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La thématique générale de l’équipe est de comprendre la structuration de la diversité des micro-organismes en groupes de souches génomiquement cohérents.

Le but ultime de la systématique est d’arriver à une classification des espèces qui distingue des entités évolutives. Cependant, alors que le taxon de référence de la nomenclature, l’espèce, correspond à un concept largement accepté par la plupart des scientifiques lorsqu’il s’agit des Eucaryotes supérieurs (Le concept d’espèce biologique ou BSC, [Mayr E. Systematic and the origin of species, 1942, Columbia University Press]), il n’y a pas, à l’heure actuelle, de consensus pour un concept d’espèce chez les bactéries. En effet, l’espèce bactérienne est actuellement simplement définie d’une façon opérationnelle par l’hybridation ADN/ADN (Stackebrandt et al., Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2002, 52:1043-1047), mais aucun concept n’est pour l’instant associé à cette définition empirique. Néanmoins, chez les organismes à multiplication clonale comme les bactéries, les groupes génomiquement cohérents résultent vraisemblablement de sélections périodiques consécutives à l’adaptation à des niches écologiques spécifiques. Il en est probablement de même pour le niveau de diversité génomique arbitrairement choisi pour définir l’espèce bactérienne à laquelle il serait alors possible d’associer un concept d’espèce écologique .

Pour vérifier et illustrer la relation entre espèce génomique et écotype, notre projet comprend trois axes :

axes de recherche :

Axe 1 : faire évoluer la méthodologie de définition de l’espèce bactérienne.

Nous voulons proposer une méthodologie de définition de l’espèce bactérienne à la fois plus facile, plus accessible et plus automatisable que l’hybridation ADN/ADN en promouvant la MLSA (Multi-Locus Sequence Analysis) pour définir les espèces génomiques. Ce travail transversal à de nombreux laboratoires de bactériologie implique la collaboration avec des informaticiens (constitution et gestion de bases de données) et des bio-informaticiens (analyse des génomes, analyse phylogénétique).

Axe 2 : explorer le concept d’espèce bactérienne en étudiant les forces intervenant dans leur cohésion génomique

2-1) Effet du taux de mésappariemment sur l’isolement sexuel des espèces bactériennes

Le taux de mésappariemment génétique contrôle directement la recombinaison homologue donc la possibilité d’acquérir des gènes d’une manière non clonale chez les bactéries. Ce phénomène pourrait conduire à l’isolement sexuel des espèces bactériennes (i.e. moindre facilité des transferts de gènes "horizontaux" [HGT] entre bactéries appartenant à des espèces différentes). En effet, l’analyse des génomes bactériens a révélé l’existence de nombreux transferts de gènes entre les bactéries. Différentes barrières, telles que l’isolement sexuel, limitent ces échanges génétiques au sein des communautés bactériennes. Nous proposons de relier cette sexualité bactérienne au concept d’espèce chez ces microorganismes et d’étudier également l’importance de ces flux génétiques à différents niveaux phylogénétiques. La détermination de la nature et de la quantité du matériel génétique échangé constitue également une étape importante pour évaluation du rôle des transferts dans l’adaptation et l’évolution bactérienne. Cela doit permettre d’évaluer le rôle des transferts de gènes dans l’adaptation et la spéciation bactérienne.

2-2) Mise en évidence de l’individualisation des espèces génomiques en "écotypes"

Dans cet axe de recherche novateur et prospectif, nous tentons d’établir un lien entre les particularités génétiques des espèces bactériennes et leurs spécificités écologiques respectives (qui ont vraisemblablement conduit à leur individualisation en espèces génomiques distinctes). Ce travail implique :

i) la recherche des gènes "spécifiques d’espèce" (i.e. communs à tous les membres d’une espèce mais absents des espèces les plus apparentées) en utilisant des méthodes de génomique comparative (AFLP et multi-capteurs [="puces] à ADN),
ii) la mise en évidence de niches écologiques différentielles entre espèces apparentées (l’adapation différentielles aux plantes sera privilégiée puisque nos bactéries modèles (Ralstonia solanacearum et Agrobacterium tumefaciens) sont à la fois des bactéries telluriques, rhizosphériques et phytopathogènes).
iii) l’étude de l’expression différentielle des gènes "spécifiques d’espèce" in situ chez des plantes hôtes et non-hôtes,
iiii) l’étude génétique des gènes "spécifiques d’espèce" les plus importants.

Axe 3 : analyser la composition spécifique des microflores telluriques et rhizosphériques en termes de réseau d’interactions entre taxons.

Les connaissances issues de l’analyse des réseaux taxonomiques entre organismes supérieurs conduisent à penser que la mise en évidence de réseaux de relations entre taxons dans les microflores pourrait avoir également un impact déterminant sur notre conception du rapport entre espèces bactériennes. On pense notamment que cette approche est à même de révéler des phénomènes de synergie et d’antagonismes, de coopération ou d’exclusion entre espèces qui pourraient être utilisés, par exemple, pour diagnostiquer la qualité sanitaire d’un sol, son potentiel conductif ou suppresseur de maladies, etc .

Pour distinguer et quantifier simultanément et à haut-débit de nombreux taxons, on développe et utilise des multi-capteurs à ADN cmposés de sondes oligonucléotidiques courtes ciblant le gène ribosomique 16S. Cette approche nécessite non seulement des moyens techniques pour la fabrication et l’étalonnage des multi-capteurs à ADN à bas coût, mais également l’invention ou l’adaptation de méthodes d’exploration des données (data mining) pour modéliser et extraire l’information prédictive concernant les relations entre taxons au sein et entre communautés microbiennes.

bibliographie :