Des chercheurs présentent le premier avant-projet d'une cellule minimale
Une équipe de chercheurs allemands et espagnols est parvenue à obtenir la première image détaillée d'une cellule minimale responsable de la pneumonie atypique, Mycoplasma pneumoniae. Présentés dans la revue Science, ces travaux de recherche s'inscrivent dans le cadre des projets 3D-REPERTOIRE et PROSPECTS, financés à hauteur de 13 et 11,78 millions d'euros respectivement. Les chercheurs du Laboratoire européen de biologie moléculaire (LEBM) à Heidelberg en Allemagne, et du Centre de régulation génomique (CRG) à Barcelone en Espagne, ont tenté de trouver des réponses à plusieurs questions, et notamment concernant les éléments nécessaire pour générer une cellule pouvant survivre de manière autonome. L'étude, présentée dans trois articles par la revue Science, apporte de nouvelles informations et des éléments essentiels au domaine de la biologie bactérienne. Dirigée par les Drs Peer Bork, Anne-Claude Gavon et Luis Serrano, l'équipe a sélectionné M. pneumoniae comme modèle car il s'agit d'une bactérie unicellulaire minuscule responsable de la pneumonie atypique chez l'homme. C'est aussi un procaryote (c'est-à-dire une cellule dépourvue de noyau) capable de se reproduire sans l'aide de la machinerie cellulaire d'un hôte. D'après l'équipe, M. pneumoniae peut survivre seule et représente une cellule minimale car elle n'est pas complexe. Les chercheurs de l'unité de biologie informatique et structurelle du LEBM et de l'unité de partenariats systèmes du CRG ont étudié cette bactérie à trois niveaux différents. L'équipe 1 a décrit M. pneumoniae et a identifié toutes les molécules d'ARN (acide ribonucléique) générées par son ADN (acide désoxyribonucléique) dans diverses conditions environnementales. L'équipe 2 a défini les réactions métaboliques qui se produisent dans cette bactérie (le métabolome) dans ces mêmes conditions. L'équipe 3 a identifié chaque complexe multiprotéique généré par la bactérie qui caractérise l'organisation de son protéome. «Dans les trois niveaux, nous avons découvert que M. pneumoniae était beaucoup plus complexe que ce que l'on ne pensait», explique le Dr Serrano du CRG, l'un des co-initiateurs du projet au LEBM. Les évaluations du protéome et du métabolome ont permis aux chercheurs de découvrir la multifonctionnalité de nombreuses molécules, notamment le déclenchement de plusieurs réactions par les enzymes métaboliques et la participation d'autres protéines à de nombreux complexes protéiques. Selon les chercheurs, M. pneumoniae associe également les processus biologiques dans le temps et dans l'espace. Les parties de la machinerie cellulaire sont impliquées dans «deux étapes consécutives du processus biologique, souvent assemblées en une seule étape.» La régulation du transcriptome de la bactérie, c'est-à-dire l'ensemble des molécules d'ARN produites par une ou une population de cellules, est comparable à celle des eucaryotes (organismes dont les cellules possèdent un noyau). La majorité des transcriptions d'ADN de M. pneumoniae ne se traduisent pas en protéines, et les gènes ne s'expriment pas tous en un seul groupe. Elles peuvent toutefois exprimer ou réprimer des gènes individuels au sein d'un groupe de manière discriminatoire. Les chercheurs ont également découvert que la bactérie, dont certaines caractéristiques correspondent à celles d'autres organismes plus évolués, a une très grande capacité d'adaptation, et peut ajuster son métabolisme à des changements extrêmes en fonction des conditions environnantes. «Ce sont les caractéristiques qu'elle partage avec les organismes plus évolués qui rendent cela possible», explique le Dr Gavin du LEBM. «Même l'organisme le plus simple au monde ne survivrait pas sans cela, et ce sont des traits qui n'ont pas changé malgré des millions d'années d'évolution. C'est la base fondamentale de la vie.» Le projet 3D-REPERTOIRE («A multidisciplinary approach to determine the structures of protein complexes in a model organism») a été financé au titre du domaine thématique «Sciences de la vie, génomique et biotechnologie pour la santé» du sixième programme-cadre (6e PC). Le projet PROSPECTS («Proteomics specification in time and space»), quant à lui, a reçu un financement au titre du thème «Santé» du septième programme-cadre (7e PC).
Pays
Allemagne, Espagne