Découverte d'un nouvel élément génétique mobile chez la bactérie Wolbachia
Publié par Adrien le 29/03/2019 à 08:00
Source: CEA

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Les chercheurs de l'Inra, du Cirad, du CEA et des Universités de Montpellier, Chicago et Vanderbilt aux Etats-Unis ont développé une méthode inédite d'analyse du génome de la bactérie Wolbachia. Cette bactérie endosymbiotique infectant plus de 70 % des insectes, est capable d'influencer la transmission par ces derniers d'agents pathogènes comme le virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise les constituants pour se multiplier. Les virus existent sous une forme extracellulaire ou...) de la Dengue (La dengue (prononcer /dɛ̃g/, « dingue »), anciennement appelée « grippe tropicale », « fièvre rouge» ou...) ou Zika. A partir du séquençage (En biochimie, le séquençage consiste à déterminer l'ordre linéaire des composants d'une macromolécule (les acides aminés d'une protéine, les nucléotides...) et de l'étude de l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) de l'ADN présent dans les ovaires de moustiques Culex pipiens, ils ont identifié pour la première fois un nouvel élément génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les...) mobile de type plasmide (Un plasmide désigne en microbiologie ou en biologie moléculaire une molécule d'ADN disctincte de l'ADN chromosomique, capable de réplication autonome. Le terme plasmide fut introduit...) dans cette bactérie (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi cellulaire glucidique, le...). La connaissance de ce plasmide ouvre des voies de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...) pour mieux comprendre l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) de la bactérie Wolbachia avec son moustique hôte et son rôle dans la transmission des agents pathogènes. Ces travaux, publiés dans Nature Communications, ouvrent ainsi des perspectives dans la lutte biologique contre les agents pathogènes transmis par les insectes, véritable enjeu de santé publique (La santé publique peut être définie de diverses manières. On peut en effet la présenter comme « l'étude, d'une part, des déterminants physiques, psychosociaux et...).

L'incidence des maladies et les risques associés aux agents pathogènes transmis par les moustiques, comme le parasite Plasmodium faliciparum (agent de la malaria), les virus de la Dengue, Zika, Chikungunya (Le chikungunya (en abrégé le chik) , est une maladie infectieuse tropicale, due à un arbovirus (noté CHIKV, pour chikungunya virus), un Alphavirus de la famille des Togaviridae, transmise par des...), du Nil Occidental (West Nile) ou de la fièvre (La fièvre est l'élévation de la température corporelle chez un être à sang chaud par dérèglement du « thermostat » central. Il s'agit...) de la Vallée (Une vallée est une dépression géographique généralement de forme allongée et façonnée dans le relief par un cours d'eau (vallée...) du Rift (Un rift est une zone où la lithosphère continentale est en extension, ce qui provoque son affaissement (graben), une zone de volcanisme et une importante sédimentation...), croissent dans le monde (Le mot monde peut désigner :) entier. L'emploi d'insecticides reste la méthode la plus utilisée pour le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) des populations de moustiques mais la résistance aux différentes classes de pesticides actuellement employées est largement répandue. Dans ce contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu...), de nouveaux outils pour contrôler la transmission des agents pathogènes dans des populations naturelles de moustiques basés sur l'utilisation de leurs bactéries, comme Wolbachia, se développent à travers le monde.

La bactérie endosymbiotique Wolbachia, présente chez plus de 70% des insectes, est capable d'agir sur leur reproduction, et de réduire la transmission des agents pathogènes chez de nombreuses espèces de moustiques (par exemple Aedes aegypti et Anopheles gambiae). Elle est actuellement utilisée par des grands programmes de lutte biologique anti-vectorielle, comme le programme mondial 'Eliminate Dengue'. Toutefois, les mécanismes moléculaires d'interactions entre Wolbachia, l'insecte (Insectes est une revue francophone d'écologie et d'entomologie destinée à un large public d'amateurs et de naturalistes. Produite par l'Office pour les insectes et...) et les agents pathogènes restent encore mal connus.

Une méthode innovante d'analyse du génome de Wolbachia développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme l'enveloppe de la famille des droites normales à la courbe.) à l'échelle de l'individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).)

Dans le but de mieux comprendre le rôle de la bactérie endosymbiotique dans la transmission des agents pathogènes et de disséquer les mécanismes moléculaires sous-jacents, une équipe internationale associant des scientifiques de l'Inra, du Cirad, du CEA, des Universités de Montpellier, Chicago (Chicago est une mégapole des États-Unis, située dans la partie nord du Middle West, à 1 280 kilomètres à l'ouest de New York et à plus de 3 200 kilomètres au nord-est de Los Angeles. C'est la plus...) et Vanderbilt ont réalisé des analyses métagénomiques2 de moustiques qui ont permis de reconstruire les génomes de la bactérie Wolbachia par une approche innovante. En effet, pour la première fois, ils ont obtenu des séquences de Wolbachia à partir d'ovaires de Culex pipiens collectés en France en travaillant à l'échelle de l'individu, et non de pools de moustiques, comme réalisé dans les méthodes classiques. Cette approche nouvelle a permis d'identifier de nouveaux aspects du génome de la bactérie endosymbiotique Wolbachia et de ses éléments génétiques mobiles.

Un plasmide trouvé pour la première fois chez Wolbachia

Les analyses effectuées à partir de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) de séquençage 'short et long reads' ont permis d'identifier un ADN circulaire, extrachromosomique, encore inconnu chez Wolbachia, nommé pWCP (Plasmid of Wolbachia in Culex pipiens). Cet anneau d (L'anneau D est un anneau planétaire situé autour de Saturne, le plus interne des anneaux de cette planète.)'ADN possède 14 gènes et apparaît comme présent en plusieurs copies dans la bactérie, en plus de son chromosome (Le chromosome (du grec khroma, couleur et soma, corps, élément) est l'élément porteur de l'information génétique. Les chromosomes contiennent les gènes et permettent leur...). La recherche de pWCP a postériori, à partir de données publiées précédemment a permis de confirmer sa présence à plus large échelle dans des spécimens de Culex pipiens collectés en Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles, l’Afrique est un continent couvrant 6 % de la surface...) du Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.).

La découverte de cet ADN de type plasmidique chez Wolbachia grâce à des nouvelles approches de metagénomique permettra le développement d'un nouvel outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions entreprises, par une plus grande...) d'ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la responsabilité de la construction et au contrôle des équipements...) génétique de cette bactérie. Cette découverte permettra d'acquérir de nouvelles connaissances génériques sur les mécanismes d'interactions entre la bactérie, l'insecte (Les insectes (Insecta) font partie du sous-embranchement des hexapodes, elle-même incluse dans l'embranchement des arthropodes mais dans un sous-groupe : les mandibulates....) et les agents pathogènes qu'il transmet et plus précisément sur les mécanismes par lesquels la bactérie régule (Les régules sont des alliages d'étain ou de plomb et d'antimoine.) la transmission de ces agents pathogènes. Ces connaissances auront des applications directes pour la lutte biologique contre les insectes vecteurs d'agents pathogènes responsables de maladies d'importance en santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.) animale et humaine.

Références

The Wolbachia mobilome in Culex pipiens includes a putative plasmid Julie Reveillaud, Sarah R. Bordenstein, Corinne Cruaud, Alon Shaiber, Özcan C. Esen, Mylène Weill, Patrick Makoundou, Karen Lolans, Andrea R. Watson, Ignace Rakotoarivony, Seth R. Bordenstein & A. Murat Eren

Nature Communications volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) 10, Article number: 1051 (2019) - https://doi.org/10.1038/s41467-019-08973-w
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