Patrick Forterre

 

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Prof. Patrick Forterre

Chef d’unité

Directeur du département de Microbiologie

Unité de Biologie Moléculaire du Gène chez les Extrêmophiles

Institut Pasteur, 25 rue Dr. Roux

75724 Paris cedex 15 France

  

patrick.forterre@pasteur.fr

 (33) 01-45-68-87-91

 

PRESENTATION SYNTHETIQUE DE MON ACTIVITE SCIENTIFIQUE

 

Les principaux mécanismes moléculaires qui sont à la base du fonctionnement des êtres vivants ont été défrichés, dans leurs grandes lignes, entre 1950 et 1970. La biologie moléculaire est alors entrée dans une phase qui est restée longtemps purement descriptive. A partir des années 80, un certain nombre de biologistes ont toutefois commencé à introduire la problématique évolutive en biologie moléculaire. J’ai essayé de jouer un rôle actif dans cette démarche, en m’intéressant à l’évolution des mécanismes qui permettent de reproduire et de conserver l’intégrité du matériel génétique. Dans cette optique, j’ai choisi d’étudier ces mécanismes chez les archéobactéries. Ces microbes représentent l’un des trois grands groupes d’êtres vivants sur terre, au côté des bactéries classiques et des eucaryotes (organismes dont les cellules possèdent un noyau). Je me suis particulièrement intéressé aux archéobactéries hyperthermophiles, qui sont les seuls organismes capables de vivre à des températures supérieures à 95°C. Leur étude soulève, en effet, des questions passionnantes supplémentaires : comment leur ADN peut-il fonctionner à de telles températures ? Existe-t-il un lien entre une possible origine chaude de la vie et celle des hyperthermophiles ?

J’ai introduit l’étude des archéobactéries en France, en 1983, et j’ai pu monter ma propre équipe de recherche, en 1989, à l’Université Paris-Sud. Nos travaux ont montré qu’il était possible, en étudiant ces microorganismes, de réaliser des découvertes de portée très générale. Nous avons découvert chez les archéobactéries plusieurs nouvelles familles d’enzymes dont l’existence n’avait jamais été soupconnée auparavant. L’une d’entre elles, la gyrase inverse, s’est révélée être l’unique protéine spécifique des hyperthermophiles.  Elle a la capacité d’augmenter la torsion de la double-hélice d’ADN, ce qui rend plus difficile la séparation des deux brins à haute température. Son étude suggère une origine “ récente ” des archéobactéries hyperthermophiles, en contradiction avec l’idée souvent répandue de leur caractère primitif (voir définition des archéobactéries dans le Larousse).

En 1997, l’étude d’une autre enzyme capable de modifier la topologie de l’ADN chez les Archéobactéries nous a permis d’identifier la protéine qui déclenche la recombinaison des chromosomes paternels et maternels au moment de la méiose chez les eucaryotes. Curieusement, les archéobactéries sont en fait plus proches de nous, au niveau moléculaire, que les bactéries classiques, ce qui peut conduire à des observations applicables en biologie humaine.

En 2002, nous avons découvert que la thymidine (l’une des quatre bases de l’ADN) pouvait être introduite dans l’ADN par deux mécanismes différents, catalysé par deux enzymes non apparentées. La lettre T de l’ADN a donc été "inventée" deux fois indépendamment au cours de l’évolution. La nouvelle enzyme, que nous avons identifié chez les archéobactéries, est absente chez l’homme ; par contre, elle est présente et indispensable à la survie de nombreuses bactéries pathogènes. Une interrogation, au départ purement académique, nous a ainsi mis sur la piste d’une nouvelle cible pour la recherche d’antibiotiques.

En parallèle à la direction de mon équipe, j’ai développé des recherches plus personnelles sur diverses questions ayant trait à l’évolution, en essayant de remettre en cause un certain nombre d’idées reçues, et en proposant de nouvelles hypothèses afin de stimuler les débats sur les premières étapes de l’histoire de la vie sur terre. J’ai organisé des colloques internationaux pluridisciplinaires pour discuter de la nature du dernier ancêtre commun à tous les êtres vivants (LUCA), ou encore de l’origine et de l’évolution des virus. Nos travaux sur les relations de parentés entre protéines virales et cellulaires impliquées dans la synthèse de l’ADN suggèrent en effet que les virus ont joué un rôle très important dans l’origine et évolution des génomes cellulaires. J’ai proposé en particulier l’hypothèse selon laquelle l’ADN serait apparu chez les virus avant de remplacer l’ARN comme matériel génétique cellulaire.

Tout en animant les recherches au sein de mon équipe, j’ai participé à la structuration de la biologie sur le site Orsay/Gif-sur-Yvette en créant un IFR dédié aux nouvelles approches de biologie à grande échelle. Mon expérience dans ce domaine vient d’une collaboration menée avec le Génoscope d’Evry sur le séquençage de génomes de trois archéobactéries. Je participe également à l’intégration des recherches menées en France sur les microbes “ extrêmophiles ” dans une approche pluridisciplinaire, en co-dirigeant le programme interdépartemental du CNRS, Géomicrobiologie des environnements extrêmes. L’année dernière, j’ai accepté de prendre la direction du Département de Microbiologie Fondamentale et Médicale à l’Institut Pasteur, ce qui va me permettre de mettre en place dans cet Institut un nouveau groupe de recherche sur les archéobactéries et leurs virus.

 

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Mis à jour le 28/10/2014

Contact

Unité de Biologie Moléculaire du Gène chez les Extrêmophiles (BMGE)

Bâtiment Fernbach 3eme étage

Institut Pasteur, 25 rue Dr. Roux

75724 Paris cedex 15 France

 

Secrétaire:

Ana Cova

ana.cova-rodrigues@pasteur.fr

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