'homéostasie du pH, mais la différence de pH à travers la membrane interne (∆pH) contribue à la fourniture d'énergie sous la forme du gradient transmembranaire de protons. Les bas pH amplifient, par ailleurs, le transport d'acides qui dissipe le potentiel de membrane. Ceci signifie qu'il y a un équilibre entre ces deux tendances opposées. LM Maurer et al.; Journal of Bacteriology 187,n°1 (JAN05) 304-319. Les auteurs discutent des effets du métabolisme, particulièrement du catabolisme des sucres et des acides aminés avec leurs effets secondaires sur le pH cytoplasmique et extérieur.

Ce qui est intéressant, c'est qu'à des pHs extrêmes (1,5) E.coli est capable de survivre grâce à l'activité de gènes induits dans la gamme basse de ses pHs tolérés (5,0) ou en phase stationnaire. Ce sont des chaperones périplasmiques, des protéines d'enveloppe ou des modulateurs redox.

Un système particulier, le système gad de la glutamate décarboxylase, fonctionne à pH acide alors qu'il est induit à hauts pHs. Le système gad est régulé par divers facteurs de transcription et l'AMP cyclique. La lutte contre les hauts pHs fait également intervenir le système gad.

Les auteurs montrent que le pH régule des gènes de la motilité flagellaire, du catabolisme et de réaction aux stress oxydatifs chez Escherichia coli K-12 W3110. Les auteurs ont comparé les profils d'expression globaux à pH 5,0, 7,0 et 8,7.

Les regroupements hiérarchiques d'expression donnent six groupes bien définis de gènes. Les gènes flagellaires et de chimiotactisme sont réprimés à pH alcalins lorsque le gradient de protons est inversé. Par contre, la pompe important les protons (ATP synthase F1F0 et le cytochrome d (cyd) fonctionnant en microaérophilie, et qui minimise l'exportation des

protons est induite à ces pHs. Tout ceci a une logique; tout ce qui consomme des protons doit être minimisé.

� �� 75. Faire subir un choc froid à une archée

hyperthermophile est un acte répréhensible, mais tout est relatif. La gamme de température où Pyrococcus furiosus peut pousser s'étale de 72° à 100°. MW Weinberg et al.; Journal of Bacteriology 187,n°1 (JAN05) 336-348, ont rapidement passé une culture de la limite supérieure à la limite inférieure, puis ont analysé ce qui se passe au niveau de la transcription au niveau de 2 065 ORFs (gènes exprimés). L'analyse indique trois réponses très différentes. On observe une première réponse au choc 1 à 2 heures après, une réponse tardif à 5 heures, puis une adaptation après plusieurs générations à 72°.

Chaque réponse correspond à une stimulation de l'expression de plus de 30 ORFs particulières. On observe, par exemple, l'apparition de deux protéines membranaires dans les cellules adaptées au froid, CipA et CipB (Cold induced proteins). Bien que les archées ne possédent pas de protéines "cold shock" de type bactérien (Csp), toutes présentent des homologues de CipA et CipB.

� �� 76. AI-2 est un médiateur du quorum sensing dont

on pense qu'il intervient dans la communication interspécifique. C'est un furanosyl borate diester (au moins chez Vibrio harveyi) synthétisé par le gène luxS. Chez Escherichia coli et Salmonella enterica serovar Typhimurium, l'AI-2 extra-cellulaire s'accumule pendant la phase exponentielle, mais il disparaît au passage à la phase stationnaire, car il est pompé par la bactérie, grâce au transporteur Lsr (pour LuxS regulated) et activé intra-cellulairement. KB Xavier et al.; Journal of Bacteriology 187,n°1


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(JAN05) 238-248. La présence de ce signal dépend donc des conditions de milieu.

Lsr est un transporteur à cassette ATP (transporteur ABC). L'opéron lsr contient 7 gènes, lsrACDBFGE et sa transcription est activée par AI-2. lsrACDB codent les composants du transporteur d'AI-2. Les gènes suivants permettent le traitement ultérieur d'AI-2. lsrR, code un répresseur de l'opéron lsr, et lsrK, code une kinase qui phosphoryle AI-2 après son importation dans la cellule et celle-ci est nécessaire à l'induction de l'opéron lsr.

AI-2 est synthétisé à partir de la S-adénosylméthionine donnant en plusieurs étapes de la 4,5-dihydroxy-2,3-pentanedione (DPD). DPD se cyclise, puis subit plusieurs remaniements avant de donner AI-2. AI-2 se lie à la protéine LuxP chez Vibrio harveyi

La voie de synthèse du DPD est retrouvée chez de très nombreuses bactéries. On ne sait, cependant, pas trop si ces bactéries utilisent le borate diester d'AI-2, ou si ce sont d'autres formes réarrangées de DPD qui le sont. ce dernier cas semble probable d'après des travaux chez S. enterica serovar Typhimurium qui indique que l'on n'y trouve pas le composé boré, mais un dérivé stéréochimiquement différent. Le mécanisme de détection d'AI-2 et la transduction du signal restent à établir, en dehors de V. harveyi, V. cholerae et S. enterica serovar Typhimurium.

� �� 77. Clostridium thermocellum est une anaérobie

cellulolytique thermophile proliférant sur les ß-glucanes solubles, comme le cellobiose et les cellodextrines, aussi bien que sur les matériels cellulosiques classiques. Le complexe cellulasique (cellulosome) est extra-cellulaire et regroupe, sur une protéine de squelette (scaffoldine), plusieurs enzymes dont trois principales sont cellulolytiques CelA (endoglucanase), CelS (exoglucanase processive) et CelK (cellobiohydrolase), ainsi qu'une sous-unité xylanolytique (XynC). CelS est la plus abondante et son activité reproduit, à peu de choses près , celle de l'ensemble du cellulosome.

Il doit forcément exister une régulation précise de la production de ce complexe, dans la mesure où il suppose un fort investissement en énergie.

Utilisant un anticorps contre la scaffoldine du complexe cellulase de Clostridium thermocellum YHP Zhang et al.; Journal of Bacteriology 187,n°1 (JAN05) 99-106 ont étudié la régulation de la production de cette protéine complexe. Plusieurs facteurs interviennent, et la répression catabolique en est un, bien que les éléments CRE (Catabolic

Repression Elements) soient apparemment absents des séquences régulatrices des gènes modulés. Le cellobiose n'est probablement pas le seul élément intervenant.

Les messagers des endoglucanases CelA, CelF et CelD sont, en effet, régulés au niveau de la transcription selon un mécanisme correspondant bien à la répression catabolique par le cellobiose. On a récemment montré que la quantité des messagers de CelS baisse quand la prolifération augmente et monte quand le cellobiose est limitant.

� �� 78. La L-méthionine est utilisée massivement dans

les aliments pour animaux. La méthionine est le seul acide aminé encore produit par synthèse chimique (ou par hydrolyse de protéines), procédés tous les deux coûteux. La synthèse chimique entraîne l'utilisation de produits peu ragoûtants comme acroléine, méthyl mercaptan, ammoniac et cyanures. La synthèse chimique donne un mélange racémique qu'on peut résoudre avec des aminoacylases fongiques immobilisées. D Kumar et al.; Biotechnology Advances 23 (JAN05) 41-61 discutent néanmoins des conditions d'une bioproduction suffisamment performante.

Les auteurs discutent d'abord de la sélection de surproducteurs, puis des voies de synthèse chez les microorganismes et de leurs régulations, puis des modifications indispensables dans les régulations. Ils discutent, en particulier, des rôles des transsulfurations dans cette production. Enfin les méthodes de récupération de la méthionine sont analysées.

� �� 79. La protéine TraI codée par le plasmide F est

une protéine bifonctionnelle nécessaire à la translocation de l'ADN lors de la conjugaison. Elle intervient dans deux opérations fonctionnellement liées: la fonction relaxase qui permet la coupure simple brin et la fonction hélicase processive de 5' vers 3' qui fournit l'énergie du transfert du simple brin.

Le domaine relaxase avait déjà été défini, les 310 premiers acides aminés, ainsi que celui de l'hélicase, entre les acides aminés 990 et 1450. Restait à définir la fonction du domaine interposé ainsi que de celui C-terminal (au dela de l'acide aminé 1450). SW Matson et al.; Journal of Bacteriology 187, n°2 (JAN05) 697-706 ont déterminé la fonction du domaine C-terminal. Il est également nécessaire au transfert de l'ADN et agit manifestement par interaction protéine/protéine.

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Les Protéines et les Enzymes 80. Les glucooligosaccharides (GOS) à liaisons αααα-

1,2 ne sont pas digérables par l'homme, mais constituent des prébiotiques (molécules facilitant la vie des microorganismes probiotiques). Ils sont utilisés, de ce fait, en nutrition humaine, en sus de leurs applications dermo-cosmétiques.

La souche NRRL B-1299 de Leuconostoc mesenteroides produit un dextrane atypique avec 61% de liaisons αααα-1,6 sur les parties linéaires et 28% de liaisons αααα-1,2 aux ramifications. La dextrane sucrase permettant sa synthèse produit également des

glucooligosaccharides (GOS) de deux types des GOS αααα-1,6 linéaires et des GOS αααα-1,2 ramifiés.

Les GOS αααα-1,6 comportent des molécules linéaires avec un maltose terminal, tandis que les GOS αααα-1,2 sont des GOS αααα-1,6 porteurs d'un glucose fixé par une liaison αααα-1,2 à l'extrémité non réductrice ou au niveau des ramifications.

Le gène dsrE d'une dextrane sucrase de Leuconostoc mesenteroides NRRL B-1299 code une grosse dextrane sucrase bifonctionnelle, car possédant


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deux domaines catalytiques, CD1 (aa 248 à 1141) et CD2 (aa 1980 à 2835) séparés par un domaine liant les glucanes (GBD). L'enzyme DSR-E effectue des ramifications glucosidiques α-1,6 comme α-1,2 dans des réactions de transglucosylation entre un donneur saccharose et un accepteur maltose. CD1 est responsable de la formation des liaisons αααα-1,6, tandis que CD2 permet la formation des liaisons αααα-1,2 comme le montrent des chercheurs du Centre de Bioingéniérie Gilbert Durand à Toulouse E Fabre et al.; Journal of Bacteriology 187, n°1 (JAN05) 296-303.

� �� 81. La nitrogénase permet la rupture de la triple

liaison très forte de N2 pour donner NH3 au cours de la fixation biologique de l'azote atmosphérique. Les nitrogénases sont des métalloprotéases formées de deux protéines, la dinitrogénase et la dinitrogénase réductase.

On a longtemps pensé que la capacité à fixer l'azote atmosphérique est une spécialisation réservée à un petit nombre d'organismes. En fait, elle est (théoriquement) très largement présente parmi les eubactéries et les archées.

Jusqu'à présent, aucun eucaryote n'en possèderait apparemment. Les nitrogénases à Mo sont les formes les plus fréquentes, mais il existe deux autres types de cette enzyme qui, quoique différents, ont une structure identique (hors le fait qu'elles sont hexamériques) et utilisent les mêmes co-facteurs. Ce sont les nitrogénases à vanadium et à fer. Ces nitrogénase alternatives sont respectivement codées par les opérons vnfDGK et dont la sous-unité supplémentaire δ est codée par le gène G de chaque opéron). Les trois types de nitrogénases à Mo Va et Fe sont, cependant, inégalement réparties., Azotobacter vinelandii possède les trois types. Rhodobacter capsulatus et Rhodospirillum rubrum, sont porteurs des version à Fe seul et Mo seul. Anabaena variabilis possède les versions à Mo et à Va. Enfin, Klebsiella pneumoniae possède la seule

version à Mo. Aucun organisme ne possède une des versions alternatives seule. Enfin, Streptomyces thermoautotrophicus porte un cofacteur à Mo-molybdoptérine cytosine dinucleotide dans son site actif.

C'est à l'assemblage de cette structure particulièrement compliquée qu'est consacrée la revue de LM Rubio et al.; Journal of Bacteriology 187,n°2 (JAN05) 405-414.

� �� 82. Rhodobacter capsulatus utilise deux

nitrogénases distinctes, une enzyme conventionnelle à molybdène/fer à quatre sous-unités α2β2, codée par nif, et une enzyme alternative uniquement à fer, codée par anf qui contient une petite sous-unité additionnelle δ2.et elle est donc hexamérique. Cette enzyme est relativement peu efficace (10 à 20% de celle de l'enzyme à fr et molybdène). Mais une activité intéressante de cette enzyme est sa capacité à produire de l'hydrogène. Contrairement à ce qui se passe pour l'enzyme à Fe-Mo qui ne produit que 1,1 mole d'hydrogène par N2 réduit, celle à fer en produit 1,8. Rhodobacter capsulatus peut pousser avec l'azote moléculaire comme seule source d'azote en utilisant la nitrogénase alternative à Fe. Elle utilise, pour ce faire, les produits des sept gènes de l'opéron anfHDGK-1-2-3. Les mutants affectés dans les gènes structuraux de la nitrogénase alternative (anfH, anfD, anfG et anfK) ne sont plus capable de réduire l'azote, ni même de le faire pour l'acétylène, marqueur usuel de cette activité. Les mutants affectés dans anf1, anf2 ou anf3 conserve la propriété de réduire l'acétylène.

Deux gènes, ranR et ranT (related to alternative nitrogenase), codent des produits interagissant avec Anf1. Anf1, RanR et RanT doivent intervenir dans l'acquisition ou le traitement du fer pour le système uniquement à fer.

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L'Agroalimentaire 84.. CodY de Lactococcus lactis est un répresseur

transcriptionnel de plusieurs gènes du système protéolytique de la bactérie. C'est le cas de pepN, pepC, opp-pepO1 et probablement de prtPM, pepX et pepDA2. L.lactis CodY interagît directement avec une région en amont du promoteur du système opp. Cette interaction implique plusieurs molécules de CodY et le nombre de ces molécules pouvant se fixer est affecté par la présence d'acides aminés ramifiés libres. Plus ils sont abondants, moins la couverture du promoteur par CodY est complète. Les auteurs ont examiné les séquences reconnues par CodY, et ont constaté qu'il est possible d'obtenir une dérépression du gène, même en présence d'un excès de sources d'azote dans le milieu. CD den Hengst et al.; Journal of Bacteriology 187,n°2 (JAN05) 512-521

� �� 85. L'autolyse des lactocoques est utilisée lors de la

maturation de certains fromages. Cette lyse libère des enzymes intracellulaires qui peuvent contribuer au développement des arômes du fromage en gagnant accès à leurs substrats. Elle a lieu lors de la phase

stationnaire de la croissance des populations, ce qui correspond effectivement à la situation dans un fromage en maturation.

Des mutations dans les gènes d'enzymes responsables de l'incorporation de la D-Ala dans la paroi de Lactococcus lactis affectent cette autolyse. C'est le cas de mutants de l'alanine racémase (alr) qui dépendent de la fourniture de Ala pour le montage de leur peptidoglycane (où le dipeptide D-Ala-D-Ala, ponte les chaînes de glycanes)) et l'incorporation dans les acides lipoteichoïques (LTA). La D-alanine est un constituant des acides lipoteichoïques (LTA) de la paroi, mais également un élément très important du peptidoglycane pariétal. La déplétion, par mutation des la racémase bactérienne, de cet acide aminé entraîne une autolyse de la cellule. A Steen et al.; Journal of Bacteriology 187,n°1 (JAN05) 114-124

L'acide lipoteichoïque peut être modifié par addition de glycosyles ou de D-alanine. Le LTA D-alanylé prévient l'autolyse cellulaire, sa disparition l'accélère et rend la bactérie sensible à la méthicilline.


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AcmA, l'autolysine principale des lactocoques, n'est qu'en partie impliquée dans la lyse qui suit une carence en D-Ala. AcmA est, en principe, consacrée à la séparation cellulaire, mais surtout à la lyse durant la phase stationnaire. Elle comporte un domaine N-terminal avec un site actif de N-acétyl-glucosaminidase et une région C-terminale avec trois domaines dits LysM qui lui permettent de se lier au peptidoglycane de la paroi au niveau du septum de séparation des cellules filles et au niveau des pôles cellulaires (ce qui revient au même), sites qui sont ceux où la lyse s'amorce. Les domaines LysM (Lysin Motif) ont environ 40 aminoacides de long et on les observe dans de nombreuses enzymes impliqués dans la dégradation des parois bactériennes, et doivent jouer un rôle dans la reconnaissance du peptidoglycane.

La déplétion de la cellule en D-Ala entraîne manifestement l'autolyse grâce à deux mécanismes

différents: une fragilisation du peptidoglycane face à l'autolysine (plus une intervention d'autres hydrolases venant compléter son action) et la diminution de la quantité de D-Ala sur les LTA, ce qui entraîne une dégradation d'AcmA par HtrA, une protéase extra-cellulaire. A Steen et al.; Journal of Bacteriology 187,n°1 (JAN05) 114-124.

Streptococcus thermophilus ST 111, produit un exopolysaccharide quand il est cultivé sur hydrolysat de lactoserum. Ce polysaccharide est composé de galactose et rhamnose avec une masse moléculaire moyenne de 5000 kDa. Ce polysaccharide est intéressant dans la mesure où il est stable et n'est pas affecté par le pH ni par la durée de la fermentation. Par contre sa dessication provoque une chute de sa masse moléculaire. F Vaningelgem et al.; International Dairy Journal 14 (OCT04) 857-864

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La sécurité alimentaire 86. Les produits alimentaires soumis à des

traitements thermiques doux destinés à prolonger leur conservation (Processed Food of Extended Durability ou REPFEDs) sont cependant facilement contaminés par Bacillus cereus. B.cereus est sporulant, ce qui le rend relativement résistant à toutes sortes de mauvais traitements, et il est ubiquitaire dans la nature. Les symptômes d'intoxications sont des vomissements dûs à la toxine émétique (céréulide) et des diarrhées dues à plusieurs entérotoxines, mais on a eu affaire, il n'y a pas longtemps (1998) à trois cas mortels en France liés à une souche provoquant des nécroses intestinales (par la cytotoxine K). Comme on retrouve cette bactérie dans 80 à 100% des purées de légumes cuites, pasteurisées, emballées sous vides et réfrigérées, cela pose quand même problème. Il faut donc envisager des agents de préservation. On a préconisé l'utilisation du sorbate dont l'activité est accrue par l'acidité et la teneur en NaCl. Les acides linolénique et laurique et l'ail sont également efficaces, et on évoque également les huiles essentielles (dont le carvacrol des huiles d'origan et du thym). Mais il en faut pas mal dans une soupe.

A Rajkovic et al.; Food Microbiology 22 (JAN05) 189–197, se penchent sur l'effet du carvacrol et de la nisine pour lutter contre Bacillus cereus et B.circulans (ce dernier est un agent de dégradation mais, de plus, un psychrophile). Les auteurs ont d'ailleurs étudié la compétition entre ces deux bacilles.

La production de la toxine émétique thermostable de Bacillus cereus (céréulide) a besoin de l'oxygène. Dans ces conditions, et à température ordinaire, la production a lieu en une nuit, mais la teneur en cette toxine n'augmente plus au cours d'une incubation de quatre jours supplémentaires. Comme la production de la toxine n'a lieu qu'entre 15°C et 30°C, elle ne peut avoir lieu dans le tube digestif de l'homme et la seule toxine émétique est produite dans les aliments avant consommation. Elle ne peut être détruite à la cuisson. Il faut donc utiliser des atmosphères contrôlées sans oxygène pour préserver les aliments de façon préventive. EL Jääskeläinen et al.; International Journal of Food Microbiology 97 (01DEC04) 75–83

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L'Environnement 87. Y Itoh et al.; Journal of Bacteriology 187,n°1

(JAN05) 382-387 montrent que la dépolymérisation de la ß-1,6-N-acétyl-D-glucosamine (ß-1,6-GlcNAc) détruit les biofilms des bactéries qui, comme Pseudomonas fluorescens, .possèdent une voie homologue de celle codée par pgaABCD chez Escherichia coli.

Cette voie code la synthèse et la translocation membranaire du poly-ß-1,6-GlcNAc. Il semble y avoir eu un transfert horizontal fréquent de cet opéron. Des espèces voisines de celles qui le possèdent en sont, en effet, dépourvues. On vient d'identifier une ββββ-hexosaminidase d'Actinomyces actinomycetemcomitans, DspB ou dispersine qui semble spécifique de ce polymère.

� �� 88. Les souches de Pseudomonas putida pourvues

du plasmide TOL pWW0 poussent sur toluène, m-xylène, et p-xylène grâce à une voie injectant les

métabolites du benzoate ou du toluate dans le cycle de Krebs. La voie supérieure convertissant ces substrats en acides carboxyliques correspondants est commandée par un promoteur Pu reconnu par le facteur σσσσ54. Ce facteur permet l'activation à distance par la protéine XylR, avec l'assistance du facteur IHF (Integration Host Factor),qui permet l'acquisition de la configuration idoine du promoteur et le recrutement subséquent de la polymérase. M Carmona et al.; Journal of Bacteriology 187,n°1 (JAN05) 125-134 montrent que la région -12/–24 du promoteur Pu est responsable de ces régulations et qu'en la modifiant, on peut mieux piloter la gourmandise de Pseudomonas putida pWW0.

L'activité de Pu in vivo dépend non seulement de la présence des aromatiques agissant sur XylR mais aussi du statut métabolique de la cellule, car il faut bien que la cellule soit affamée pour ingurgiter ces mets peu appétissants. Quatre éléments distincts (au


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moins) interviennent dans la régulation. La présence de glucose ou tout autre saccharide appétissant inhibe le promoteur Pu via le produit du gène ptsN codant la protéine IIANtr de la pompe phosphoenolpyruvate-sucre phosphotransférase. Par ailleurs, et dans ces conditions, le facteur 54 a une efficacité réduite (il suffit de saturer la cellule en ce facteur pour lever l'inhibition). De plus, le facteur (p)ppGpp, n'est que peu efficace et n'arrive pas à stimuler le promoteur, or il régit l'affinité des facteurs sigma pour le cœur de la polymérase,qui est fortement limitante en carence d'acides aminés. Enfin Pu est totalement dépendant d'IHF. Toutes ces redondances font qu'il est quasiment impossible d'obtenir un mutant libéré de ces régulations négatives et avalant avec délice les aromatiques qu'on voudrait lui faire digérer, quelles que soient les conditions.

� �� 89. La transmission des signaux chimiques vers

l'appareil locomoteur des bactéries est, en principe, très simple. Des complexes récepteur-kinase regroupés aux pôles de la cellule captent le signal chimique et le transmettent au moteur flagellaire par phosphorylation d'une protéine régulatrice. La grande sensibilité du système, l'intégration de plusieurs stimuli, la proportionnalité de la réponse restent à expliquer. Or, pour les bactéries de l'environnement, ces mécanismes sont d'une grande importance dans un milieu hétérogène et globalement pauvre. V Sourjik; Trends in Microbiology 12 (DEC04) 569-576 analysent le regroupement des récepteurs et le traitement du signal chez la bactérie modèle Escherichia coli. Voir également la l'introduction de l'article de M Li et al.; Journal of Bacteriology 186 n°12 (JUN04) 3687-3694. Les auteurs analysent l'effet amplificateur des divers acteurs sur la réponse, via leur regroupement polaire.

Les bactéries se rapprochent des attractants et s'éloignent des repellents en percevant les changements de concentrations dans le temps. Elles alternent des phases de déplacements plus ou moins longues avec des phases de sautillement sur place, en inversant le sens de rotation du flagelle. L'orientation du déplacement est aléatoire, mais si la bactérie capte une croissance du signal attractant sa phase de déplacement est d'une durée plus longue, ce qui, globalement, va résulter en un déplacement vers l'attractant..

Le système chimiorécepteur d'Escherichia coli, de loin le mieux étudié, est constitué de cinq récepteurs transmembranaires apparentés et six protéines Che solubles. Ces composants sont assemblés dans un complexe central stable, auquel sont associés, de façon plus labile, des composants complémentaires.

Les récepteurs majeurs d'E.coli comme ceux pour l'aspartate (Tar) ou la sérine (Tsr) et se montrent à plusieurs milliers d'exemplaires dans une seule cellule. Il existe des récepteurs mineurs comme ceux des dipeptides (Tap), du ribose et du galactose (Trg) et du potentiel redox (Aer), qui sont présents à quelques centaines d'exemplaires par cellule.

La fixation de la molécule signal sur le capteur du récepteur dépend de la méthylation de ce dernier qui permet de moduler sa sensibilité et d'adapter le

système aux changements du milieu rencontrés. Ce sont la méthyltransférase CheR et la méthylestérase CheB qui s'en chargent au niveau de 4 glutamates du récepteur. Un complexe récepteur comprend le récepteur transmembranaire proprement dit, le transmetteur CheY qui doit être phosphorylé par l'histidine kinase CheA pour aller activer le moteur flagellaire. Cette phosphorylation est très labile, avec une demi-vie de quelques secondes seulement, raccourcie par CheZ qui a une fonction phosphatase. Le complexe comprend également une protéine adaptatrice CheW. La rétrorégulation est assurée par la phosphorylation de CheB qui peut alors déméthyler le récepteur.

Mais les modifications du récepteur est plus lente que la réponse initiale très rapide (0,1 seconde) la méthylation du récepteur est une mémoire momentanée de l'état antérieur des conditions de milieu et permet la comparaison.

Le regroupement des récepteurs aux pôles de la cellule est un phénomène général chez les bactéries, comme chez les archées. C'est à ce phénomène que la revue est consacrée.

Le complexe récepteur-kinase rassemble le récepteur, la phosphatase CheZ et la kinase CheA, chacun sous une forme de dimère, tandis que CheW, CheY, CheR et CheB sont sous forme monomérique. La kinase CheA présente cinq domaines: P1, le domaine porteur du site d'auto-phosphorylation; P2, domaine porteur des sites d'interaction avec le transmetteur CheY et la méthyl estérase CheB, P3, le domaine de dimérisation, permettant également la formation de trimères de dimères ; P4, le domaine kinase; P5, le domaine régulateur couplant la kinase CheA au récepteur à CheZ et à l'adaptateur CheW.

Un complexe ternaire associe l'extrémité cytoplasmique du récepteur à CheW et le domaine P5 de CheA. CheA est exprimée sous deux formes, une forme pleine longueur (CheAL) et une forme tronquée (CheAS) à la suite d'un décalage du site d'initiation de la traduction, 90 acides aminés en aval du site d'initiation de la traduction de CheAL.

CheB comporte un domaine régulateur (CheY-like) qui permet l'interaction avec le domaine P2 de CheA, comme le fait CheY, et toutes deux sont phosphorylées par transfert du phosphate du domaine P1 de CheAL.

CheZ se trouve associée au complexe en se liant à la partie N-terminale de CheAS. CheZ se lie, par ailleurs, à la phospho-CheY au sein du cytoplasme alors qu'elle est liée à CheAS.

Les deux enzymes de méthylation et de déméthylation CheR et CheB reconnaissent, elles, un motif pentapeptidique dans la partie C-terminale de la plupart des récepteurs. De la sorte, la formation des agrégats de complexes récepteurs nécessite l'adaptateur CheW et la kinase CheA, même si on ne connaît pas les détails de l'assemblage.

Il reste à trouver la signification biologique de ce regroupement des complexes. On sait que de défauts dans l'assemblage sont compensés par une surexpression des protéines affectées. Il y a donc un renforcement de leur fonction par regroupement. Le rôle de CheZ semble plus subtil. La suppression, par mutation, de sa localisation dans le complexe ne


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perturbe pas significativement la chimiotaxie. On suppose qu'il empêche la formation locale de trop de CheY-P dans la cellule, pour permettre un fonctionnement coordonné des flagelles péritriches (répartis sur toute la surface de la cellule). Dans d'autres bactéries, qui ne possèdent pas de CheZ, le phosphate sur CheY est renvoyé sur la kinase CheA qui est également au cœur du complexe.

CheY-P est la seule protéine qui doit diffuser dans le cytoplasme jusqu'aux flagelles, ce que sa petite taille permet. Cette diffusion est le facteur limitant dans la réponse aux repellents, alors que c'est la déphosporylation de CheY qui l'est dans le cas des attractants.

La réponse chimiotactique d'E.coli est très sensible (10 nM d'aspartate par exemple), ce qui correspond à moins de 10 molécules dans un volume cellulaire (1,4 femtolitre) de la bactérie. Un accroissement minime de la densité des récepteurs (une quinzaine sur les 7500 existants) va modifier de 23% le signal entraînant une rotation directionnelle du flagelle, ce qui indique une amplification du signal d'une centaine de fois. Par ailleurs et pour certains attractants, on n'a pas de modification de la sensibilité du récepteur sur une gamme de concentrations de 5 ordres de grandeur de l'attractant. De plus, les récepteurs mineurs influencent, au moins autant que les récepteurs majeurs, la réponse cellulaire. Ces observations ont compliqué considérablement la compréhension du système.

Il existe manifestement un système amplificateur régulé dans ce système. On a repéré, par la technique FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer), une amplification aux deux stades extrêmes, le stimulus initial et le moteur flagellaire. On constate une amplification de 35 fois du signal au niveau de l'activité de CheA, qui est indépendante du niveau de l'attractant dans le milieu. Un accroissement de 1% dans la fixation de l'attractant sur le récepteur entraîne une diminution de 35% de l'activité kinase.

Une autre expérience réalisée avec la technique de FCS (Fluorescence Correlation Spectroscopy) avec une CheY fluorescente montre une dépendance non linéaire accusée du basculement flagellaire par rapport à la concentration de CheY-P.

On peut se poser la question de savoir comment les clusters de complexes récepteurs interviennent dans la première des amplifications. On a pu évaluer à au moins 25 le nombre d'homodimères des récepteurs regroupés dans ces clusters.

On observe, in vitro au moins, un effet allostérique entre eux. De plus, les clusters semblent rassembler plusieurs types de récepteurs et, du coup, l'activation des récepteurs d'aspartate augmente la sensibilité des

récepteurs de sérine, et vice versa. Dans ces conditions, la stimulation des récepteurs majeurs va dans le même sens, quel que soit l'attractant (d'où une intégration). Par ailleurs, la stimulation disproportionnée par les récepteurs mineurs vient renforcer le signal.

Les stimuli causés par les attractants semblent donc jouer au niveau de la régulation de la kinase CheA.

L'amplification pose un problème de saturation du système. Sans rétrorégulation quelque part, une amplification de 100 fois va saturer quand 1% des récepteurs sont stimulés. C'est la méthylation du récepteur qui va alors intervenir, diminuant ou stimulant l'activité kinase.

� �� 90. Pseudomonas putida JLR11 dénitrifie le cycle

du TNT (2,4,6-trinitrotoluène) sous la forme de nitrite ou d'ammonium. Ces deux transformations doivent se dérouler simultanément et sont complémentaires car un mutant incapable de réduire les nitrites en ammonium pousse plus lentement. Le TNT est assimilé par la voie glutamine syntéthase-glutamate synthase (GS-GOGAT) les mutants GOGAT étant incapable de pousser sur le TNT comme source d'azote (aucune souche n'est capable de l'utiliser comme source de carbone)s. Cette voie est également utilisée pour assimiler l'ammonium à partir des nitrates et nitrites. A Caballero et al.; Journal of Bacteriology 187, n°1 (JAN05) 396-399

� �� 91. Les alcanes hydroxylases (AHs) sont

intéressantes pour les biodépollutions. Ces enzymes font partie d'un famille d'oxygénases membranaire à fer non hème que l'on trouve également chez certains pathogènes comme Listeria et Mycobacterium, mais peut être avec d'autres fonctions. En effet, l'enzyme de Pseudomonas putida GPo1 est assez éclectique, car elle assure l'hydroxylation d'aliphatiques linéaires et ramifiés, d'alicycliques et d'alkylaromatiques, l'oxydation d'alcools primaires, ou la déméthylation d'éthers méthylés ramifiés. JB˚van Beilen et al.; Journal of Bacteriology 187,n°1 (JAN05) 85-91 ont démonté le mécanisme de la spécificité malgré la difficulté à établir la structure de ces protéines membranaires. Ils ont utilisé des mutants capables d'hydroxyler des chaînes de plus de 13 C présentent une cavité plus grande du fait de la substitution d'un tryptophane par une sérine ou une cystéine chez Ps.putida ou Alcanivorax borkumensis (A, V, L ou I chez d'autres). Les déductions ont été vérifiées chez M. tuberculosi

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La vie des Sociétés 92. On élimine des millions de chiens et de chats

tous les ans, vu la surpopulation, et on ne manque donc pas d'occasions d'en avoir un si on veut, mais "mon" chat n'est pas "un" chat. La firme Genetic Savings and Clone de San Francisco a annoncé en Décembre avoir cloné un chaton (appelé Little Nicky) pour 50 000 dollars tirés de la poche d'une riche texane. C'est à la fois beaucoup (et cela va limiter la clientèle), et pas assez pour assurer un avenir radieux

aux compagnies de clonage. Il faudrait pouvoir descendre aux alentours de 10 000 dollars pour un texan. Pourtant une demi-douzaine de compagnies pense se lancer dans l'arène commerciale. Geneticas prétend en être capable alors qu'elle n'a encore annoncé aucun clonage pour l'instant. Mais le taux de réussite des transplantations d'embryons est très variable selon les animaux. Les estimations actuelles seraient de 30% pour les bovins, de 1 à 6% pour les


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porcs, de 5 à 10% pour les ovins (mais la qualité sanitaire n'est pas parfaite). Les chèvres présentent un taux de réussite de 3 à 7% , mais présentent moins d'anomalies que les moutons. Pour les chats on n'a pas encore assez de données pour donner des pourcentages sérieux. Dans le cas de Little Nicky, dont on parle tant, il a fallu 87 implantations. I Oransky; The Scientist 19 (31JAN05) 41-43.

Ce n'est pas le premier chat cloné, car la compagnie en a déjà cloné quatre autres pour se faire la main, mais c'est premier vendu.

Une autre stratégie consiste à stocker les ADNs, cellules et tissus, en attendant de faire cloner les animaux préférés. Le bénéfice réside dans le fait qu'on vous fait payer un loyer pour héberger les chers restes (et pas pour des centimes, 295 $ de mise initiale et 100 dollars par an pour un stockage de tissus dans l'azote liquide, 895$ initiaux plus 100$ par an ensuite pour cultiver les cellules de l'animal avant de les stocker) comme chez la compagnie texane Global Genetics and Biologicals et Genetic Savings and Clone. Cette dernière aurait plusieurs centaines de clients ayant choisi cette option. D'autres compagnies, comme Aurox de Westport, Conn., mettent au point les techniques adaptées. Un des points qui semble attirer l'attention est le clonage, non plus nucléaire, mais de chromatine issue de cellules donneuses après perméabilisation des membranes par la streptolysine. Aurox a vendu la licence de cette technique à plusieurs compagnies de clonage, dont Genetic Savings and Clone, avec une exclusivité pour le chat et une licence de recherche pour le chien. .

Pour le chien, c'est beaucoup plus difficile, apparemment, car aucun clonage ne semble avoir été réussi et la biologie de la reproduction chez ces animaux est encore beaucoup trop mal comprise. C'est cependant une partie du Saint Graal des cloneurs. Genetic Savings and Clone devrait, cependant, cloner 40 chats et trois à quatre chiens cette année. Mais si ces clonages focalisent l'attention du public, ce ne sont probablement pas les plus rentables. Il exister une incitation économique au clonage des bovins et des chevaux. Dans ce cas la valeur potentielle d'un clone est de plusieurs centaines de milliers de dollars.

On clone une vache environ tous les jours et les ovocytes (contrairement à ce qui se passe pour le chat) sont facilement accessibles et de bonne qualité. Hematech en récolte un bon millier par jour. Le transfert dans le tractus génital des mères porteuses est facile, alors que c'est une chirurgie relativement lourde chez la chatte. Résultat, le coût d'un clone tourne autour de 20 000 dollars.

Selon Viagen, le clonage des moutons et des chèvres, s'il est facile (???), n'est pas économiquement rentable. La firme préfère cloner des porcs, en sus des bovins.

Le problème est qu'il existe, aux Etats-Unis un moratoire sur la commercialisation des animaux clonés (de toute façon à 20 000 dollars pièce ce n'est pas rentable) et de leur descendants en boucherie, avant qu'on n'ait prouvé leur innocuité.

En ce qui concerne le cheval, le Jockey Club a mis le holà sur la participation de clones de cracks aux courses. De toute façon le clonage du cheval est

particulièrement difficile et il faudra amortir les recherches dans ce domaine.

D'autres approches sont à visées médicales et Hematech a mis au point une vache sans immunoglobulines bovines, mais où ces dernières ont été remplacées par des immunoglobulines humaines. Si tout ce projet aboutit de tels animaux clonés pourraient atteindre des prix pharamineux. La compagnie travaille sur la production d'anticorps contre cinq sérotypes de la toxine botulinique, sur le charbon et la vaccine (devinez qui paye?)..

Un autre secteur, mais plus problématique, est le clonage d'animaux en danger d'extinction. On ne connaît, en général, que peu de choses sur leur reproduction, il faut déjà être riche pour se lancer dans ce travail gratis et, à mon avis, cloner quelque chose qui est en danger n'est pas la meilleure façon d'enrichir la diversité génétique qui leur fait défaut.

Genetic Savings and Clone espère, cependant, cloner des félidés et canidés en voie d'extinction.

� �� 93. La caractérisation du "protéome" s'amplifie

progressivement, et le marché de l'identification des protéines en parallèle est donc en expansion. Les réseaux de protéines consistent en un jeu de protéines déposés sur une surface (planes ou de minibilles) traitée pour faciliter la fixation des sondes et leur stabilité. Le marché actuel de ces réseaux en représente encore que 154 millions de dollars parmi les 2,9 Milliards de dollars de la protéomique en général. Le nombre et la richesse de ces réseaux s'accroissent parallèlement. Mais le nombre de ces réseaux qui sont commercialisés est bien loin d'égaler celui des réseaux ADNs, car les réactifs différentiels (protéines ou anticorps réagissants) sont un facteur limitant. Leur contenu est encore bien limité par rapport à ces derniers. On en est à

La panoplie des fournisseurs s'accroît avec comme souvent deux étages, celui des producteurs de réactifs et d'outils qui sont commercialisés par plusieurs autres compagnies (OEM pour Original Equipment Manufacturer) TeleChem International en est un.

Les réseaux d'expression équivalent de ceux de transcription dans les réseaux ADNs également appelés réseaux de capture, les plus fréquents, utilisent usuellement des anticorps comme sondes pour quantifier la présence de protéines présentes dans un échantillon. On peut également utiliser comme sonde des aptamères.

Il existe également des réseaux de fonctions (ou d'interactions). Les sondes sont des protéines ou domaines de protéines qui servent à détecter directement de nouvelles interactions entre elles, avec des acides nucléiques ou avec des réactifs ou médicaments. Le problème réside dans la production en quantités suffisantes d'anticorps différents, d'autant que chaque modification post-traductionnelle va, en principe nécessiter un anticorps spécifique de cette modification. Un protéome massif couvrant tout le génome est encore hors de question.

La façon actuelle de tourner ces limitations consiste à construire des réseaux sur un thème biologique cohérent. Il existe cependant, une exception à cette stratégie, chez BD Biosciences-Clontech ou un réseau permet de détecter 500 protéines de fonctions très


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diverses visualisant des fonctions modifiées, quitte à prendre ensuite un réseau spécialisé pour confirmer. Pour l'instant ce sont les chercheurs qui sont intéressés par ces réseaux mais certains envisagent des réseaux à utilisations cliniques. Il existe, par ailleurs, un réseau d'Hypromatrix qui permet la localisation cellulaire d'une protéine en deux étapes avec un procédé qui ressemble aux techniques sandwich de l'immunologie.

Les réseaux de fonction utilisent comme sonde des protéines ou des fragments significatifs, souvent seulement un peptide, Mais Pepscan et JPT Peptide Technologies immobilisent plutôt des peptides au lieu de gros fragment de protéines. On réduit, ainsi, la complexité du côté d'un des deux partenaires.

Les deux approches donnent des informations nettement différentes.

Les réseaux PepStar™ de Pepscan contiennent des séquences connues pour être des substrats d'enzymes modificatrices des protéines (kinases, phosphatases, protéases) et permettent de caractériser la spécificité des enzymes. Quand il faut faire intervenir des conformations de protéines, il faut plutôt utiliser les protéines entières, ce que font ProteinOne et Procognia ou Invitrogen qui vérifient que leurs protéines ont bien la conformation correcte. Par exemple les protéines sont marquées par la biotine uniquement quand elles ont cette conformation correcte et permettent alors une fixation sur une plaque de verre couverte de streptavidine.

Si le protéome complet de l'homme n'est pas évident, un réseau de Saccharomyces cerevisiae de 4088 protéines différentes (c'est à dire les deux tiers du protéome complet) est disponible chez Invitrogen.

Mais certains chercheurs, poussés au début par la rareté des réseaux disponibles commercialement, se sont lancés dans des réseaux "maison" adaptés à leurs besoins.

Beaucoup de fabricants de réseaux sont capables de fournir ces réseaux, éventuellement avec des réactifs fournis par le client. Ces fabricants offrent souvent tous les services en aval, e qui peut être avantageux plutôt que de s'acheter toutes les machines (souvent rapidement périmées). JL Peirce; The Scientist 19 (31JAN05) 28-29

� �� 94. Bayer CropScience, la Max Planck Society et

sa filiale de valorisation Garching Innovation GmbH ainsi que Monsanto ont réglé leur différent de longue date sur la transformation par Agrobacterium. Bayer CropScience était le licencié exclusif de la Max Planck. Ces trois entités vont échanger des licences non exclusives dans des régions précisées du globe pour la construction et la vente de plantes transgéniques obtenues par cette méthode. La Max Planck Society pourra commercialiser sous une licence de Monsanto la technique pour les besoins de recherche. Quand on pense à tout l'argent qui a été dépensé pour obtenir ce résultat presque de bon sens!!! Joint Press Release (04FEB05)

� �� 95. Bayer CropScience et Cargill coopèrent dans

un projet de développement d'huiles de colza dépourvues d'acides gras trans, plus stables et moins saturés (acide oléique) sans recourir à une hydrogénation.

Le développement va porter sur la lignée hybride InVigor™ de Bayer CropScience et seront commercialisées aux Etats-Unis et au Canada par Cargill Specialty Canola Oils dès 2007.

Soja et colzas produisent 70% des 336 millions de tonnes d'huiles commercialisées dans le monde, et le marché croît de 3% par an. Le marché mondial de l'huile de colza représente environ 8 milliards de dollars US par an. Bayer CropScience Press Release (01FEB05).

� �� 94. L'U.S. Environmental Protection Agency (EPA)

a autorisé, en urgence, l'utilisation du fongicide Stratego™ (Trifloxystrobine + Propiconazole), après celle du Folicur™ (Tebuconazole), tous deux de Bayer CropScience, pour enrayer l'expansion rapide de la rouille asiatique du soja Phakopsora pachyrhizi, et qui se sont révélés efficaces au Brésil (jusqu'à quand ???). Bayer CropScience Press release (13JAN05).

� �� 95. Affymetrix va commercialiser huit réseaux

d'expression ADN concernant le chien, le macaque rhésus, Medicago truncatula, Brassica, la tomate, les Citrus, le peuplier et la canne à sucre. PRNewswire-FirstCall (17JAN05).

� �� 96. Monsanto a acquis la firme Seminis pour $1,4

milliard de dollars US en cash et couvrant les dettes , plus $125 millions payables fin 2007 en cas de bon déroulement de l'absorption. .

La société mexicaine Savia (anciennement Empresas La Moderna) qui avait acheté DNA Plant Technology et contrôlait, à l'époque, Asgrow Seed, Petoseed et Royal Sluis, les avaient regroupés dans Seminis. C'est actuellement une société produisant des semences de fruits et légumes. Elle produit plus de 3 500 variétés dans 150 pays. Monsanto Press Release (24JAN05).

� �� 97. Nexia Biotechnologies vend toutes ses activités

liées à la butyrylcholinestérase humaine (Protexia®) produite dans le lait de chèvres transgéniques à PharmAthene qui se consacre à des biothérapeutiques dans le domaine de la défense. Le développement avait été financé par le Department of Defense américain. Cette production dans le lait a permis d'en obtenir suffisamment alors que toutes les productions par des microorganismes recombinants avaient échoué. Nexia Press Release (06JAN05).

PharmAthene a développé, par ailleurs, deux produits contre l'anthrax, l'antitoxine ToxBlox™ et MDX-1303 (en collaboration avec Medarex) qui est un anticorps monoclonal humain à utiliser sur des patients déjà symptomatiques, qui sont en essai actuellement.

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Documents

Février 2005 n°225 · 2011-11-22 · Février 2005 n°225 Une version plus complète de ce bulletin est accessible sur le site de l'INRA . sous son nom dans : Information Scientifique