Septembre 2001 n°187
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Les Productions animalesLes génomes 61. Des duplications globales de génomes ont peut-être entraîné les grandes révolutions de l'évolution, comme multicellularité, symétrie bilatérale et apparition des Vertébrés. Les controverses sur ce sujet portent sur le fait que la synchronie de duplications avec les conséquences est loin d'être précise, et les arbres phylogénétiques ne permettent pas bien de placer ces duplications globales. Une de celles qui fait l'objet d'un certain consensus est celle qui aurait donné les actinoptérygiens (poissons à arêtes osseuses). La connaissance des génomes de Danio rerio et Oryzias latipes ont permis de travailler cette hypothèse. JS Taylor et al.; Trends in Genetics 17 (JUN01) 299 301. Ces deux poissons possèdent, par exemple, sept groupes de gènes Hox, alors que les mammifères n'en possèdent que quatre, et, de façon plus générale, on a identifié pour beaucoup de gènes de mammifères deux co-orthologues (gènes homologues dans une autre espèce). Les duplications de génomes entraînent, selon les théories actuelles, une répression ("silencing") réciproque qui a été récemment renommée "résolution divergente" et qui entraîne elle-même, la spéciation. La perte diffférentielle de gènes dupliqués dans des populations isolées (allopatriques), les isole génétiquement, même quand elles viennent à se rassembler en un lieu. Le doublement crée une réserve de gènes qui peuvent aquérir une autre fonction, et ceci de façon massive et non occasionnelles à l'occasion de duplications localisées. La plupart des gènes dupliqués sont, cependant, inutiles et leur perte ou la répression de leur expression est le sort le plus probable. C'est le cas chez les Salmonidés où à partir d'une tétraploïdisation initiale ont assiste à une diploïdisation progressive des génomes, mais de façon différente dans les diverses espèces. Les Salmonidés présentent au moins 70 espèces alors que la branche voisine des Osméridés (Eperlans) diploïdes n'en possède que 10. Les poissons Catostomidés (poissons brouteurs des fonds des eaux douces) ont, apparemment, surtout utilisé le silencing, car on observe le plus d'espèces chez les clades où le silencing est le plus fort. Les esturgeons sont des animaux intéressants de ce point de vue, car il existe probablement plusieurs niveaux de ploïdie chez ces poissons. A Ludwig et al.; Genetics 158 (JUL01) 1203-1215. Il existe des espèces fonctionnellement diploïdes à environ 120 chromosomes, tétraploïdes à environ 250 chromosomes, et même octaploïdes à environ 500 chromosomes!!! Autant dire qu'il y a bien des controverses sur ces nombres de ces microchromosomes. Un groupe associant des chercheurs allemands de Berlin et Göttingen, américains de Davis et russes de Vladivostock a étudié les microsatellites de 962 individus de 20 espèces d'esturgeons (des genres Acipenser, Huso et Scaphirhynchus), et a essayé d'établir le nombre d'allèles à un même locus qui est une indication de la ploïdie. La phylogénie a été établie, classiquement, avec le gène mitochondrial du cytochrome b. La polyploïdisation a probablement eu lieu plusieurs fois. Le processus de diploïdisation fonctionnelle semble achevé chez les espèces à 120 chromosomes, mais on ne sait pas si elles ne sont pas structuralement tétraploïdes, la discussion portant sur l'assignation des organisateurs nucléolaires. Les espèces à ~250 et ~500 chromosomes sont d'origine plus récente que celles à 120 chromosomes. Le "silencing", les réarrangements chromosomiques et les évènements de transposition ont contribué fortement à la structure du génome. L'analyse confirme au passage la division entre deux grands ensembles d'espèces, l'un atlantique et l'autre pacifique.
La transformation des cellules animales 63. Les vecteurs AAV (Adeno-Associated Virus) recombinants sont capables de transduire les hépatocytes de façon durable. On les retrouve sous forme intégrée dans le génome cellulaire, mais aussi libre. Ce sont surtout les formes libres qui sont responsables de l'expression des transgènes. H Nakai et al.; Journal of Virology 75, n°15 (AUG01) 6969-6976. 64. Les vecteurs adénoviraux, malgré leur efficacité, souffrent, comme on le sait, d'un certain nombre de défauts. Parmi ceux-ci, il faut citer leur manque de spécificité, tout en étant incapables de transformer certaines cibles intéressantes comme les cellules T naïves. La modification des protéines du virion a été réalisée pour permettre un ciblage plus précis (voir le Bulletin de Mars). La fibre du virion émerge des pentons (vertex ou sommets de la capside) et elle est terminée par un bouton trimérique qui reconnait les récepteurs du virus. Une analyse systématique, par exhibition sur phage, des boutons terminaux modifiés a, cette fois, été utilisée pour déterminer celle des modifications aboutissant à une reconnaissance de la cible. Il est cependant difficile d'utiliser cette technique car l'exigence d'une structure trimérique de la fibre et du bouton pour la conformation fonctionnelle est facilement altérée de sorte que seules de petites insertions sont tolérées. A Pereboev et al.; Journal of Virology 75, n°15 (AUG01) 7107-7113. On peut également enlever le bouton terminal et remplacer ce bouton et les dernières quinze répétitions de la fibre par un motif adéquat. MK.Magnusson et al.; Journal of Virology 75, n°16 (AUG01) 7280-7289. Ces derniers ont utilisé le motif RGD (Arg-Gly-Asp) permettant de lier les intégrines. Celà a permis d'infecter des cellules qui ne possèdent pas le récepteur classique CAR (Coxsackie and Adenovirus Receptor) des adénovirus normaux. Il a cependant fallu choisir un motif préservant la structure trimérique. C'est un peu ce qu'avait déjà fait VW van Beusechem et al.; Gene Therapy 7 (NOV00) 1940-1946. L'expression des gènes 65. Chez les mammifères, la fécondation donne un embryon unicellulaire doté des deux pronuclei haploides. Chacun des pronuclei subit une réplication de l'ADN avant d'entrer dans sa première mitose qui distribuera deux noyaux diploïdes dans chacune des deux premières cellules de l'embryon. Les messagers hérités de la mère sont exprimés continuellement dans l'embryon unicellulaire, mais l'horloge zygotique déclenche l'expression des gènes zygotiques (zygotic gene activation ou ZGA) de façon dépendante du temps après fécondation correspondant au stade deux cellules (32h post-fécondation chez la souris) mais indépendamment du stade (on peut le perturber en inhibant la réplication de l'ADN). L'analyse des régulations transcriptionnelles à ce stade doit beaucoup à l'utilisation de plasmides injectés, dont on suit l'expression d'un gène marqueur. On peut injecter ces plasmides dans l'un ou l'autre des pronuclei. La répression des gènes zygotiques au niveau des promoteurs est levée au stade deux cellules, par l'apparition de la fonction "enhancer". Ces derniers interviennent par un mécanisme qui est indépendant de la boîte TATA des promoteurs aux débuts du développement embryonnaire, pour passer à un mode impliquant cette séquence lors des différenciations cellulaires. Les enhancers exigent manifestement des cofacteurs pour une activité optimale et ceux-ci ne sont manifestement pas présents avant l'activation zygotique. L'injection d'un plasmide pouvant exprimer une luciférase montre que la co-injection des histones, dans une proportion définie, reconstitue la répression du gène marqueur puis, sa dérepression par des enhancers dans des pronuclei mâles, phnéomène dépendant de l'acétylation des histones co-injectées. L'expérience indique que l'entrée en action des enhancers dépend de la réorganisation de la chromatine réprimant l'expression des gènes, lors du passage du stade unicellulaire à l'embryon à deux cellules. L Rastelli et al.; Molecular & Cellular Biology 21, n°16 (AUG01) 5531-5540 Le développement 67. La reconstitution de l'activité kinase associée à la cycline D1 (voir §1) permet à des cellules ayant subi la différenciation terminale de reprendre le cycle mitotique. L Latella et al.; Molecular & Cellular Biology 21, n°16 (AUG01) 5631-5643. Les auteurs ont utilisé le système musculaire au stade myotubes. Il existe, dans ce cas, un blocage en G1. Ils montrent que la surexpression de la cycline E et de la kinase cdk2 dans les myotubes induit une phosphorylation de pRb (protéine du rétinoblastome, voir le Bulletin de Janvier) mais ne réactive pas la synthèse d'ADN. Par contre l'expression forcée de la cycline D1 et de cdk4 restaure l'activité kinase et un redémarrage du cycle. Cette reprise du cycle va de pair, comme prévu, avec la répression des gènes de différenciation. 68. Le gène Polycomb Ezh2 de la souris est indispensable aux débuts du développement embryonnaire. Ce type de gènes (Pc-G) est supposé réguler les gènes sélecteurs homéotiques. Les protéines Polycomb partagent une séquence d'une cinquantaine d'amino-acides (chromodomaine) se liant à la chromatine, et participent à la répression de gènes par le biais de cette association. Le gène Enhancer of zeste [E(z)] est l'un des gènes de ce groupe le mieux conservé au cours de l'évolution. Les protéines de cette famille E(Z) contiennent un domaine particulier, SET, associé avec une activité histone méthyltransférase (HMTase). Ezh2, chez les mammifères, participe à un complexe histone désacetylase. L'inactivation du gène de cette protéine entraine un arrêt du développement avant l'implantation, ou au moment de la gastrulation. Ezh2 est normalement surexprimé lors de la fécondation et reste exprimé à un niveau élevé au moment de l'implantation. Il est donc associé aux deux gènes eed et YY1, qui sont les seuls gènes du groupe Pc-G intervenant au cours de la phase précoce du développement. D O'Carroll et al.; Molecular & Cellular Biology 21, n°13 (JUL01) 4330-4336. 69. La superfamille TGFß (Transforming Growth Factor ß) de cytokines joue des rôles de signalisation dans toutes sortes de mécanisme cellulaires. Elle comprend les TGFß et les BMPs (Bone Morphogenetic Proteins, ayant bien d'autres rôles que la formation de l'os). Dans le cas de TGFß proprement dit, il y a fixation sur un récepteur à kinase de type II (TßRII). Le récepteur type I (TßRI), qui a également une activité kinase, est alors recruté et phosphorylé par TßRII. La propagation du signal est alors assurée par les Smads 1, 2, 3, 5 et 8 (R-Smads) et le médiateur commun Smad 4. Les Smads 6 et 7 jouent un rôle inhibiteur. TßRI phosphoryle les R-Smads Smads 2 et 3 qui ont été recrutés après dimérisation du récepteur, tandis que les Smads 1, 5 et 8 sont commandées par les récepteurs des BMPs. Tous se dimérisent avec le médiateur Smad4 et sont envoyés dans le noyau. La protéine SARA (Smad Anchor for Receptor Activation), aide au recrutement de Smad2 et -3 (voir le bulletin de Septembre 1999) en localisant de façon adéquate les acteurs grâce à un domaine fixant les lipides et permet la phosphorylation de Smad 2/3, après quoi le complexe se disjoint. On vient de montrer que Disabled-2 (Dab2) intervient comme adaptateur en couplant les récepteurs TßR à Smad 2/3. Ce couplage résulte de l'association du domaine N-terminal liant la phosphotyrosine de Dab2 au domaine MH2 de Smad2. BA Hocevar et al.; The EMBO Journal 20 (01JUN01) 2789-2801. 70. Les acides gras polyinsaturés (PUFAs) sont à la fois des composants structuraux et des précurseurs de signaux cellulaires. On attribue généralement leur origine à une désaturation d'acides gras saturés, et il existe une abondante littérature sur le sujet. Des chercheurs de Omega Tech montrent qu'il existe une voie de synthèse parallèle sans passer par les acides gras saturés. Elle utilise des polycétides synthases (des enzymee surtout connues dans la production des antibiotiques). Les enzymes de ce type associées à des isomérases doivent être surtout actives chez des organismes eu- et procaryotes marins de régions froides. JG Metz et al.; Science 293 (13JUL01) 290-293. 71 Des porcs transgéniques exprimant une phytase dans leur salive excrétent beaucoup moins de phosphore. C'est ce qu'indiquent des chercheurs canadiens. SP Golovan et al.; Nature Biotechnology 18 (AUG01) 741-745. Le Système Immunitaire 72. IL-7 est indispensable à la prolifération et la survie des cellules T naïves. JC Tan et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 98 (17JUL01) 8732-8737. Quand les cellules T sont trop rares on assiste à une relance de la prolifération des cellules T naïves (CD8+) au contact de ligands peptidiques associés aux molécules du MHC du "soi" (self-MHC). C'est ce mécanisme qui exige IL-7. 73. Les plasmocytes sont les cellules B ayant subi la différenciation complète en productrices d'anticorps circulants. On vient de montrer que cette différenciation terminale nécessite l'activité du gène XBP-1. La protéine XBP-1 est un activateur de transcription qui agit sur une séquence ADN spéciale appelée X-box et active l'expression des gènes qui en possèdent dans leur région régulatrice. AM Reimold et al.; Nature 412 (19JUL01) 300-307. La démonstration n'est pas facile, car les souris déficientes pour ce gène meurent à la naissance. Il a donc fallu utiliser des chimères génétiques spéciales de souris. XBP-1 n'est pas nécessaire à l'activation des cellules B ou à l'endoctrinement par les cellules T dans les centres germinaux. Elle est nécessaire au passage au stade de la production des anticorps. Voir également le commentaire de K Calame ; p. 289-290. Les Vaccins 75 Le numéro du 13 Juillet de Science est, en partie, consacré à l'immunologie fondamentale à visées vaccinales. Tout ces articles sont très intelligibles, ce qui n'est pas toujours le cas en immunologie. Le système immunitaire utilise trois mécanismes essentiels pour protéger l'organisme contre les infections. Le premier est d'engendrer des lymphocytes B effecteurs, comme les lymphocytes produisant les anticorps circulants (plasmocytes), les cellules T helpers (auxiliaires), sécrétant les cytokines stimulant les autres cellules immunitaires en exprimant le ligand du récepteur CD40, et les lymphocytes T cytotoxiques (CTLs) qui tuent les cellules exhibant un marqueur d'infection. Le second est la mémoire immunitaire, c'est à dire la capacité à engendrer rapidement les effecteurs quand l'antigène apparaît. Le troisième est d'entretenir une défense de longue haleine dans le cas des infections chroniques. L'article de RN Germain; p.240-245, discute de l'aspect "système" des défenses immunitaires. Ce point de vue "ingéniérie" pourrait amener à des approches conceptuellement différentes de celles qui sont actuellement envisagées, permettant de faire "tourner" le système immunitaire dans le sens souhaité. Il envisage les évènements stochastiques, les amplifications brutales des populations et les rétroactions, la dispersion spatiale des interactions cellualires comme autant de points où l'on pourrait intervenir. Le système immunitaire adaptatif comporte deux phases dans sa mise en œuvre. La première est indépendante de la présence d'un antigène. C'est la constitution d'un vaste répertoire non dirigé contre un antigène donné, mais conférant une capacité à en reconnaître une énorme collection, grâce à des récepteurs clonaux accumulés au hasard. La seconde est antigène-dépendante et permet la prolifération, puis la différenciation des cellules ayant reconnu un antigène donné. Ce développement des cellules B continue indéfiniment au cours de la vie, mais celui des cellules T est limité par la disparition du thymus. Tout ceci suppose la constitution d'une réserve de lymphocytes prêts à réagir surtout dans le cas des cellules T. La notion de mémoire immunitaire est admise, mais pas connue dans ses détails. Elle est pourtant à la base de tout le fonctionnement du système immunitaire en tant que défense. J Sprent et al.; p.245-248, soulignent que la prolifération et la mort des cellules T est strictement régulée. La reconnaissance d'un antigène par des cellules T naïves provoque leur transformation en cellules effectrices mais, après la disparition du stimulus, elles vont être éliminées, sauf une petite fraction qui va survivre et donner les cellules mémoires. Ce sont les mécanismes régulant probablement cette alternative qui sont discutés. Le même problème est abordé par DT Fearon et al.; p.248-250 à propos des cellules B (mais également des cellules T). On sait que le centre germinal contient un sous-groupe de cellules B capable de jouer le rôle de cellules souches des cellules B. Leur différenciation est, en effet, bloquée par le répresseur BCL6. Il est vraisemblable qu'un autre répresseur intervient sur les cellules activées par l'antigène, laissant donc des cellules souches mémoire en état d'alerte. En cas de réapparition d'un antigène, les cellules "mémoire" B rétablissent une centre germinatif et subissent une vingtaine de réplications.
Quand un microbe apparait dans l'organisme, le système immunitaire doit décoder s'il faut réagir ou pas (cas par exemple de la flore intestinale, voir le Bulletin de Juin). Ensuite comment réagir et avec quels moyens. La réponse à un microbe intracellulaire fait intervenir la différenciation des cellules Th (T helpers) CD4+ en cellules Th1 qui vont sécréter l'interféron- (IFN-). Dans le cas de parasites extracellulaires comme les vers, ce sont des cellules Th2 qui vont se différencier et produire des cytokines (interleukine-4, -5 et -10) qui stimulent la destruction de ces indésirables par les immunoglobulines E et l'action des éosinophiles. Une réponse malencontreuse est à éviter. Ainsi deux réponses sont possibles à la mycobactérie de la lèpre, nodulaire ou lépromateuse. Elles dépendent d'une réponse protectrice de type Th1 ou léthale de Th2. Les choix sont faits, non pas par les effecteurs, cellules B et T, mais par les cellules dendritiques en fonction de la nature du pathogène. Ces dernières patrouillent à la périphérie, spécialement aux points d'entrée potentiels des microbes. Il en existe manifestement plusieurs sous-groupes, sans que l'on sache bien comment ils se constituent. Ils font probablement partie du système au sens où RN Germain; p.240-245 envisage les défenses immunitaires, et devraient avoir un impact sur les techniques de vaccination.
Maxygen fait intervenir sa technique de "DNA shuffling" dans une évolution dirigée des protéines pour concevoir de nouveaux vaccins, financée par la DARPA américaine. L'idée de base est que les antigènes n'ont jamais été sélectionnés au cours de l'évolution pour stimuler les défenses immunitaires, au contraire. On peut donc "travailler" des antigènes naturels ou synthétiques pour accroître leur efficacité, tout en gardant la spécificité souhaitée. C'est ce que l'on a fait pour les enzymes où l'amélioration de l'efficacité (pour l'homme) n'a pas de raison d'être sélectionnée au cours de l'évolution, c'est théoriquement déjà fait, et l'enzyme est adaptée à ce qu'exige la cellule. 76. L'immunisation contre la toxine LF (Lethal Factor) du charbon (Bacillus anthracis) peut être réalisée par vaccination ADN avec un plasmide codant cette protéine et injecté par le procédé biolistique sur des microbilles d'or. BM Price et al.; Infection and Immunity 69 (JUL01) 4509-4515.
Les Pathogènes 77. La tremblante est déclarée dans une cinquantaine d'élevages français sur 40 000 tous les ans, particulièrement dans les Pyrénées Atlantiques en 2000. La race Manech à tête rousse et la Vendéenne y sont très sensibles. La sélection des variants de résistance est en cours pour la Manech.dans deux troupeaux depuis 1999, la fréquence de la résistance a été augmentée de 30 % à 65 %. Il en est de même pour d'autres races. Cependant l'évolution à l'échelle de la race, sera plus lente que pour les troupeaux déjà touchés par la maladie. La France Agricole (20JUL01). 78.### La propagation du prion [PSI+], isoforme du release factor Sup35, exige des niveaux intermédiaires de la chaperone Hsp104 (voir le Bulletin de Janvier). L'inactivation de Hsp104 entraîne la disparition du prion. Des chercheurs d'Atlanta ont joué sur le niveau de Hsp104, par délétion ou en rendant plus ou moins efficace le promoteur de son gène ou en surexprimant une forme ATPase-.
80. Les séquences complètes et annotées de deux souches de Staphylococcus aureus ont été publiées par des chercheurs japonais (M Kuroda et al.; Lancet 357 (21APR01) 1225 1240). Ces deux souches sont, l'une résistante à la méthicilline, avec un génome de 2,8 Mb, et l'autre à la vancomycine, avec un génome de 2,9 Mb. L'article souligne la multiplicité des îlots de virulence, notamment ceux de superantigènes (sites de fixation sur les anticorps dans des sites extérieurs à ceux utilisés par la reconnaissance spécifique, mais causant des dégâts immunitaires). Des traces de transferts latéraux multiples à partir d'espèces différentes ont été observées. Une curiosité est l'utilisation de seulement 2 facteurs de transcription contre plus de 20 chez Bacillus subtilis. Curieusement, également, c'est le génome de Lactococcus lactis qui est, parmi les génomes actuellement séquencés, le plus proche. D'autres séquences sont en chantier, notamment au TIGR avec la souche COL, au Sanger Centre avec des souches également résistantes à des antibiotiques, ainsi qu'à l'University of Oklahoma avec la souche classique de laboratoire 8325. La comparaison de toutes ces souches d'origines différentes devrait apporter des renseignements sur l'acquisition des résistances. La comparaison des génomes de Lactococcus lactis (génome de 2,4 Mb) par le Genoscope (voir le Bulletin de Juin) et d'une souche M1 de Streptococcus pyogenes de groupe A (génome de 1,8 Mb), parent proche mais pathogène avec de multiples maladies associées, par l'University of Oklahoma (JJ Ferretti et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 98 (10APR01) 4658-4663) devraient également donner lieu à des comparaisons intéressantes. D'autres souches de cette dernière bactérie sont, d'ailleurs, en cours de séquençage au Sanger Centre. Voir le commentaire de M Sebaihia et al.; Trends in Microbiology 9 (JUL01) 309. 81. ### Un microréseau ADN représentatif de plus de 90% du génome de Staphylococcus aureus a été utilisé pour caractériser la diversité génomique parmi 36 souches de lignées clonales divergentes, y compris des souches résistantes à la méthiciline et celles responsable du syndrome du choc toxique. Cette bactérie est responsable de nombreuses infections humaines, mais aussi de mammites chez les bovins et ovins On a repéré 18 grandes régions présentant des différences. Dix d'entre elles codent des facteurs de virulence ou des protéines permettant de résister à des antibiotiques voir le §80. Les transferts horizontaux ont joué un grand rôle dans cette variabilité. Le gène mec a été transféré au moins cinq fois dans divers sites chromosomiques. 82. Des chercheurs hollandais ont constaté l'acquisition, sous leurs yeux, d'une résistance par Staphylococcus aureus. La bactérie infectant un jeune enfant isolé bactériologiquement a viré à la résistance, avec l'acquisition d'un ADN de 40 kb porteur du gène mecA, de résistance à la méthicilline. Trends in Microbiology 9 (JUL01) 313. 83. Les mutants d'une souche virulente et de la souche atténuée vaccinale S19 de Brucella abortus dépourvus de ß-1,2-cyclique glucane synthétase (mutants cgs) présentent une sensibilité accrue aux surfactants, ce qui suggère des altérations de surface. Ils ont également une virulence réduite chez la souris, et une multiplication défective dans les cellules HeLa. La souche vaccinale est éliminée beaucoup plus rapidement de la rate. Tout indique que ces mutants n'induisent que la réponse Th1. G Briones et al.; Infection and Immunity 69 (JUL01) 4528-4535. 85. Les virus "enveloppés" font interagir leur capside avec des zones particulières de la membrane plasmique ou de membranes intracellulaires. Le site d'enveloppement dépend du virus et plus particulièrement du ciblage des protéines d'enveloppe. Ainsi dans des cellules épithéliales polarisées, l'hémaglutinine et la neuraminidase du virus de la grippe se rassemblent sur la face apicale, alors que la glycoprotéine G du virus de la stomatite vésiculeuse se localise sur la parti baso-latérale de la même cellule. Les Bunyavirus s'enveloppent au niveau de la membrane du Golgi, tandis que les herpesvirus s'enveloppent avec la membrane interne de l'enveloppe périnucléaire puis se libèrent de cette enveloppe avant d'en former une nouvelle avec la membrane plasmique. Ces enveloppements ne sont pas très sélectifs et peuvent concerner des capsides d'un autre virus, ce qu'on appelle le pseudotypage. Ce phénomène est dû au fait que les radeaux lipidiques sont un point de convergence de protéines virales et de molécules cellulaires très diverses. Du coup les virus incorporent des protéines d'autres virus ainsi que des composants naturels de la membrane comme des gangliosides, des protéines ancrées dans la membrane par le glycosyl phosphatidylinositol, et même des molécules signal intracellulaires qui se trouvent au voisinage. WF Pickle et al.; Journal of Virology 75, n°15 (AUG01) 7175-7183. 87. Une nouvelle épidémie d'un variant H5 du virus de l'influenza vient de frapper les volailles de Hong Kong. Cette variante n'est pas transmissible à l'homme mais a incité les autorités à, de nouveau, abattre 1,3 million d'oiseaux en Mai (coût 32 millions de dollars US). Il y a eu, peut être, une réaction exagérée liée à la sérieuse menace précédente (souche A/Hong Kong/156/97:H5N1 de 1997), mais il faut rappeler que les réarrangements entre les 8 segments du génome sont fréquents. Voilà que le 5 Juillet un échantillon d'un nouveau variant de ce virus a été découvert chez un poulet importé du continent. On séquence frénétiquement son génome pour savoir s'il a une chance de contaminer l'homme. Du coup les autorités de Hong Kong exigent des désinfections mensuelles des installations, et la ségrégation des poulets des autres volailles avec qui elles pourraient échanger des segments (notamment le canard). Vous imaginez la difficulté à imposer à Pékin un contrôle plus efficace des pathologies sur la rive d'en face. Hong Kong DNA Chips vient de commercialiser des plaquettes permettant d'identifier les gènes de l'hémagglutinine, malgré le fait que les tests immunologiques soient plus précis (mais sont plus lents). D Cyranoski; Nature 412 (19JUL01) 261
Les Productions Microbiennes 88. La fermentation acétonobutylique par Clostridium acetobutylicum est une des plus anciennes bioproduction de solvants utilisée. Cette bactérie a l'avantage de pouvoir utiliser de nombreux substrats d'origine agricole. La bactérie commence par une accumulation d'acides organiques comme butyrates et acétates, suivie par la production de butanol, acétone et éthanol, produits réduits terminaux de cette bactérie anérobie. Le génome de la souche étalon Clostridium acetobutylicum ATCC 824 a été complètement séquencé grâce à la technique shotgun, par des chercheurs américains (Genome Therapeutics qui avait inclus cette bactérie dès 1997 dans sa Pathogenome Base, à cause des autres Clostridies pathogènes comme Cl.botulinum) et Rice University (qui travaille sur le métabolisme de la solvantogenèse depuis les années 80) et enfin l'INSA de Toulouse. J Nölling et al.; Journal of Bacteriology 183, n°16 (AUG01) 4823-4838. Ce génome comporte un chromosome de 3,94 Mb et un plasmide, pSOL1, de 192 kb qui porte l'essentiel des gènes nécessaire à la production des solvants. Il comporte des gènes d'origines parfois éloignées, indiquant des transferts horizontaux notables. Les plus intéressants sont ceux du cellulosome et de la solvantogénèse. Beaucoup de gènes de sporulation de Bacillus subtilis sont absents, ce qui indique que les mécanismes de sporulation sont probablement différents. Pour la systématique de ce groupe compliqué voir JL Johnson et al.; FEMS Microbiology Reviews 17 (OCT95) 233-240 et DT Jones et al.; p. 223-232. Pour les voies métaboliques impliquées voir GN Bennett et al.; FEMS Microbiology Reviews 17 (OCT95) 241-249 et P Durre et al.; p. 251-262. Clostridium acetobutylicum a été utilisé pendant la première guerre mondiale pour la production d'acétone, butanol et éthanol à partir d'amidon. Ces solvants étaient utilisés pour la production d'explosifs suivant le procédé breveté par Chaim Weizmann en 1915, qui a permis aux industriels anglais de développer la production de la cordite (un explosif) à partir de l'acétone qui était alors le produit recherché. On dit que c'est en reconnaissance pour cette découverte que Lord Balfour a signé sa déclaration qui a été le fondement de l'état d'Israel. Durant les années 1920 et 1930, c'est le butanol qui est devenu intéressant. Enfin la production à partir de mélasse a permis d'améliorer l'économie de la production. La production à partir du pétrole a mis fin à la plupart de ces productions dans les années 50, sauf en Afrique du Sud (National Chemical Industries, si je me souviens bien) où elle a encore duré un certain temps. 91. Pseudomonas stutzeri est une bactérie ubiquiste présentant des pili de type IV indispensables à la transformation naturelle de la cellule. Une insertion dans le gène pilT abolit cette capacité. La protéine possède comme toutes les orthologues chez les Gram- une séquence fixant l'ADN. Le mutant est hirsute, mais défectif pour toutes fonctions du pilus, il piège bien de l'ADN, mais ne le transporte pas. On trouve, en aval du gène, un gène pilU orthologue de celui de Pseudomonas aeruginosa Son inactivation n'affecte pas la pilosité et diverses propriétés, mais réduit de 90% la transformation Ce défaut peut être compensé par l'expression du gène pilU de P. aeruginosa qui n'est pourtant pas transformable. S Graupner et al.; Journal of Bacteriology 183, n°16 (AUG01) 4694-4701. 92. L'induction de la germination des spores bactériennes est quand même un phénomène curieux, car la cellule est au repos complet et, pourtant, elle surveille le milieu extérieur et y décèle l'apparition de traces de déjeuner. Elles sont incitées à germer par des nutriments, mais aussi des signaux non métabolisables comme des chélates dipicolinate/calcium. En réalité les nutriments induisent la sécrétion de ce chélate qui est un message, comme la cloche du déjeuner. Ce message provient d'une hydrolyse du cortex de la spore sous l'action du produit du gène CwlJ qui est induit par les nutriments. M Paidhungat et al.; Journal of Bacteriology 183, n°16 (AUG01) 4886-4893. 94. ### Lactococcus lactis, est un anaérobie facultatif et l'oxygène a quand même des effets négatifs sur la survie et la multiplication. Des chercheurs de l'INRA à Jouy viennent de montrer qu'il peut avoir des effets bénéfiques, si on fournit la bactérie en hème qu'elle ne sait pas fabriquer. La période de "croissance" est allongée et la survie accrue de façon significative. Ils ont montré que, dans ces conditions, la bactérie est capable de respirer. P Duwat et al.; Journal of Bacteriology 183, n°15 (AUG01) 4509-4516.
Les Protéines et les Enzymes 95. Après les cellulases CelE (US Patent 6 110 720 du 29AUG00) et CelF (US Patent 6 114 158 du 05SEP00), trois cellulases fongiques supplémentaires (CelA, CelB et CelC) issues d'Orpinomyces PC-2, un champignon anaérobie, ainsi que la séquence complète de leurs gènes ont été brevetées par le groupe de H Chen à l'University of Georgia Research Foundation, sous l'US Patent 6 190 189 (20FEB01). On trouvera un survol des enzymes de ce type proposés pour une utilisation industrielle. L'US Patent 6 184 018 (06FEB01) du même détenteur couvre un ß-glucosidase (cellobiase) du même champignon. Elle est utile car le cellobiose inhibe l'activité de beaucoup d'enzymes de la cellulolyse et la cellobiase, ainsi brevetée, clivant le cellobiose en deux glucoses peut renforcer l'action des cellulases. 97. L'utilisation combinée de l'homologie des séquences et des informations structurales a permis d'accroître la stabilité des domaines WW. Ceux-ci comportent un motif de 38 aminoacides semi-conservés présents chez de très nombreuses protéines où il intervient dans les interactions protéine/protéine, mais reconnaissant des motifs particuliers dans la protéine partenaire. Son nom provient de la présence de deux tryptophanes bien conservés. Les mutations synergiques A20R/L30Y associée à D34T permettent de créer un domaine plus stable dans le domaine WW de la protéine humaine Yap. X Jiang et al.; Protein Science 10 (JUL01) 1454-1465. 98. Des chercheurs de l'EMBL associé à Novo Nordisk ont établi des déterminants de l'effet du pH sur l'activité d'une -amylase. Jusqu'à présent on s'est surtout intéressé à la thermostabilité, mais il devient urgent de pouvoir jouer sur le pHopt. Quatre acides aminés neutres (Asn190, Phe290, Asn326 et Gln360) ont été substitués, dans l'-amylase chimérique Ba2, par des acides aminés chargés ou neutres. L'activité est modifiée quand on place des acides aminés chargés près du site actif, mais les résultats ne collent pas avec les calculs à partir du pKa des acides aminés du site actif. Curieusement la substitution, au voisinage du site actif, d'acides aminés neutres par d'autres acides aminés neutres modifie au moins autant la forme de la courbe activité/pH que celle d'acides aminés chargés. Ceci indique que des facteurs autres que l'électrostatique, et notamment les changements de conformations, sont importants. JE Nielsen et al.; Protein Engineering 14 (JUL01) 505-512 99. Des fluctuations correlées de la conformation des enzymes contribuent à l'activité enzymatique. C'est ce qui a été montré dans le cas de la cytidine désaminase. KO Alper et al.; Protein Science 10 (JUL01) 1319-1330. 101. Utilisant plusieurs 3-isopropylmalate déshydrogénases (IPMDH), une enzyme d'un Vibrio psychrophile exprimée chez Escherichia coli, une enzyme mésophile d'E.coli, et une enzyme thermophile de Thermus thermophilus, des chercheurs hongrois ont constaté que l'activité de l'enzyme psychrophile est bien meilleure à 25° que celle des autres. Elle baisse au dessous de cette température. La bactérie a donc "choisi" une enzyme a très forte activité à température moyenne, pour qu'il en reste assez aux basses températures. C'est ce qui explique la très grande ressemblance moléculaire entre ces trois enzymes. A Svingor et al.; Journal of Biological Chemistry 276 (20JUL01) 28121-28125.
L'Agroalimentaire 101. L'utilisation de transglutaminases pour structurer les fromages est décrite dans les US Patent 6 258 390 (10JUL01) de Novozymes (PCT basé sur le brevet DK96/00279 du 25JUN96) et 6 242 036 (05JUN01) de Kraft Food. On incube le lait d'abord avec la transglutaminase et on le traite ensuite avec, soit de la présure (Novozymes), soit une protéase différente (Kraft Foods). Cette utilisation est destinée à conserver le maximum de protéines dans le fromage. Kraft Foods a également breveté sous l'US Patent 6 251 445 (26JUN01) une méthode pour renforcer enzymatiquement des arômes de fromages. Les protéines du lactosérum sont partiellement protéolysées avant tout chauffage. La technique n'est pas nouvelle, car on traite dans certains procédés, pendant plusieurs jours, des pâtes de de fromages dispersées par des lipases et des protéases. Dans ces cas ce sont des caséines qui sont utilisées, mais pas les protéines du lactosérum ,qui sont perdues avec le lactose (sauf dans le cas de la microfiltration). Le chauffage, et donc la pasteurisation du lait, est déconseillée, car elle agrège les protéines du lactosérum, et il faut prolonger 64 heures ou plus le traitement. Le problème est alors les contaminations microbiennes pendant ce traitement. Le procédé breveté utilise directement le lait, et pas la pâte du fromage. On ne pasteurise qu'après le traitement du lait par les enzymes.
Les Probiotiques 102. Des tocotriénols sont des additifs antioxydants alimentaires, mais aucune étude de toxicité n'aurait été réalisée. Des chercheurs japonais les ont effectuées sur des rats Fischer 344. A 3% il n'y a plus de gain de poids et des lésions dans de nombreux organes, tandis que des modifications biochimiques ont été révélées. H Nakamura et al.; Food and chemical toxicology 39 (AUG01) 799-805. 103. Manger de l'ail est recommandé pour toutes sortes de troubles comme des voisinages importuns. Mais l'ingestion chronique d'ail entraînerait des lésions hépatiques et rénales. SK Banerjee et al.; Food and chemical toxicology 39 (AUG01) 793-797. 104. Les effets d'antioxydants flavonoïdes comme quercétine, rutine, catéchine or 7-monohydroxyethylrutoside ne sont pas additifs. Une raison partielle est qu'ils interagissent avec les protéines du plasma sanguin. L'effet de l'-tocophérol n'est pas modifié bien qu'il interagisse également avec des protéines. MJ Arts et al.; Food and chemical toxicology 39 (AUG01) 787-791. 105. La nisine a un effet négatif sur le métabolisme de Bifidobacterium thermophilum et Bifidobacterium breve, mais il peut être annulé par l'addition de 100 à 400 µM d'Al3+. E Kot et al.; Journal of Food Protection 64 (AUG01) 1206-1210.
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