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* " The complete genome sequence of the Gram-positive bacterium
Bacillus subtilis " Nature, vol 390, 20 novembre 1997
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Bactérie du sol, non pathogène, Bacillus subtilis est un organisme de choix pour l'étude de la sécrétion protéique et un des outils génétiques les plus aisément manipulables avec la levure.
Une bactérie modèle
Bacillus subtilis est un excellent modèle pour l'étude
de bactéries pathogènes, telles que, Staphylococcus aureus,
Streptococcus pneumoniae, Bacillus anthracis, responsable
de la maladie du charbon, Bacillus cereus, à l'origine d'infections
alimentaires ou encore Listeria monocytogenes.
Quelles sont les stratégies génétiques qu'utilisent
ces bactéries pour provoquer des maladies ? Comment se multiplient-elles
? Peuvent-elles transférer des gènes entre elles ? Comment
combattre une bactérie pathogène au sein d'un organisme infecté
?
Une meilleure connaissance des génomes permettra de répondre
à beaucoup de ces questions.
Une source d'enzymes pour l'industrie
L'industrie s'intéresse aussi à Bacillus subtilis.
Elle est en effet source d'enzymes industrielles : amylases, utilisées
dans l'industrie du pain ; protéases et cellulases, dans l'industrie
des détergents.
La variété natto de Bacillus subtilis sert au
Japon à fabriquer le Natto, un plat traditionnel à base de
soja fermenté.
Sa capacité à produire des antibiotiques, comme la bacitracine,
pour les maux de gorge, en fait un organisme d'intérêt également
pour l'industrie pharmaceutique.
Un exemple d'adaptation
Bacillus subtilis est une bactérie qui forme des spores
capables de survivre dans des conditions extrêmes, révélant
une adaptation très ancienne.
Sur la centaine de gènes qui interviennent dans la sporulation, la
plupart sont déjà connus. Même survie remarquable, à
des conditions encore plus extrêmes, pour les archébactéries.
En comparant les génomes de ces micro-organismes, les étapes
de l'adaptation et de l'évolution seront mieux comprises.
Depuis deux ans les génomes d'une dizaine de micro-organismes
ont été séquencés :
E. coli, la levure Saccharomyces cerevisiae et aussi, Haemophilus
influenzae, Mycoplasma genitalium, M. pneumoniae, Helicobacter
pylori, Synechocystis PCC6803
(une cyanobactérie), Methanococcus jannaschii, Archaeoglobus
fulgidus (des archébactéries) et Bacillus subtilis.
Aujourd'hui dans le monde, les génomes d'une quarantaine de micro-organismes
sont en cours de séquençage.
Plus faciles à étudier du fait de leur taille réduite,
présentant souvent un intérêt industriel et médical,
les génomes des petits organismes apportent aussi quantité
d'informations biologiques extrapolables en partie au génome humain.
28 laboratoires européens et 7 laboratoires japonais mobilisés
Le projet de séquençage de Bacillus subtilis, financé par la Commission Européenne, a débuté en septembre 1990 pour s'achever en avril 1997. En tout, vingt huit laboratoires dans six pays d'Europe y ont contribué ainsi que sept laboratoires japonais, deux américains et un coréen.
Coordonnés par Frank KUNST ( Unité de Biochimie Microbienne - Institut Pasteur/CNRS) et Antoine DANCHIN ( Unité de Régulation de l'Expression Génétique - Institut Pasteur/CNRS ), ces laboratoires dont quatre sont situés en France* ont tous été chargés d'une partie du séquençage. Les laboratoires français ont déterminé 22% de la séquence totale.
Les laboratoires japonais ont été coordonnés par
N. OGASAWARA et
H. YOSHIKAWA, dans le cadre du programme "Japonese Human Genome".
Des industriels, regroupés dans une plate-forme appelée "Bacillus subtilis industrial platform" (BACIP), ont également soutenu ce travail (liste en annexe). Des brevets concernant une cinquantaine de gènes sont en cours de dépôt.
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* Institut Pasteur / Unité de Biochimie Microbienne - Unité
de Régulation de l'Expression Génétique - Paris
* INRA / Unité de Génétique Microbienne - Jouy-en-Josas
* CNRS / Laboratoire de Chimie Microbienne - Marseille
Institut de Génétique et Microbiologie - Université
Paris XI - Orsay
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Un texte de plus de 4 millions de lettres
Les 4 214 800 lettres qui composent le génome de Bacillus subtilis sont désormais connues. La connaissance de ce texte a déjà permis de localiser plusieurs gènes impliqués dans la production d'antibiotiques potentiellement nouveaux, de découvrir dix virus bactériens (bactériophages) intégrés dont certains gènes peuvent conférer à la bactérie une résistance à des composés toxiques, comme les métaux lourds, par exemple.
Le texte déchiffré va devoir être lu et compris.
Plusieurs années seront encore nécessaires à l'analyse
de l'information contenue dans ce texte génomique.
Sur un total de 4 000 protéines produites par Bacillus subtilis,
1 500 ont une fonction totalement inconnue.
La Commission Européenne a lancé un projet pour l'analyse systématique de la fonction de ces gènes, coordonné par Dusko EHRLICH (Chef du Département de Microbiologie - INRA - Jouy-en-Josas). Dix-huit laboratoires européens, dont six français, sont impliqués dans ce programme. Un projet analogue a aussi démarré au Japon.
Un autre moyen d'avoir accès à la fonction des gènes inconnus repose sur l'exploration informatique du génome ou analyse in silico : la mise au point, en cours, de programmes informatiques très sophistiqués, permettant de comparer les génomes des bactéries, devrait compléter les études expérimentales développées à l'aide de la génétique moléculaire.
Connaître la fonction de ces gènes apportera des informations précieuses pour la compréhension de la vie microbienne, du fonctionnement de certains gènes d'organismes supérieurs, dont l'homme et de l'évolution, en général.
- Antoine DANCHIN, chef de l'Unité Régulation de
l'Expression Génétique - CNRS / Institut Pasteur. Tél
: 01.45.68.84.42
- Frank KUNST, Unité de Biochimie Microbienne - CNRS / Institut
Pasteur.
Tél : 01.45.68.88.69
- Dusko EHRLICH, Chef du Département de Microbiologie - INRA.
Tél : 01.34.65.25.11
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