Septembre 2001 n°187

Septembre 2001

n°187

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André BERKALOFF

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Concepts et Techniques

1. On trouvera dans BA Edgar et al.; Cell 105 (04MAY01) 297 306, une revue sur l'endoréplication des chromosomes sous toutes ses formes. Je rappelle que c'est un mécanisme où la réplication de l'ADN est, en quelque sorte, déconnectée de la mitose. Les processus assurant la réplication complète de l'ADN sont dissociés de la répartition ordonnée des chromosomes dans les cellules filles. Ceci aboutit, dans le cas de l'endoréplication, au stockage d'une quantité d'exemplaires des ADNs chromosomiques. Les chromosomes polytènes de la drosophile ne sont qu'un exemple parmi d'autres.

Le nombre d'exemplaires peut être pharamineux (avec 24 000 exemplaires dans le cas de certains tissus de plantes, plus de 16 000 chez la larve de chironome).

La réplication normale (surtout étudiée chez la levure) comporte deux phases: l'assemblage des complexes pré-réplicatifs (pré-RCs) et le déclenchement de la synthèse de l'ADN. L'assemblage des pré-RCs a lieu très peu de temps après la mitose et ouvre les origines de réplication à une réplication grâce à un complexe de reconnaissance de l'origine qui restera associé à la chromatine jusqu'à la mitose suivante.

Le passage du point de contrôle G1 (Start) entraîne l'activation de kinases particulières qui, ensemble, provoquent le déroulement de l'ADN, l'assemblage de la fourche de réplication, le démarrage de la réplication et la dissociation du complexe pré-RC.

La réplication n'est jamais continue, mais reflète un mécanisme cyclique où la cycline E joue un rôle apparemment important (voir plus loin le cas du trophoblaste).

Dans des cellules en prolifération, des phosphorylations par des kinases dépendant des cyclines (Cdks), régulent l'entrée en mitose et la phase S. Des phosphatases Cdc25 interviennent en activant Cdk1. La disparition des Cdks durant G1 autorise l'assemblage des pré-RCs sur les origines de réplication, ce qui correspond au visa pour une nouvelle réplication.

L'initiation de la phase S et son développement sont liés à l'activité des complexes cycline E/Cdk2 et cycline A/Cdk2 avec les Cdks 4 et 6. La périodicité de la réplication semble associée aux fluctuations du complexe cycline E/Cdk2, liées à celles de l'inhibiteur de kinase, p57Kip2. La protéine p57 s'accumule à la fin de chaque phase S et disparaît ensuite. Il faut qu'elle soit instable, sinon la phase S suivante ne serait pas initiée.

L'endoréplication utilise les mêmes mécanismes que la mitose, mais en modifiant leur régulation. La question est de savoir comment sont court-circuitées les vérifications usuelles empêchant la reprise de la réplication après la phase S (voir les numéros de Mars et Juin dans "Concepts et techniques" du Bulletin).

Lors de l'endoréplication on a, dans certains cas, disparition de Cdk1 et de ses activateurs cycline B, cycline A et Cdc25C.

L'activité des complexes cyclines/CDKs doit être réduite pour que la reprise de la réplication ait lieu et les cyclines intervenant en G2, apparaissant en fin de métaphase doivent pouvoir être éliminées. Cette élimination a lieu par la voie de l'ubiquitine et via l'ubiquitine ligase qu'est l'APC (Anaphase Promoting Complex), dont la structure vient d'être établie : C Gieffers et al.; Molecular Cell 7 (APR01) 907-913).

- La revue analyse ce qui se passe dans les mégacaryocytes (les producteurs des plaquettes sanguines) où une endomitose particulière est déclenchée par la thrombopoïétine. La cycline D3 joue un rôle essentiel, sans qu'on sache bien quelle est sa cible. On observe, parallèlement, une disparition prématurée de la cycline B, ce qui pourrait expliquer la sortie de mitose dès le début de l'anaphase.

- Dans le cas des cellules du trophoblaste, l'amplification de l'ADN peut atteindre 1 000 fois. Il se forme un réseau chromosomique lié au fait que les ADNs répliqués ne sont que partiellement polytènes, l'association entre chromatides ne se conservant que sur une partie de la longueur. Là, c'est la cycline D1 qui est amplifiée, et la cycline B disparaît également en grande partie.

Chez la souris, comme chez la drosophile, le facteur de transcription Snail (Escargot chez la drosophile) intervient en sens inverse et empêche la polyténisation. Il est exprimé dans tous les tissus restant diploïdes.

- L'endoréplication chez les plantes est régulée au sein des programmes de différenciation. La régulation du passage de G1 en S est régulé par la voie conservée de la cycline D, mais on n'a pas identifié les constituants de celle de la phase S proprement dite. On a montré que l'expression, chez la luzerne d'une protéine, Ccs52, activant le complexe de l'APC (voir plus haut), ainsi que la dégradation des cyclines de G2 chez d'autres espèces, sont nécessaires à l'endoréplication. La destruction par protéolyse via APC est probablement un élément clé de la polyploïdie chez les plantes.

- L'endoréplication chez les insectes très étudiée chez la Drosophile est très fréquente. Elle varie, suivant les tissus, de 16 à 2048 fois. Elle n'est jamais complète. L'hétérochromatine est sous-répliquée, comme le sont les gènes d'histones. L'endoréplication est indispensable au développement. Inversement tout arrêt induit du développement entraîne un arrêt de l'endoréplication. Le passage de la mitose à l'endoréplication est associé à l'arrêt de la transcription de régulateurs de la mitose, mais on ne connaît pas la régulation de l'ensemble. Le régulateur de l'APC Fzr/Cdh1 montre que l'APC est indispensable au passage à l'endoréplication. L'inactivation de Fzr laisse persister les inhibiteurs de la formation du complexe de pré-réplication, normalement détruit grâce à l'APC.

La réplication de l'hétérochromatine est permise par une baisse de la cycline E qui permet un allongement de la phase S, et pourrait permettre ainsi la réplication de l'hétérochromatine, toujours tardive au cours du cycle.

Dans les cellules épidermiques de la chenille de Manduca sexta, l'endoréplication est de 32 fois, mais elle s'arrête après action de l'ecdysone, et les noyaux redeviennent progressivement diploïdes.

- On a des éléments indiquant que le niveau de cycline E doit osciller pour être fonctionnel, car une expression constante handicape la réplication. Ceci a d'ailleurs été vérifié dans les cellules nourricières de l'ovaire et dans l'intestin de la drosophile.

L'oscillation du niveau de la cycline E2 est transcriptionnelle chez la drosophile, mais probablement due à l'inhibiteur p57Kip2 dans les trophoblastes de souris. Le mécanisme exact est cependant encore à découvrir.

Par ailleurs si, au moins chez la drosophile, l'endoréplication semble préprogrammée (aucun des gènes essentiels du développement n'a d'effet sur elle), les hormones et le statut nutritionnel sont importants. En effet on peut très facilement piloter la cadence d'endoréplication par le régime protéique de la larve.

- Une publication complémentaire, analysant les divers mécanismes empêchant une reprise intempestive de la réplication de l'ADN chez la levure, est parue avec VQ Nguyen et al.; Nature 411 (28JUN01) 1068-1073. Elle insiste particulièrement sur la Cdk Clb–Cdc28 qui intervient dans l'initiation, mais réprime une réinitiation en bloquant le réassemblage des pré-RCs jusqu'à ce qu'elle soit inactivée en fin de mitose, ce qui limite à un seul cycle de réplication par mitose.

2. Les ADN polymérases peuvent être classées selon la séquence de leur sous-unité catalytique. La famille B inclut les ADN polymérases II eubactériennes, les ADN polymérases des archées et les ADN polymérases eukaryotiques nucléaires (polymérases a, d, e et z). Toutes sont des réplicases. Les ADN polymérases de la famille C jouent un rôle dans la réplication des eubactéries et des mitochondries. On sait que de nombreux facteurs de réplication sont homologues entre eucaryotes et archées. On sait, par ailleurs, que chez les eubactéries, les deux brins d'ADN sont répliqués par une polymérase III à deux sous-unités permettant une réplication coordonnée des deux brins. Chez les eucaryotes la réplication utilise deux polymérases asymétriques. L'amorce ARN-ADN est synthétisée par le complexe a-polymérase-primase, puis une polymérase processive, d-polymérase ou e-polymérase, intervient. On a deux stratégies des polymérases avec le système à deux ou trois polymérases présent chez les protozoaires, les champignons, les animaux et probablement les plantes, et à une seule polymérase homodimérique chez les procaryotes, les mitochondries et les virus.

Les données récentes indiquent qu'une crénarchéote comme Sulfolobus solfataricus possède une polymérase B de type d-polymérase et que Archaeoglobus fulgidus possède deux gènes codant des polymérases d, tandis que des polymérases I et II de type d -polymérase sont présentes chez l'euryachéote Pyrococcus furiosus. On peut conclure que l'ancêtre des d -polymérases jouait un rôle central dans la réplication, et fonctionnait sans aucune polymérase a. On vient de montrer, qu'en effet, la d -polymérase est capable d'assurer l'élongation in vitro. à partir de l'amorce L'a-polymérase s'est surrajoutée ultérieurement. L'analyse de nombreuses séquences indique qu'elle pourrait être issue du virus de la variole ou de la vaccine (des poxvirus). D'autres virus à ADN comme les adénovirus, herpèsvirus et les archées possédent une d -polymérase eukaryotique d -like. Les poxvirus à ADN de très grande taille se répliquent de façon autonome dans le cytoplasme des cellules, et ont pu coloniser l'ancêtre anucléé archéote des eucaryotes. En tout cas c'est ce que suggère M Takemura; Journal of Molecular Evolution 52,6 (2001) 419-425.

4. Usuellement la traduction chez les eucaryotes démarre par la fixation de la sous-unité 40S du ribosome à l'extrémité 5' du messager puis celle-ci scanne le messager jusqu'au premier AUG rencontré, et ce n'est qu'à ce stade que la sous-unité 60S se fixe.

Il existe cependant un groupe de messagers où des sites internes d'entrée des ribosomes (IRESs) ont été révélés, généralement dans la partie 5' non traduite du messager. Ils échappent à beaucoup de régulations. Une revue sur les particularités de ces messagers est parue dans CUT Hellen et al.; Genes & Development 15 (15JUL01) 1593-1612.

6. La séquence signal N-terminale cible les protéines vers le réticulum endoplasmique. Le mécanisme complet permet éviter tout contact entre la protéine et le cytosol.

Un premier complexe se fixe à l'émergence du ribosome, il est ensuite déplacé par la particule reconnaissant le signal (SRP) qui véhicule l'ensemble vers le récepteur de la SRP sur le réticulum. Dans le cas de la protéine modèle préprolactine le tout se déroule alors que 35 acides aminés seulement ont été traduits après la séquence signal. Le peptide se fixe, alors, après la traduction de 10 acides aminés supplémentaires sur le canal de translocation avec le complexe Sec61 qui scelle la communication avec le ribosome, le canal s'ouvre et pompe la protéine dans la lumière du reticulum quand 70 acides aminés au total ont été traduits. Plus aucune partie mature de la protéine n'est, alors, au contact du cytosol. On ne sait, cependant pas si toutes ces séquences utilisent des mécanismes identiques de translocation, ce qui est improbable vu la très grande variété des séquences signal. L'analyse de la translocation de nombreuses protéines montre que la séquence signal a une influence très importante sur la conformation de cette partie mature de la protéine et n'est pas qu'une séquence de ciblage. C'est notamment le cas pour la protéine du prion. DT Rutkowski et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 98 (03JUL01) 7823-7828.

7. On sait que l'importine ß fait partie d'un transporteur hétérodimérique vers le nucléoplasme, constitué par les importines-a et -ß. L’importine-a reconnaît les protéines à ciblage nucléaire, tandis que l’importine ß augmente l’affinité de l’ensemble pour le complexe du pore nucléaire (voir le Bulletin d'Avril). On vient de montrer qu'une des importines ß (Imp13) est utilisée dans les deux sens, importation dans le noyau pour plusieurs protéines et exportation pour le facteur d'initiation de la traduction eIF1A. Mais, dans ce sens, elle a un comportement particulier. En effet l'exportation d'eIF1A est liée à la disponibilité d'une charge à importer en retour dans le noyau. JM Mingot et al.; The EMBO Journal 20 (16JUL01) 3685-3694.

8. Les messagers sont ciblés vers l'exportation hors du noyau dès le stade de la transcription. En effet, des mutations combinées dans la protéine Npl3 (alias Mtr13/Mts1/Nab1/Nop3 !!!) et la TATA-binding protein (TBP) empêchent l'exportation des messagers chez la levure. Or si la première protéine est impliquée dans le transport et fait la navette entre noyau et cytoplasme, la seconde intervient dans la transcription. De plus Npl3 est associée à la polymérase II qui assure la transcription. Elle est ciblée vers les gènes lors de leur transcription. Un autre acteur dans l'exportation vient s'associer à la chromatine transcrite, un peu plus tard, Yra1. EP Lei et al.; Genes & Development 15 (15JUL01) 1771-1782.

9. Un compte rendu du colloque intitulé "The Integrated Bioinformatics: High Throughput Interpretation of Pathways and Biology conference" qui s'est tenu fin Janvier à Zürich est paru dans CA Mein Trends in Biotechnology 19 (JUL01) 240 241.

Des programmes mis au point au cours des 15 à 20 dernières années permettent une prédiction d'environ 90% des gènes d'une séquence d'ADN donnée, y compris la détermination des exons. Des techniques utilisant les réseaux neuronaux permettent d'améliorer d'environ 10% les résultats, en combinant les différentes techniques de prédiction. Les exons ont, en effet, une composition différente en nucléotides de celle des introns, et les frontières intron-exons sont relativement conservées. Malheureusement la prédiction des promoteurs, et des régions régulatrices en général, n'est pas encore très fiable, car on ne dispose pas de critères suffisamment universels et précis. Il existe bien des programmes de détection, mais on a de nombreux faux positifs ainsi qu'une fiabilité douteuse pour les promoteurs connus (13 à 54% sont reconnus seulement pour NNPP, GeneID et P'scan). La prédiction, dans ces conditions, ne peut être assurée. Une firme de München (Genomatix Software) utilise le contexte pour améliorer la détection. L'orientation des sites reconnus par les facteurs de transcription pouvant être très variable, ceux-ci ne sont pas détectés par les programmes actuels. La technique allemande a détecté 40% des promoteurs connus du chromosome humain 22, mais avec un nombre beaucoup plus réduit de faux positifs que les techniques actuellement disponibles (M Scherf et al.; Genome Research 11 (MAR01) 333 340). Une technique différente postule que des gènes ayant un spectre d'expression similaire doivent avoir des région régulatrices apparentées. La technique a effectivement permis de repérer les promoteurs connus de Saccharomyces cerevisiae, ainsi que d'autres séquences dont il faudra vérifier la fonctionnalité..

La tendance actuelle est de combiner le maximum de données disponibles (y compris dans la littérature). Lion Bioscience développe d'ailleurs un outil permettant de fouiller la littérature via MEDLINE directement à partir de résultats de microréseaux.

10. Après avoir "imprimé" des macromolécules sur des supports solides (microréseaux), on essaye de le faire pour des cellules. MN Yousaf et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 98 (22MAY01) 5992-5996. Le principe est de créer des masques électroactifs avec une monocouche d'alcanethiolates sur un support en or. La monocouche peut basculer d'un état permettant la fixation de cellules par leurs intégrines à un état réfractaire. La monocouche déploie des groupements hydroquinone sur un arrière plan de pentaéthylène glycols. Le groupement hydroquinone est oxydé quand un potentiel électrique est appliqué sur la couche d'or donnant une benzoquinone. Cette benzoquinone (mais pas l'hydroquinone) réagit avec le cyclopentadiène lié de façon covalente avec un ligand de sélection des cellules, celui-ci est immobilisé sur la monocouche. Dans l'article c'est un peptide qui est ainsi immobilisé et permet la fixation d'intégrines.

Les glycols de la monocouche sont importants car ils empêchent la fixation non spécifique de cellules ne possèdant pas l'intégrine adéquate. La monocouche n'est pas continue mais laisse apparaître, à intervalles réguliers, des zones adhésives du support. On dépose une première population de cellules sur ces dernières zones, tout en maintenant réfractaire la monocouche, puis on dépose une deuxième population sur la monocouche rendue réceptive. On peut, ainsi analyser, les interactions entre cellules dont on peut manipuler la distance, par exemple, avec le pas du masque.

On avait déjà réalisé des opérations de ce type avec un support collagène I, par exemple, mais elles n'étaient pas pilotables. L'article fait d'ailleurs une bonne rétrospective des techniques ayant le même objectif.

11. Une activité sexuelle trop intense se fait au prix d'une diminution de l'immunité, chez les mâles de drosophile. KA McKean et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 98 (03JUL01) 7904-7909.

Les Productions Végétales

Les gènes et les génomes

12. La réduction, lors d'un croisement, des séquences introgressées au seul locus intéressant est souhaitable dans le cas de la sélection des plantes et des animaux. Elle est au moins aussi intéressante que l'élimination des séquences d'ADN des vecteurs dans les plantes transgéniques. Elle diminue la probabilité de "traîner", avec le marqueur souhaité, des marqueurs inutiles, voire nocifs, liés. Quand il s'agit de croisements entre deux variétés commerciales (déjà épurées de la plupart des gènes nocifs), la réduction est quand même moins importante. L'élimination de ces caractères se fait par croisements en retour répétés et prend donc du temps. L'apport de la sélection assistée par marqueurs moléculaires consiste à utiliser des marqueurs moléculaires flanquant la séquence introgressée à maintenir. L'efficacité de cette sélection se mesure à la longueur de la séquence porteuse de doubles recombinants pour les deux marqueurs, les marqueurs de la variété "réceptrice" étant présents ceux de la "donatrice" étant éliminés. On gagne donc à utiliser des marqueurs les plus proches possible de part et d'autres du gène introgressé. Une analyse de ce mécanisme montre que la taille de la population nécessaire pour obtenir les doubles recombinants peut être calculée, et les résultats indiquent qu'il vaut mieux effectuer au moins trois croisements en retour sans sélection des marqueurs avant de procéder à une sélection. F Hospital; Genetics 158 (JUL01) 1363-1379

13. Le transfert dans le noyau de gènes mitochondriaux est un processus qui se poursuit actuellement chez les plantes. Ce sont surtout des gèns ribosomaux, mais on a pu montrer que les deux sous-unités 3 et 4 de la succinate déshydrogénase respiratoire sont présents dans le noyau et mais aussi présents et actifs, encore, dans les mitochondries de diverses angiospermes. On vient de montrer que ces transferts ont été répétés (et indépendants pour les deux sous-unités) au cours de l'évolution et ont probablement été souvent suivis de pertes. Les préséquences de ciblage mitochondrial sont empruntées à d'autres protéines à ciblage mitochondrial. KL Adams et al.; Genetics 158 (JUL01) 1289-1300.

14. On voit paraître, depuis un certain temps, des articles anticipant sur la disposition d'une séquence génomique complète du riz, et préparant son exploitation, notamment dans le marquage de gènes par insertion.

L'élément transposable Ac du maïs introduit par transformation dans le riz y est fonctionnel. La présence d'un double élément activateur (enhancer) du promoteur 35S permet d'obtenir des excisions précoces, juste après l'introduction dans la plante (ce qui se manifeste par la disparition d'Ac du T-DNA). Le nombre des évènements d'excision est inversement proportionnel au nombre de copies transposées d'Ac. L'insertion a lieu préférentiellement dans des gènes exprimés, et la probabilité d'inactiver un gène donné est probablement 3 fois supérieure à celle attendue d'une insertion au hasard. La réinsertion au voisinage du site d'excision a été mesurée avec un élément déficient dont 6 insertions ont été observées sur 70kb du chromosome 6 du riz. R Greco et al.; Plant Molecular Biology 46 (MAY01) 215-227. Une revue sur les différentes stratégies disponibles est parue dans J Jeon et al.; Plant Science 161 (JUL01) 211-219.

La transformation génétique

16. La séquence complète d'Agrobacterium tumefaciens C58 a été établie par l'équipe de B Goodner à l'University of Richmond (maintenant à Hiram College, Ohio), associée à celle de S Slater de Cereon Genomics (Monsanto). La bactérie comporte un chromosome circulaire classique et un chromosome linéaire dérivé d'un plasmide, plus deux plasmides. La séquence a été transférée à GenBank, et pourra être, incessamment consultée au site du NCBI. Un point intéressant est que ce travail a été réalisé, par les étudiants dans le cadre d'un enseignement. Monsanto press release (14AUG01).

L'expression génique

17. Il existe une technique d'expression transitoire assurée par Agrobacterium dans des tissus intacts, sans avoir besoin de produire une plante transgénique. Des chercheurs l'ont utilisée pour analyser le phénomène de "silencing". Les auteurs ont utilisé deux gènes marqueurs codant les deux brins complémentaires du gène de la GFP (protéine fluorescente verte), dsGFP, face à un gène normal de GFP co-administré. Le premier induit le blocage de la transcription du gène de la GFP par la production d'ARNs double-brins, dont on sait qu'ils sont des inducteurs du silencing. Son action est affaiblie par l'inhibiteur de silencing P1/HC-Pro du tobacco etch virus. Le gène normal de la GFP, introduit isolément, donne également lieu à une extinction progressive de sa propre expression avec le temps, mais qui est complètement supprimée par le même inhibiteur. Ce silencing progressif est une limitation de l'utilisation de cette technique, mais peut donc être limité par l'inhibiteur. LK Johansen et al.; Plant Physiology 126 (JUL01) 930-938.

19 La phase de lecture ouverte (ORF) du rétrotransposon Tnt1-94 du tabac, codant une activité protéase et réverse transcriptase, est fonctionnelle dans E.coli. Ceci a permis une étude plus facile de ces fonctions. Chez E. coli, la polyprotéine Tnt1-94 est clivée par la protéase pour donner la protéine Gag. Le site catalytique de l'activité protéase a été caractérisé et diffère de ses équivalents chez les autres rétrovirus et des rétrotransposons actuellement décrits. Cette technique devrait faciliter le travail des chercheurs dans ce domaine. F Feuerbach et al.; Plant Molecular Biology 46 (JUL01) 481-489.

La Reproduction

20 Un nouveau gène d'Arabidopsis impliqué dans la cohésion des chromatides sœurs au cours de la meïose vient d'être caractérisé par les chercheurs de l'INRA à Versailles. Il a été dénommé SWITCH1 (SWI1). R Mercier et al.; Genes & Development 15 (15JUL01) 1859-1871. Sa mutation empêche la formation des synapses et provoque la dissociation des chromatides. Il intervient donc à la fois sur la cohésion des centromères et des bras chromosomiques. Son rôle est différent dans la meïose mâle et femelle.

21. Parmi les récepteurs à kinases des plantes on a caractérisé une kinase exprimée dans le pollen du Petunia, PRK1, et montré qu'elle est nécessaire au passage du stade à une cellule à celui binucléé. La question est de savoir quelle est la fonction de cette voie de signalisation.On vient de caractériser, par la technique à deux hybrides chez la levure, une protéine qui se lie fortement à cette kinase, KIP1 (kinase interacting protein 1). KIP1 donne un homodimère (ou homopolymère), et son patron d'expression est le même, dans le pollen, que celui de la kinase. AL Skirpan et al.; Plant Physiology 126 (AUG01) 1480-1492

22. L'existence d'un mort cellulaire programmée chez les plantes est un thème à la mode. Elle se manifeste lors de la résistance de plantes sensibles comme insensibles. Dans le premier cas on parle de dégâts et, dans le second, de défense hypersensible localisée. On soupçonnait que l'apoptose pouvait intervenir et celà a été effectivement démontré dans le cas du soja de table Vigna et de la rouille Uromyces vignae et des caractéristiques de l'apoptose ont été observées dans les attaques de champignons sécrétant des toxines comme Fusarium moniliforme, Alternaria alternata et Cochliobolus victoriae.

Pour essayer de contrer ces réponses on a exprimé, dans des tabacs transgéniques, des gènes animaux régulant négativement l'apoptose : Bcl-2 et Bcl-xl humains, CED-9 de Caenorhabditis ou Op-IAPd d'un baculovirus. Tous confèrent une résistance héritable aux champignons nécrotrophes. C'est également vrai pour le tomato spotted wilt virus. Un transgène inactivé de Bcl-xl ne sont pas efficaces de ce point de vue. IDUN Pharmaceuticals est impliqué dans cette recherche. MB Dickman et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 98 (05JUN01) 6957-6962.

23. On admet que les mitochondries jouent un rôle dans l'apoptose (mort cellulaire programmée) des mammifères, rôle lié à la libération du cytochrome c qui active une cascade protéolytique. On connaît chez les plantes des phénomènes d'apoptose, notamment dans la déhiscence de l'anthère. Elle fait partie de certaines stérilités mâles cytoplasmiques qui sont associées avec des mutations mitochondriales (CMS). La stérilité PET1-CMS du tournesol est liée à une mort programmée anticipée des cellules du tapetum qui s'étend aux autres tissus de l'anthère. Le groupe de Leaver a montré qu'il y a également dans ce cas une libération du cytochrome c mitochondrial à la suite d'une dislocation de la membrane externe des mitchondries. On observe donc le même mécanisme chez les plantes. J Balk et al.; Plant Cell 13 (AUG01) 1803-1818.

Le Développement

24. Trois type de régulations permettent la floraison d'Arabidopsis sous jours longs. Ils peuvent être désignés par trois gènes essentiels : CO, FCA et GA1 intervenant dans les voies "jours longs" (sensible à la photopériode), autonome (c'est à dire insensible aux facteurs du milieu) et gibberelines-dépendante. L'utilisation des doubles et triples mutants a permis de confirmer que ces trois voies sont simultanément nécessaires à cette induction de la floraison. Ces triples mutants, qui ne fleurissent dans aucune condition, ont l'avantage de permettre de distinguer les rôles de chacune des voies en comparant avec les doubles mutants idoines. Les chercheurs du John Innes Centre ont ainsi réalisé les 8 combinaisons possibles et ont examiné leur comportement sous jours longs et courts. La voie des jours longs est la plus efficace pour assurer la floraison en jours longs, justifiant sa dénomination. La voie des gibberellines est la plus efficace en jours courts. Ces deux voies convergent vers la voie autonome qui facilite leur expression. Tout ceci est bien logique. Mais il doit exister une quatrième voie, car la vernalisation permet de déclencher la floraison des triples mutants. PH Reeves et al.; Plant Physiology 126 (JUL01) 1085-1091.

25. Les gènes à homéobox Knotted1-like interviennent dans le développement des feuilles. La surexpression de ces gènes donne des phénotypes ressemblant à ceux où le métabolisme des cytokinines est modifié. Chez la laitue, celle d'un gène kn1 d'Arabidopsis (KNAT1) transforme la croissance finie de la feuille en une croissance indéterminée de type tige et provoque une accumulation de cytokinines particulières. G  Frugis et al.; Plant Physiology 126 (AUG01) 1370-1380.

La Physiologie des Plantes

26. Trois types de régulations permettent la floraison d'Arabidopsis sous jours longs. Ils peuvent être désignés par trois gènes essentiels : CO, FCA et GA1 intervenant dans les voies "jours longs" (sensible à la photopériode), autonome (c'est à dire insensible aux facteurs du milieu) et gibberelines-dépendante. L'utilisation des doubles et triples mutants a permis de confirmer que ces trois voies sont simultanément nécessaires à cette induction de la floraison. Ces triples mutants, qui ne fleurissent dans aucune condition, ont l'avantage de permettre de distinguer les rôles de chacune des voies en comparant avec les doubles mutants idoines. Les chercheurs du John Innes Centre ont ainsi réalisé les 8 combinaisons possibles, et ont examiné leur comportement sous jours longs et courts. La voie des jours longs est la plus efficace pour assurer la floraison en jours longs, justifiant sa dénomination. La voie des gibberellines est la plus efficace en jours courts. Ces deux voies convergent vers la voie autonome qui facilite leur expression. Tout ceci est bien logique. Mais il doit exister une quatrième voie, car la vernalisation permet de déclencher la floraison des triples mutants. PH  Reeves et al.; Plant Physiology 126 (JUL01) 1085-1091.

27. L'irradiation de l'UV-A à la lumière bleue (de 320-390 nm à 390-500 nm) régule plusieurs mécanismes comme le phototropisme ou la relocalisation des chloroplastes chez les plantes. Il existe quatre récepteurs de la lumière bleue chez Arabidopsis: cryptochrome 1 (cry1), cryptochrome 2 (cry2), phototropine (nph1, pour non-phototropic hypocotyl 1) et npl1 (nph1-like 1).

La phototropine est une protéine kinase autophosphorylable. Les mutants nph1 ne réagissent plus à ces illuminations, mais à faible intensité seulement. On retrouve une réponse à forte intensité, ce qui laisse supposer l'existence d'un autre récepteur à seuil plus élevé. Le gène NPH1 possède un homologue NPL1 (NPH-like 1), dont on sait depuis peu qu'il intervient dans l'évitement de la lumière par les chloroplastes à forte intensité. La protéine npl1, comme nph1, se lie de façon non covalente au chromophore FAD par deux domaines LOV1 et LOV2 (Light, Oxygen, or Voltage) comportant, dans leur partie N-terminale, des répétitions de 110 acides aminés et voisins des domaines PAS. Les domaines LOV sont des motifs de dimérisation comme PAS (PER-ARNT-SIM) qui ont été révélés chez deux facteurs de transcription de la Drosophile (PER et SIM) et des mammmifères (ARNT et AHR), mais qui ne jouent pas qu'un rôle dans la dimérisation, et doivent avoir une autre fonction dans la réception de la lumière bleue. La protéine npl1, comme nph1, exprimée dans des cellules d'insectes, est une protéine kinase sensible à la lumière bleue, mais à forte intensité. Les mutants double nph1 npl1 sont totalement insensibles à la lumière bleue, quelle que soit l'intensité dans les deux réponses de phototropisme et de réorientation des chloroplastes. T  Sakai et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 98 (05JUN01) 6969-6974. Voir également S Crosson et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 98 (13MAR01) 2995-3000)

28. Des chercheurs de Norwich ont modifié les flux dans la voie des phénylpropanoïdes en exprimant une œnoyl-CoA hydratase (crotonase) de Pseudomonas fluorescens AN103. Cette enzyme est capable de convertir 4-coumaroyl-CoA, caféoyl-CoA et féruloyl-CoA en leurs hydroxybenzaldéhydes respectifs. Il est donc possible de canaliser le flux vers le 4-hydroxybenzaldéhyde et le 4-hydroxy-3-méthoxybenzaldéhyde, c'est à dire la vanilline. Cette expression chez le tabac entraîne des anomalies du développement: nanisme, chlorose interveinaire, enroulement de la feuille et une certaine stérilité mâle en sus d'une sénescence précoce. Des anomalies vasculaires sont également observées, ce qui n'a rien d'étonnant, car on constate une disparition des principaux composants phénoliques, une accumulation massive de nouveaux métabolites avec de nombreux conjugués de l'acide 4-hydroxybenzoïque, ainsi que de l'acide vanillique des glucosides du 4-hydroxybenzyl alcool et du vanillyl alcool. Sur le plan enzymatique on a disparition de la ß-1,3-glucanase et une stimulation de la transcription des gènes de phénylalanine ammonia-lyase, cinnamate-4-hydroxylase et 4-coumarate:CoA ligase. M  Mayer et al.; The Plant Cell 13 (JUL01) 1669-1682. En fait cette expérience montre les dégâts entrainés par la perturbation des pools phénoliques.

Les Symbioses

29. Ensifer adhaerens est une bactérie Gram^- qui, quand elle n'a plus rien à se mettre sous la dent, devient bactérivore. Elle se colle à l'extrémité d'autres bactéries très diverses et les dévore. On a constaté que c'est un Sinorhizobium, certes incapable de noduler, mais qui forme des nodules fonctionnels pour la fixation de l'azote sur le haricot et sur Leucaena leucocephala, si on lui fournit les plasmides adéquats. Le plasmide choisi est celui de Rhizobium tropici parce qu'on avait déjà montré qu'il confère cette capacité à Agrobacterium tumefaciens.

30. Du fructose est sécrété par les racines de la Luzerne, et il est consommé par Sinorhizobium meliloti. Des chercheurs de Nice ont isolé et caractérisé, par insertion de transposon, un mutant de S.meliloti incapable d'utiliser le fructose faute de pouvoir le transporter. La séquence voisine du transposon comporte six ORFs (séquences codantes potentielles) en deux loci, frcRS et frcBCAK, transcrits de façon divergente.

Les gènes frcBCA codent les composants d'un transporteur à cassette liant l'ATP qui est unique chez S.meliloti. avec une protéine liant le substrat dans le périplasme (FrcB), une perméase membranaire (FrcC) et une protéine cytoplasmique liant l'ATP (FrcA). La protéine FrcK ressemble à des kinases et FrcR est probablement une protéine régulatrice. Chez E.coli le pompage du fructose a lieu uniquement par un système de phosphotransférase qui transfère directement le fructose dans la cellule. L'expression de frcBCAK chez E.coli montre bien une accumulation périplasmique de fructose. Le ribose et le mannose sont également transportés et entrent en compétition avec le fructose pour FrcB. Le système de transport est induit par le mannitol et le fructose, mais pas par mannose, ribose, glucose ou succinate, ce qui indique que ce système est essentiellement consacré au fructose. A Lambert et al.; Journal of Bacteriology 183, n°16 (AUG01) 4709-4717.

31. Trois loci distincts permettent la multiplication de Rhizobium leguminosarum bv. Viciae sur myo-inositol. Cette voie est vraisemblablement induite par un des produits finaux du catabolisme, celui qui est engendré par le gène iolD, plutôt que par le myoinositol. Des mutants dans chacun de ces loci nodulent normalement le pois et la vesce. Ils ne sont cependant pas compétitifs, lors de la nodulation, face à la souche sauvage. Cette dernière chasse la souche mutante dès le début de la nodulation. J Fry et al.; Molecular Plant Microbe Interactions 14 (AUG01) 1016-1025

Les Pathogènes des Plantes et les Mécanismes de Défense

32. Erysiphe cichoracearum UCSC1 est une Erysiphale, des champignons strictement inféodés aux plantes vivantes (biotrophes). Les loci de résistance à cet oidium ont été caractérisés chez Arabidopsis, (où il est relativement plus facile de le faire) dans le but d'identifier, cloner et séquencer les gènes correspondants.

Arabidopsis est hôte de quatre isolats de trois espèces du champignon, et au moins 8 loci sont impliqués. Ils ont été dénommés RPW (pour Recognition of Powdery mildeW). Deux gènes ont déjà été clonés, dont aucun ne contient de NBS (nucleotide binding site) ni de LRR (leucine-rich repeat motifs). L'un code deux petites protéines RPW8.1 et RPW8.2 tandis que le second code une MAPKKK (MAP kinase kinase kinase). Utilisant les accessions, Kashmir-1 (résistante) et Columbia glabrous 1 (sensible), trois QTLs (Quantitative Trait Loci), agissant de façon synergique, ont été identifiés par l'équipe de Shauna Somerville.

Le locus ayant l'effet le plus fort est situé dans un intervalle de 500 kb sur le chromosome III. IW Wilson et al.; Genetics 158 (JUL01) 1301-1309.

33. Une idée répandue dans le domaine des relations gène-pour-gène dans la résistance des plantes à des races particulières de pathogènes est que le produit du gène de résistance reconnaît la molécule dite d'avirulence produite par le pathogène, et que ces deux molécules doivent interagir. Dans le cas du gène de résistance de la tomate Cf-9 au champignon pathogène Cladosporium fulvum exprimant le produit d'avirulence AVR9, on est ennuyé pour le démontrer, car un site à haute affinité pour AVR9 est présent chez toutes des solananacées en général). Des chercheurs de Wageningen ont exprimé le gène Cf–9 dans des cellules animales ou le tabac (une Solanacée quand même). Aucune interaction avec AVR9 n'a pu être détectée. R Luderer et al.; Molecular Plant Microbe Interactions 14 (JUL01) 867-876.

34. La rouille du peuplier (Melampsora larici populina race e4) menace sérieusement les plantations françaises Depuis 1997, les attaques de rouille sur les peupleraies s'étendent en Bourgogne, Picardie, Champagne et Rhône Alpes. Malheureusement, des cultivars très répandus, notamment Beaupré et plusieurs cultivars américains, y sont sensibles et représentent 40 000 hectares en France. V  Thècle; La France agricole (06JUL01). L'étude du génome des peupliers (voir le §11 du Bulletin d'Août) est donc une étape dans l'isolement de gènes de résistances pour lesquels une sélection classique est en cours et pourrait être accélérée.

35 Un article analyse et démontre le rôle des haustoria dans les prélèvements de sucre chez la fève infectée par Uromyces fabae. Les haustoria sont des organes résultant de la pénétration dans les cellules végétales du champignon enveloppé par deux membranes, fongique et cellulaire. Le fait que les haustoria sont des organes de prélèvement était admis depuis longtemps, mais n'avait apparemment jamais été démontré, sauf peut être dans le cas des oïdiums. Ce sont des organes intra-cellulaires et les haustoria purifiés ne sont pas fonctionnels. La nature des sucres prélevés, les transporteurs impliqués faisaient partie des questions en suspens. RT Voegele et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 98 (03JUL01) 8133-8138.

Le gène le plus exprimé dans les haustoria à l'exclusion de toute autre structure du champignon, y compris les hyphes intracellulaires, est un transporteur d'hexoses, HXT1. Il a été exprimé chez Saccharomyces cerevisiae et les ovocytes de Xenopus où il montre une spécificité pour le D-glucose et le D-fructose, et non pas le saccharose comme on le pensait. Il fonctionne comme un symport (dans le même sens) à protons. Voir également le commentaire de LJ Szabo et al.; p. 7654-7655.Une question qui reste en suspens est de savoir où le saccharose est clivé. Une autre est de savoir comment la feuille infectée passe d'exportatrice de saccharose à importatrice après infection.

36 B Staskawicz et l'University of California ont breveté le gène Prf de la tomate, qui confère une résistance à un grand nombre de pathogènes, non seulement Pseudomonas syringae pv tomato mais également Xanthomonas campestris. US Patent 6 245 510 (12JUN01) déposé le 11JAN99.

Ce qui est une demi-surprise est que le gène Prf est présent chez un grand nombre de plantes sous des formes relativement voisines qui sont brevetées au passage avec le promoteur de Prf.

37. Les hydroperoxyde lyases (HPLs) permettent le clivage des hydroperoxydes d'acides gras (oxylipines comme l'acide jasmonique qui module l'expression génique, ou divinyl ethers, comme les acides colneléique et colnelénique, qui sont directement impliqués dans les défenses contre Phytophtora par exemple) en aldéhyde et oxoacides correspondants. Ces aldéhydes volatils sont des composants importants des arômes de fruits et odeurs de fleurs, mais jouent également un rôle dans les défenses antimicrobiennes. Une activité HPL des feuilles de pomme de terre a été caractérisée et clive spécifiquement les 13-hydroperoxydes des acides linoléïque et linolénique en donnant, respectivement, hexanal et 3-hexenal (qui sont responsables de l'odeur caractéristique l'herbe coupée) et acide 12-oxo-dodécenoique ou traumatine qui s'accumule lors de blessures. Des chercheurs espagnols ont non seulement caractérisé cette enzyme, mais montré que ses produits handicapent les aphides en réduisant leur fécondité. L'activité de l'enzyme semble régulée post-transcriptionnellement. G Vancanney et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 98 (03JUL01) 8139-8144. Les oxylipines produites par divers systèmes enzymatiques du chloroplaste sont, soit des 9-hydroperoxydes, soit des 13-hydroperoxydes. Les 9-hydroperoxydes vont être les substrats des divinylethers synthases, tandis que les 13-hydroperoxydes sont traitées par deux voies, l'une étant celle de l'allène oxyde synthase qui va donner l'acide jasmonique, l'autre étant celle des hydroperoxyde lyases. On a longtemps pensé que ces dernières servaient à simplement détoxifier les hydroperoxydes gras qui sont potentiellement dangereux.

38. Le gène Pto de résistance à Pseudomonas syringae pv tomato, , intervient contre les souches porteuses du gène d'avirulence avrPto. En réalité Pto, surexprimé, active les défenses en dehors de toute présence de pathogènes et stimule les défenses naturelles. Les gènes exprimés ont été caractérisés. Il y en a 82 dont la plupart sont également exprimés lors d'une infection. Les fonctions potentielles sont très diverses. F Xiao et al.; Plant Physiology 126 (AUG01) 1637-1645.

39. Les chercheurs de Pioneer Hi-Bred International montrent que l'activité du gène de résistance rhm1 du maïs à Bipolaris maydis n'entraîne que très peu de modifications de l'expression du génome de la plante. Le mutant et le gène sauvage laissent persister le champignon, mais la mutation rhm1 entraîne une déficience dans sa sporulation. On ne connait donc pas le mécanisme de cette résistance qui est manifestement distinct des autres. CR Simmons et al.; Molecular Plant Microbe Interactions 14 (AUG01) 947-954.

41. Le locus TASTY d'Arabidopsis, sur le chromosome 1 est responsable des différences de sensibilité à l'insecte polyphage Trichoplusia ni. En effet, tous les écotypes d'Arabidopsis ne sont pas sensibles à cet insecte. Columbia est nettement plus résistant que Landsberg erecta. Ce gène affecte la prise de nourriture de l'insecte. Il est indépendant des autres systèmes de résistance (glucosinolates, etc…). G Jander et al.; Plant Physiology 126 (JUN01) 890-898.

42. La présence de cellules bien vertes au sein des lésions chlorotiques des virus de mosaïque sont dues à une suppression de l'expression génique post transcriptitionnelle (PTGS). C'est le pendant de la récupération de l'infection. CJ Moore et al.; Molecular Plant Microbe Interactions 14 (AUG01) 939-946.

Les Plantes recombinantes

44. Des chercheurs de Tsukuba ont augmenté la production de tryptophane dans des riz transgéniques en désensibilisant l'anthranilate synthase (AS) à la rétroinhibition par le tryptophane nécessaire à cette synthèse (mais également à celles de l'acide indole-3-acétiqueet des alcaloides indoliques). Les deux gènes OASA1 et OASA2, des sous-unités a du cultivar Nipponbare ont été caractérisés. La mutation OASA1(D323N), ou l'aspartate 323 a été remplacé par une asparagine, entraîne une production accrue de tryptophane. Y Tozawa et al.; Plant Physiology 126 (AUG01) 1493-1506.

45. On peut produire des laitues naines en surexprimant la gibberelline 20-oxydase du potiron sous la commande d'un dérivé du promoteur 35S. Le transgène est stable et dominant. Le niveau des GA¹ et GA⁴ endogène est réduit. La technique devrait être utilisable chez d'autres plantes. T Niki et al.; Plant Physiology 126 (JUL01) 965-972.

46. La réduction de l'activité de l'enzyme malique NAD-dépendante via l'expression antisens de la sous-unité 59 kDa entraîne une teneur plus importante en amidon des tubercules de la pomme de terre. Cet effet est dû à la perturbation du flux glycolytique avec l'accumulation de 3-phosphoglycérate et de phosphoenolpyruvate. Aucun effet nocif général n'est observé malgré une réduction de 40% de l'activité enzymatique. HL Jenner et al.; Plant Physiology 126 (JUL01) 1139-1149.

Les Insectes et leur Maîtrise

48. L'intérêt de la phase diploïde a été enseigné depuis longtemps aux enfants des écoles. L'état diploïde permet de laisser subsister des mutations récessives masquées (un potentiel "en cas"). Il peut également servir de “réserve” en cas d’accident dans l’ADN en facilitant, des réparations de l'ADN utilisant l'homologue comme modèle. Ce masquage diminue, cependant, l'adaptabilité à long terme. Ainsi la charge en mutations nuisibles est si élevée chez l'homme que tout individu haploïde serait mort-né.

Les plantes expriment entre 60 et 70% de leurs gènes lors de phase haploïde, ce qui constitue un filtre efficace, empêchant l'accumulation de ces mutations désastreuses. Chez les animaux ce filtre est quasiment absent. L'expression génique est très réduite au cours de la phase gamétique, et ceci a dû geler l'état diploide (encore que, voir les poissons…).

Les mâles haploïdes face à des femelles diploïdes sont apparus à plusieurs reprises au cours de l'évolution, notamment chez les Hyménoptères. On n'a jamais trouvé la situation inverse : mâles diploïdes et femelles haploïdes. On n'avait, également, jamais observé de populations entièrement haploïdes chez les animaux. On vient d'en démontrer l'existence chez l'acarien Brevipalpus phoenicis (false spider mite ou passionwine mite, un acarien tétranychoidé ténuipalpidé si celà vous éclaire, en fait un voisin des "araignées rouges"). AR Weeks et al.; Science 293 (29JUN01) 2479-2482.

Cet acarien est polyphage et et s'attaque fréquemment aux agrumes, au caféier, théier, papayer, fruit de la passion d'où un de ses noms) et palmiers. Il est, par ailleurs, vecteur de virus comme le rhabdovirus de la lèpre des agrumes qui attaque tous les ans les plantations d'agrumes brésiliennes causant des millions de dollars de dégâts. C'est une de ces populations qui a été étudiée.

Cette espèce ainsi que les espèces voisines B.obovatus et B.californicus se reproduisent par parthénogenèse, les femelles donnant uniquement des femelles à partir d'œufs non fécondés. Le génome ne comporte que deux chromosomes, ce qui causait une certaine confusion dans la mesure où on n'arrivait pas à trancher entre deux chromosome homologues (diploïdie) ou deux chromosomes différents (haploïdie). La démonstration a été relativement simple, car un seul des deux chromosomes contient l'organisateur nucléolaire et l'ADN ribosomal 18S. La situation est confirmée par le fait que l'examen de sept loci microsatellitaires très polymorphiques ne permet pas d'identifier des individus portant plus d'une copie de ce locus.

Les œufs de cet acarien contiennent de nombreuses cellules bactériennes. Le traitement par des antibiotiques les élimine dans environ 50% des œufs. Leur disparition entraîne l'apparition de mâles. De tels mâles (haploïdes) existent chez une espèce voisine (B.russulus) qui se reproduit sexuellement. C'est probablement la situation ancestrale. On pourrait penser à l'intervention de Wolbachia qui savent féminiser ou tuer les mâles chez de nombreux arthropodes. Ce n'est pas le cas et c'est une bactérie appartennant au groupe Cytophaga/Flavobacterium/Bacteroides, très éloigné des Wolbachia.

Il reste de nombreuses questions sans réponse. On ne sait pas s'il y a encore un meïose, ou si elle est immédiatement supprimée par l'infection bactérienne. Il existe quelques mâles dans la nature; jouent-ils un rôle dans la reproduction?

En tout cas l'existence d'un tel mode de vie met à mal le dogme de la supériorité de l'état diploïde. SP Otto et al.; Science 293 (29JUN01) 2441-2443.

50. Plasmodium falciparum (agent du paludisme) fait souffrir son vecteur Anopheles gambiae (vecteur en Afrique sub-saharienne) qui tente de s'en défendre. Des chercheurs de l'IRD à l'Institut Pasteur ont amorcé une étude de ces défenses. Les transcrits de l'intestin moyen lors de l'ingestion de formes invasives et non invasives du parasite, dont 16 cDNAs, ont été étudiés en détail. Parmi eux 12 représentent de nouveaux gènes dont celui d'une profiline. Quatre transcrits sont spécialement régulés par les gamétocytes (formes invasives), tandis que les autres sont induites par toutes les formes.

Les gamétocytes donnent, en effet, les gamètes, le zygote, puis l'ookinète dans le tube digestif du vecteur. Ce dernier, forme mobile, franchit la membrane péritrophique de l'insecte et donne des oocystes dans la membrane basale. Ceux-ci donnent lieu à une prolifération des sporozoïtes, libérés par rupture de l'oocyste, et qui vont envahir les glandes salivaires. S Bonnet et al.; Cellular Microbiology 3 (JUL01) 449-458.

51. Plusieurs microorganismes symbiotiques ont évolué avec la mouche tsé-tsé, Glossina palpalis, (voir le Bulletin de Juillet §67) Ces symbiontes sont indispensables à la fécondité de la mouche, mais il reste à déterminer pourquoi. Un article (L Akman et al.; Journal of Bacteriology 183, n°15 (AUG01) 4517-4525) porte sur l'analyse du génome du symbionte secondaire, Sodalis glossinidius. Sa taille est de 2 Mb et un plasmide de 134 kb vient compléter sa capacité de codage. L'ADN est fortement méthylé.

Les auteurs ont utilisé des microréseaux ADN correspondant à E.coli, qui est un parent pas trop éloigné. Ceci a permis de caractériser 1 800 gènes orthologues (apparentés) correspondant à 85% du génome de Sodalis. Le fait marquant est la perte apparente des gènes du métabolisme énergétique et de l'assimilation des substrats carbonés, ce qui est relativement adapté au sang qui est la nourriture de la mouche qui nourrit ces symbiotes.

Les Biopesticides

52. La lutte biologique n'est pas sans risque. L'introduction d'organismes étrangers peut être suivie d'une prolifération incontrôlée, vu l'absence de la cohorte des pathogènes et parasites. Ceci est vrai pour les organismes que l'on veut limiter, mais également pour leurs prédateurs qu'on veut importer, et une espèce introduite ne peut être retirée facilement. On s'est surtout intéressé, dans le passé, à ce qui gênait l'agriculture sans trop se soucier des autres organismes, et il est probablement temps de se repencher sur la question. Un tour d'horizon sur le sujet est paru avec J Knight; Nature 412 (12JUL01) 115-116. Il concerne surtout sur les agents biorégulateurs de plantes introduites.

On admet qu'un tiers seulement des espèces introduites pour limiter la prolifération des mauvaises herbes exotiques ont été efficaces. Les australiens ont une bonne expérience (négative et positive) dans ce domaine. Cactoblastis cactorum a été introduite d'Argentine en 1925 pour limiter la prolifération des cactus (Opuntia, figuier de barbarie). En quelques années 6,5 millions d'hectares ont pu être rendus à la culture. L'introduction du même insecte dans la Caraïbe (à Nevis plus précisément), en 1957, a entrainé un désastre. Il s'attaque maintenant ,après un saut d'île en île, aux cactées rares de Floride, et surout aux plantations commerciales de cactus au Mexique. Le charançon eurasien Rhinocyllus conicusa été utilisé au Etats-unis pour lutter contre les chardons introduits. On a découvert en 1997 qu'il préférait de beaucoup les chardons locaux, dont les populations sont naturellement limitées.

Le nombre d'agents de biorégulations introduits a doublé dans le monde pendant la décade 87-97. On prend donc maintenant beaucoup de précautions. L'USDA a interdit l'importation massive et simultanée de prédateurs (pour voir et sélectionner le plus prometteur) et exige des essais à long terme. C'est le cas pour l'introduction aux Etats-Unis du coléoptère Diorhabda elongata importé de Chine occidentale contre deux tamarix, Tamarix parviflora et T. ramosissima, (originaires d'Europe et du Moyen-Orient) qui se révèle une plaie en envahissant les bords de rivières dans tout l'Ouest du pays éliminant saules et peupliers. Ce ne serait rien s'ils ne ramenaient pas le sel des nappes locales vers la surface. D'où leur nom de saltcedar. D.elongata empêche l'utilisation des tamarix en Chine occidentale pour lutter contre l'érosion. Il n'existe pas de tamarix en Amérique du Nord et celà a amené à penser à une introduction du prédateur en 1989 et le progamme de vérification de l'innocuité est en cours.

La réglementation dans le cas de la lutte contre les insectes semble bien laxiste. En effet, selon CAB International, si moins de 400 Invertébrés et champignons ont été lâchés pour lutter contre les mauvaises herbes, plus de 5 000 organismes l'ont été, dans le monde, pour limiter les populations d'insectes nuisibles. On a lâché 29 ennemis des insectes entre 1986 et 1993 aux Etats-Unis contre le seul puceron du blé Diuraphis noxi (russian wheat aphid) qui menace sérieusement les blés américains (entre autres) dans le MidWest. Voilà maintenant que l'un d'entre eux Coccinella septempunctata est en train d'éliminer les coccinelles locales.

On peut également lire l'article de ML Henneman et al.; Science 293 (17AUG01) 1314-1316, qui signale qu'à Hawai, les parasitoïdes lâchés avant 1945 sont en train d'envahir la faune locale, 3% seulement étant des espèces autochtones.Voir également le commentaire de E  Stokstad; p.1241.

53. Le produit du gène p20 de Bacillus thuringiensis H-14 accroît la toxicité de la d-endotoxine Cry11A pour les moustiques. La co-expression des deux gènes dans des hôtes recombinants comme Escherichia coli et Pseudomonas putida stimule fortement cette production. Cry11A et P20 interagissent physiquement. Cette association des deux protéines, soit donne lieu à une stabilisation de Cry11A, soit permet une configuration efficace. Y Xu et al.; Applied and Environmental Microbiology 67 (JUL01) 3010-3015.

54. Bacillus thuringiensis est hautement résistant aux protéines antibactériennes produites par les insectes, grâce à deux facteurs InhA (Immune inhibitor A) et InhB. InhA est une métalloprotéase, voisine de la thermolysine, qui clive spécifiquement les protéines antibactériennes, cécropines et attacines, de l'insecte hôte. Son expression est déclenchée à la sporulation. On vient de montrer que ces gènes sont sous la commande de AbrB qui en est un répresseur. La protéine AbrB est un répresseur de l'expression des gènes qui sont spécifiques de la phase stationnaire, avant la sporulation, chez Bacillus subtilis. De plus on trouve en amont de InhA des gènes codant des protéines analogues à SinI et SinR de Bacillus subtilis qui régulent la fin de la phase végétative de cette bactérie. C Grandvalet et al.; Microbiology 147 (JUL01) 1805-1813.

55. Plutella xylostella (la teigne des crucifères), une peste universelle des crucifères, est le seul insecte dans le monde ayant développé naturellement une résistance à B. thuringiensis. Elle est liée aux pulvérisations de préparations de B. thuringiensis subsp. Kurstaki (exprimant la d-endotoxine Cry1A). L'utilisation de B. thuringiensis subsp. Aizawai produisant Cry1C a beaucoup augmenté ces derniers temps, car les Plutella résistantes à Cry1A ne le sont pas à Cry1C. Mais des résistances commenceraient à apparaître. La résistance à Cry1C observée en Malaisie, en Floride et à Hawai, n'est pas due à une réduction de la fixation sur les récepteurs intestinaux de la chenille, comme c'est le cas pour Cry1A.

Des souches résistantes de Plutella xylostella à Cry1C et Cry1A ont été confrontées à diverses d-endotoxines de B. thuringiensis. La première dérive d'une souche naturelle ayant développé une résistance à B. thuringiensis subsp. kurstaki et B. thuringiensis subsp. aizawai, et a subi une sélection au laboratoire pour la résistance à Cry1C. Elle montre une forte résistance croisée à Cry1Ab, Cry1Ac et Cry1F, une résistance modérée à Cry1Aa et Cry9Ca, et aucune résistance à Cry1Bb, Cry1Ja et Cry2A. La résistance à Cry1C (celle acquise en laboratoire) disparaît lors de l'arrêt de la pression de sélection. La résistance à Cry1A et Cry1C ne confère donc pas de résistance à Cry1Bb, Cry2Aa ou Cry9Ca. Il y a donc là des indications pour les rotations à mener. YB Liu et al.; Applied and Environmental Microbiology 67 (JUL01) 3216-3219.

56. Les toxines cytolytiques, Cyt1Ab de Bacillus thuringiensis subsp.medellin et Cyt2Ba Bacillus thuringiensis subsp.israelensis (toxines distinctes des d-endotoxines), présentent une synergie avec l'action de Bacillus sphaericus sur des Culex quinquefasciatus sensibles et résistants. Bacillus sphaericus est une bactérie s'attaquant à certains moustiques et produisant une toxine binaire, un peptide assure la toxicité et l'autre la fixation sur la cible.Des mélanges de B.sphaericus avec l'une ou l'autre des toxines suppriment la résistance de C. quinquefasciatus et permet d'obtenir une efficacité sur Aedes aegypti qui n'est pas sensible à B.sphaericus faute d'un récepteur pour la toxine binaire de cette bactérie. MC Wirth et al.; Applied and Environmental Microbiology 67 (JUL01) 3280-3284.

Cyt1Aa de B. thuringiensis subsp.israelensis est intégrée dans les cristaux des d-endotoxines Cry4A, Cry4B et Cry11A, où elle constitue 40% du cristal. Il y a une synergie toxique nette entre ces toxines. On peut obtenir une résistance en sélectionnant avec les d-endotoxines individuelles ou associées, mais pas avec le cristal naturel.

58. La perte d'une ß-1,3-galactosyltransférase par Caenorhabditis elegans entraîne la résistance à la ∂-endotoxine nématicide Cry5B. La résistance est donc due à la perte d'un récepteur intestinal fonctionnel. Les mutants du gène correspondant, bre–5, sont également résistants à Cry14A, une ∂-endotoxine agissant aussi bien sur les nématodes que les insectes. Il est donc vraisemblable que la glycosylation des récepteurs joue également un rôle chez les insectes. JS Griffitts et al.; Science 293 (03AUG01) 860-864.

59. La disruption, par un rétrotransposon, d'un gène d'Heliothis virescens codant un membre de la superfamille des cadhérines entraîne une forte résistance à la ∂-endotoxine Cry1Ac. Ceci donne la possibilité de suivre les prémices d'une résistance de ce type même chez un individu hétérozygote où la résistance n'apparaît pas encore. LJ Gahan et al.; Science 293 (03AUG01) 857-860. Ce sont deux exemples de gènes intervenant dans les résistances aux d-endotoxines.

Voir également le commentaire de E Stokstad; p. 778.

60. Novartis a obtenu l'US Patent 6 265 376 (24JUL01) couvrant l'utilisation de plectotoxines de l'araignée chasseuse primitive Plectreurys tristis. Ces protéines sont toxiques pour divers insectes dont les Lépidoptères, et pourraient renforcer l'efficacité des baculovirus.