TECHNOLOGIE
Ces cellules artificielles minimales arrivent à évoluer, et très rapidement
Même avec un minimum de gènes, la vie trouve un chemin pour évoluer. Cette découverte a été réalisée par le biologiste évolutionniste Jay T. Lennon et son équipe, modifiant notre compréhension de l’évolution et présentant de nouvelles perspectives pour la recherche médicale.
L’équipe de Jay T. Lennon a étudié une cellule minimale artificielle, épurée de tout, sauf de ses gènes essentiels. Ils ont constaté que cette cellule épurée peut évoluer aussi rapidement qu’une cellule normale, démontrant la capacité des organismes à s’adapter, même avec un génome non naturel peu flexible. Micrographie électronique d’un amas de cellules minimales agrandies 15 000 fois. La bactérie synthétiquement simplifiée, Mycoplasma mycoides, contient moins de 500 gènes.
Crédit: Tom Deerinck et Mark Ellisman du National Center for Imaging and Microscopy Research à l’Université de Californie à San Diego. Pour leur étude, l’équipe de Lennon a utilisé l’organisme synthétique Mycoplasma mycoides JCVI-syn3B, une version minimisée de la bactérie M. mycoides, commune dans l’intestin des chèvres et autres animaux similaires. Les chercheurs de l’Institut J. Craig Venter en Californie ont réduit le génome de M. mycoides à l’ensembleminimal de gènes requis pour la vie cellulaire autonome.
« Chaque gène de son génome est essentiel », déclare Lennon en parlant de M. mycoides JCVI-syn3B. « On pourrait penser qu’il n’y a pas de marge de manœuvre pour les mutations, ce qui pourrait limiter son potentiel d’évolution. » Mais l’équipe a découvert que M. mycoides JCVI-syn3B a en fait un taux de mutation exceptionnellement élevé.
Micrographie électronique d’un amas de cellules minimales agrandies 15 000 fois. La bactérie synthétiquement simplifiée, Mycoplasma mycoides, contient moins de 500 gènes.
Crédit: Tom Deerinck et Mark Ellisman du National Center for Imaging and Microscopy Research à l’Université de Californie à San Diego.
Les chercheurs ont permis à l’organisme d’évoluer librement en laboratoire pendant 300 jours, soit l’équivalent de 2000 générations bactériennes ou environ 40 000 ans d’évolution humaine. Ils ont ensuite mis en place des expériences pour voir comment les cellules minimales évoluées se comportaient en comparaison avec M. mycoides non minimal et une souche de cellules minimales qui n’avait pas évolué pendant 300 jours.
Ils ont découvert que la bactérie non minimale surclassait facilement la version minimale non évoluée. Cependant, la bactérie minimale qui avait évolué pendant 300 jours a fait beaucoup mieux, récupérant toute la condition physique qu’elle avait perdue en raison de la simplification du génome.
Comprendre comment les organismes avec des génomes simplifiés surmontent les défis de l’évolution a des implications importantes pour des problèmes de longue date en biologie. La recherche de Lennon et de son équipe démontre le pouvoir de la sélection naturellepour optimiser rapidement la condition physique dans l’organisme autonome le plus simple, avec des implications pour l’évolution de la complexité cellulaire.
