concepts et techniques - inrae · 2011. 11. 22. · m martínez-trujillo et al.; plant science 165...

Septembre 2003 n°210 Une version plus complète de ce bulletin est accessible sur le site de l'INRA www.inra.fr. sous son nom dans :

Information Scientifique et Technique puis Publications INRA en ligne. Le signe ### dans cette version papier indique quelques développements supplémentaires ou des commentaires

additionnels consultables dans la version électronique. André BERKALOFF e-mail : [email protected]

Concepts et Techniques 1. Le nombre des centrosomes avec la paire de

centrioles, la matrice péricentriolaire (PCM) qui ancre les sites de nucléation des microtubules est régulé de façon stricte dans la cellule. Cette duplication est couplée aux transitions G1/S et G2/M. Ce nombre est régulé par la protéine SAS-4, une protéine centriolaire récemment découverte chez Caenorhabditis elegans. S Leidel et al.; Developmental Cell 4 (MAR03) 431-439. La même protéine régule leur taille par recrutement de PCM. M Kirkham et al.; Cell 112 (21FEB03) 575–587. Voir le commentaire de JL Salisbury; Trends in Cell Biology 1 (JUL03) 340-343.

� �� 2. ### La réplication du génome est basée sur celle

de l'ADN, mais aussi de toutes les étiquettes indiquant le mode d'emploi qui sont liées à la structure de la chromatine (épigénétique réglant certains patrons d'expression sans toucher à la séquence proprement dite). Le couplage entre les deux fait l'objet d'une revue de AJ McNairn et al.; BioEssays 25 (JUL03) 647-656.

Génome et épigénome sont établis à la fourche de réplication, de façon à ce que les évènements de la phase S soient bien coordonnés.

Chez Saccharomyces cerevisiae, des mutations dans les gènes de plusieurs protéines de réplication perturbent la modification épigénétique (répression hétérochromatique, en l'occurrence) sans toucher à la réplication de l'ADN. Ceci indique que ces protéines jouent un rôle épigénétique, en sus, de leur rôle dans la réplication. La revue suit ces modifications au cours de la phase précoce (euchromatine) et tardive (hétérochromatine).

� �� 3. La PARP-1 [Poly(ADP-Ribose) Polymerase]

est une enzyme qui permet la fixation en grappe de l'ADP ribose du NAD+ sur les glutamates des protéines cibles. Ceci entraîne deux conséquences pour la transcription. Elle modifie ainsi des histones (H1 et H2B), ce qui entraîne la décondensation de la chromatine . Par ailleurs, PARP-1 constitue un des composants des complexes intervenant sur les

séquences des promoteurs et "enhancers". On la retrouve des Archées aux Mammifères (où il en existe sept formes), mais elle semble absente des levures. Ceci résulte d'études réalisées, il y a une quarantaine d'années par le groupe de P.Chambon.

Une revue sur les acquis récents dans ce domaine est parue avec WL Kraus et al.; Cell 113 (13JUN03) 677-683. On a, ainsi, pu montrer que sa synthèse est fortement accrue (10 à 500 fois) lors de dommages à l'ADN. Plusieurs interventions ont été analysées dans des conditions physiopathologiques, mais cette enzyme joue également un rôle dans des conditions normales. L'activité de fond constatée dans une cellule normale est indispensable au développement et en réponse à des signaux régulateurs spécifiques. La revue se consacre à la structure de l'enzyme et son rôle lors de la transcription. Une des contradictions notées est que l'on admettrait que l'activité soit strictement dépendante de la reconnaissance de dommages de l'ADN, entraînant une déformation allostérique activatrice. Ceci est incompatible avec un rôle dans une cellule normale sans stress de ce type. En réalité l'enzyme peut reconnaître d'autres structures de l'ADN, comme des épingles à cheveu, ou des super-enroulements. Elle peut également être activée par l'association avec d'autres protéines.

� �� 4. Ceux qui ne sont pas fatigués d'entendre parler du

"RNA silencing" peuvent trouver une revue assez complète sur la génétique de ce mécanisme dans M Tijsterman et al.; Annual Review of Genetics 36 (DEC02) 489-519. Elle souligne l'ancienneté de ce mécanisme de défense par nettoyage des ARNs perçus comme anormaux ou étrangers.

� �� 6. La variégation, c'est-à-dire l'aspect mosaïque de

certains organismes (notamment celles des fleurs) ont toujours fasciné les humains. Dès 1588, Jacob Theodor von Bergzabern avait re marqué ces variégations chez les grains de maïs. En 1623, Basilius Besler décrivait les mêmes effets chez Mirabilis (les "belles de nuit" dans Hortus Eystettensis). Barbara McClintock décrivait, en 1944

Le Bulletin des BioTechnologies – Septembre 2003 – n°210

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l'élément Ac/Ds (activator/dissociation), comme on le sait bien depuis qu'elle eu le prix Nobel quasiment à titre posthume. Elle a décrit notamment les réarrangements chromosomiques induits. On sait que 70% des séquences du génome du maïs sont des séquences provenant de transpositions. Les recherches ultérieures ont montré que les réarrangements ne sont que la partie émergée de l'iceberg.

Si on n'a guère eu de confirmation du rôle postulé par Barbara McClintock de la transposition dans les régulations , il n'en est pas de même pour un rôle dans l'évolution et la spéciation par les réarrangements chromosomiques induits. Une revue du groupe de

Heinz Saedler avec WE Lönnig et al.; Annual Review of Genetics 36 (DEC02) 389-410 porte sur cet aspect du rôle des éléments transposables complété par les mutations.

La g rande majorité des transposons du maïs sont des rétrotransposons. La revue essaye de poser la question de savoir quel est l'intérêt de telles modifications en masse des génomes pour les organismes. On ne manque pas de réponses, cela indique qu'on n'en a pas qui soit satisfaisante.

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Les Productions Végétales L'expression génique

8. La région amont du gène de la sucrose phosphate synthase du riz comporte un promoteur atypique sans boîtes TATA et CCAAT et une séquence non traduite (leader) de 368 nucléotides particulièrement complexe sur le plan structural. Usuellement ces régions non traduites ont de 20 à 100 nt. Son élimination déprime de dix fois l'activité du promoteur. Sa présence renforce les promoteurs forts comme celui 35S ainsi que celui du Cassava Vein Mosaic Virus, mais moins que dans le cas de promoteurs plus faibles. Elle stimule nettement la traduction, comme le font les séquences amont longues que l'on peut rencontrer chez quelques virus (mosaïque du tabac) et gènes végétaux comme celui de la Hsp70 du maïs (et animaux). Ceci est manifestement dû à des effets redondants de plusieurs éléments de la région. M Martínez-Trujillo et al.; Plant Science 165 (JUL03) 9-20.

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Le développement 9. L'apomixie permet de former des graines sans

fécondation. C'est un processus où seul le génome maternel participe donc. Une revue de AM Koltunov et U Grossniklaus; Annual Review of Plant Biology 54 (JUN03) 547-574 traite de ce mécanisme énigmatique que l'on souhaiterait maîtriser pour amplifier un individu particulièrement intéressant (un hybride par exemple) sans courir les risques de la reproduction sexuée avec ses brassages parfois intempestifs. Un des éléments à ne pas oublier est que le développement de l'albumen est particulièrement important pour les céréales cultivées, au-delà d'un développement de l'embryon lui-même.

Un chapitre traite du développement normal avec celui de l'ovule. Il montre que développement de la graine et du fruit peut être découplés. Il détaille les régulations du développement embryonnaire avec le rôle de la double fécondation. Il envisage, enfin, le rôle des gènes FIS (Fertilization Independent Seed, codant des protéines de type Polycomb) sur le développement de l'albumen.

Le développement de l'ovule part d'un primordium à trois couches, LI, LII et LIII (LIII est la plus profonde), dont les contributions respectives ont été démontrées en 1945, avec des chimères, chez Datura stramonium. L'apomixie fait intervenir des cellules des couches LI et LII.

Deux types d'apomixies peuvent être distingués. Les cellules initiant précocement l'apomixie au sein de l'ovule utilise une apomixie gamétophytique, c'est-à-dire avec une formation mitotique du sac embryonnaire avant méiose. Ce type d'apomixie peut relever de deux processus suivant l'origine de la cellule amorçant ces mitoses. Elle peut prendre la place dans la cellule mère de la mégaspore (amorce du gamétophyte femelle). On parle alors de

diplosporie. Dans certains cas, on a une entrée avortée en méiose.

Si cette cellule a une autre origine, on parle d'aposporie. C'est celui du développement d'une graine à partir d'une cellule somatique de l'ovule. Chez Pennisetum et Hieracium, l'amorçage de l'aposporie entraîne l'avortement du processus sexuel. Chez Brachiaria spp.les deux types de sac embryonnaires peuvent coexister.

Il existe, par ailleurs, une apomixie adventice (tardive) prenant son origine dans le nucelle ou des cellules du tégument. Le développement de ces embryons suppose, en général, un développement parallè le de l'embryon zygotique normal, et, en particulier d'un accès à l'albumen. Mais il peut se développer aux dépens du nucelle. Chez les Citrus, les deux modes adventices et aposporiques peuvent coexister.

La régulation de l'apomixie est manifestement complexe et peut être confondue avec celle de la parthénogenèse (développement asexué après méiose). C'est le cas chez des Panicum, Ranunculus et Hieracium. Chez d'autres plantes apomictiques, les déterminants de la parthénogenèse, de l'apoméiose et de la formation de l'albumen semblent distincts.

Des études chez Hieracium ont montré que l'aposporie et le développement autonome de l'embryon et de l'albumen utilisent des gènes exprimés lors de la reproduction sexuée. L'apomixie pourrait être une dérégulation de la reproduction sexuée, comme l'indique le fait que, dans certains cas de diplosporie, on a une amorce de méiose, mais ce n'est pas général.

La différentiation de la cellule aposporique initiale chez les Hieracium coïncide avec l'avortement de la reproduction sexuée. Les cellules voisines qui étaient engagées dans la méiose, voient leur patron


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d'expression basculer et dégénèrent rapidement. Celui des cellules engagées dans l'aposporie expriment alors le patron "sexué" du développement autonome de l'embryon et de l'albumen. Tout se passe comme si la reproduction sexuée était court-circuitée dans ces initiales de l'aposporie.

Au fond, dans ces cas tout se joue dans la cellule initiale, et c'est là qu'il faut chercher les clés de l'énigme. Les auteurs font le parallèle avec l'embryogenèse somatique.

Plusieurs gènes interviennent dans la capacité à lancer une cellule végétale dans la voie de l'embryogenèse. Le gène SERK (SOMATIC EMBRYOGENESIS RECEPTOR KINASE), exprimé lors de l'embryogenèse somatique de la carotte est retrouvé chez Arabidopsis. Ce dernier accroît la fréquence de l'embryogenèse somatique, quand il est surexprimé . Il est, par ailleurs, exprimé dans l'ovule et en particulier dans la cellule -œuf.

D'autres facteurs de transcription non apparentés sont également exprimés lors de l'initiation embryonnaire, comme LEAFYCOTYLEDON 1 et -2 (LEC1, LEC2), tous deux brevetés par l'Université de Californie sous l'US Patent n°6 545 201 (08APR03) pour Lec1 et 6 492 577 (10DEC02) pour Lec2, ainsi que BABYBOOM(BBM) et WUSCHEL (WUS). Mais on n'a pas encore démontré que tous ces gènes sont exprimés dans l'ovule ou la cellule-œuf normale. Les quelques études réalisées ne permettent pas de détecter l'expression dans l'ovule à ces stades précoces, ce qui pourrait laisser supposer qu'ils ne sont pas directement impliqués dans l'initiation de l'embryon. Leur surexpression entraîne probablement un stress qui engendre la dédifférenciation de cellules particulières permettant, ainsi, l'acquisition de l'identité embryonnaire.

Un développement de l'albumen, indépendant de toute fécondation, est observé chez les mutants fis. C'est un des éléments de l'apomixie. Ce n'est cependant pas la règle chez les plantes apomictiques, mais s'observe chez un grand nombre d'entre elles, plus particulièrement chez les Composées. Les gènes FIS sont requis pour le développement des graines des Hieracium.

Au cours d'un développement zygotique de mutants fis, seule la cellule centrale (celle qui va donner l'albumen triploïde) prolifère ce qui indique que les facteurs stimulant la formation de l'albumen ne sont pas suffisants pour lancer la parthénogenèse chez Arabidopsis. Et l'albumen des mutants fis n'est pas viable et dégénère avant sa cellularisation. Il existe donc probablement un rôle ultérieur du gène FIS.

La formation de l'albumen peut exiger une pseudofécondation (pseudogamie) ou être parfaitement autonome . Mais l'équilibre de deux jeux maternels pour un jeu paternel (2M/1P) est indispensable. C'est ce qui est critique, si on veut transférer l'apomixie chez les céréales et tout particulièrement les hybrides.

Un chapitre est consacré au mécanisme du maintien de l'équilibre génétique de l'albumen. Il existe des cas où le développement de l'albumen n'est pas sensible à l'équilibre M/P. C'est le cas des apomictes autonomes et plusieurs pseudogames. C'est le cas de Tripsacum dactyloides, qui tolère des variations importantes

dans ce rapport. Cette tolérance est particulière aux espèces apomictiques.

Une autre stratégie, qui est partagée par de nombreuses graminées, est celle de Panicum maximum, chez qui le sac embryonnaire avec ses huit noyaux réglementaire dans la reproduction sexuée, est remplacé par un autre à 4 noyaux chez les plants apomictiques aposporiques, ce qui permet de maintenir l'équilibre. Chez les Arabis holboellii apomictiques, c'est le noyau pollinique qui n'est pas réduit, et donne un albumen avec un rapport 4M/2P.

La revue analyse, enfin, les divers modèles élaborés de l'apomixie. L'un d'eux fait appel à ce qui s'observe pour les Wolbachia chez de nombreux arthropodes, avec transfert d'informations à partir d'un parasite devenu symbiote, puis introgressé en partie dans un génome.

� �� 10. Les gènes MADS codent des régulateurs

transcriptionnels à MADS-box intervenant notamment dans le développement. Les gènes MADS box (MCMI-Agamous-Deficiens-SRF) sont des facteurs de transcription portant un domaine liant l'ADN de 58 aminoacides (le domaine MADS). Une revue sur l'évolution des gènes homéotiques floraux est parue avec VF Irish; BioEssays 25 (JUL03) 637–646. C'est encore une histoire de duplications et divergence qui ont permis le recrutement de gènes dans de nouvelles voies du développement permettant leur diversité morphologique. C'est surtout ce point que la revue développe. Il existe maintenant 82 gènes MADS chez Arabidopsis et il y en a autant chez le riz, qui est la seule autre angiosperme séquencée. Malgré cette profusion, l'origine de ces gènes apparaît relativement récente.

C'est probablement une particularité des plantes, car Drosophila et Caenorhabditis n'en possèdent que deux et Saccharomyces quatre.

On trouve parmi les gènes MADS, APETALA1 (AP1) et -3 (AP3), PISTILLATA (PI), AGAMOUS (AG), SEPALLATA1, -2 et -3). Ils agissent comme des sélecteurs homéotiques et dans la spécification des organes floraux chez Arabidopsis. Il semble, pour l'instant, que la combinaison de ces gènes suffise à expliquer la différenciation des pièces florales avec le modèle A,B,C. Bien que des homologues de ces gènes puissent être trouvés chez toutes les Angiospermes, il se pourrait que les fonctions puissent être différentes de celles chez Arabidopsis. C'est à ces rôles différents que se consacre la revue.

� �� 11. L'azote ne manque pas sur terre, mais il est peu

disponible dans le sol et les nitrates sont trop solubles et souvent dénitrifiés par des bactéries. C'est l'élément le plus critique, et celui que l'on fournit abondamment avec les engrais. Le phosphore vient en second, car sa forme anionique, qui est celle absorbable par les plantes, est très peu soluble à cause de son affinité pour divers cations di- ou trivalents comme Ca2+, Mg2+ et Al3+. Il est également souvent converti en formes organiques inaccessibles aux plantes. En ce qui concerne le fer, il n'en faut pas beaucoup, mais il est pratiquement insoluble sous sa forme ferrique.

La capacité des plantes à se procurer ces nutriments minéraux, dont l'eau, repose, en règle générale, sur le


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système racinaire. De ce fait ce système perçoit les signaux nitrate, phosphate , sulfate et fer. Ces signaux modifient la réponse proliférative et la différenciation des tissus racinaires .

Formation des poils absorbants, croissance primaire et ramifications latérales de la racine sont particulièrement sensibles à ces signaux. Ceci est également sensible aux facteurs de croissance

classique des plantes, ce qui suggère que ce sont probablement des intermédiaires dans les réponses.

Une revue de chercheurs mexicains du groupe de Luis Herrera-Estrella, J Lopez-Buccio et al.; Current Opinion in Plant Biology 6 (JUN03) 280-287 traite de ces interactions avec N, P, S et Fe au cours du développement des racines .

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La Physiologie des Plantes 12. Les effets des stress oxydatifs peuvent être

diminués par le sélénium chez la pomme de terre. C'est ce que montrent M Seppänen et al.; Plant Science 165 (AUG03) 311-319. La réillumination de la pomme de terre après une nuit froide (même à des températures à peine inférieures à 0°) est responsable des dégâts attribués au froid. Bien que toxique à fortes concentrations, le sélénium appliqué dans ces conditions a un effet bénéfique. Voir le §77.

Le sélénium limite ce stress oxydatif, alors qu'on a toujours estimé qu'il n'est pas indispensable aux plantes. On l'avait déjà montré dans le cas de la laitue et dans celui du ray-grass. On sait, par ailleurs, qu'il a un effet antioxydant chez les animaux.

Le sélénium modifie la transcription du gène de la superoxyde dismutase (SOD) à cuivre et zinc et de la glutathione peroxydase (GPX), mais pas celle de la SOD à manganèse. On ne connaît pas de SOD à sélénium chez les plantes et il est possible qu'il soit directement un antioxydant, ou un activateur des activités enzymatiques de ce type dans le chloroplaste .

� �� 13.### L'expression du cytochrome P450 CYP1A1

humain chez le riz confère une résistance à plusieurs herbicides à mécanismes d'action différents (atrazine, chlortoluron et norflurazon). On ne fait que renforcer un mécanisme existant. Des chercheurs japonais montrent que, chez un riz Nipponbare, les métabolites de ces herbicides sont exsudés par la racine et non stockés, comme on le pensait. H Kawahigashi et al.; Plant Science 165 (AUG03) 373-381.

� �� 14. Le tréhalose (deux glucoses liés par une liaison

1,1) est, en réalité très fréquent chez les plantes , alors qu'on pensait qu'il y était peu répandu. Il était connu chez plusieurs plantes résistant à la dessiccation, comme Selaginella lepidophylla et Myrothamnus flabelifolius (une myrothamnacée d'Afrique du Sud chez qui les feuilles fragiles abritent mitochondries et plastes derrière une barrière dans la cellule pendant la dessicative, barrière qui est perforée à la réhydratation). On a récemment montré que la tréhalose-6-phosphate synthase d'Arabidopsis est indispensable au développement de l'embryon. On a récemment montré que le tréhalose-6-phosphate joue un rôle régulateur dans l'allocation du carbone dans la plante, conduisant à des difformités quand on y surexprime une synthase fongique ou bactérienne. Une revue sur ce sujet est parue avec PJ Eastmond et al.; Current Opinion in Plant Biology 6 (JUN03) 213-235.

� �� 15. Des chercheurs indiens, bengladeshi, malais et

chinois menés par l'IRRI ont analysé l'apport des

fumures organiques sur la culture de riz sur riz ou de riz sur blé en Asie. D Dawe et al.; Field Crops Research 83 (20AUG03) 191–213. Ce dernier système est pratiqué à grande échelle et sous forme intensive dans la plaine Indo-Gangétique et en Chine (21 millions d'hectares mais avec beaucoup d'incertitude en ce qui concerne la Chine). La monoculture intensive du riz couvre une cinquantaine de millions d'hectares et l'ensemble des deux systèmes couvre la moitié des 150 millions d'hectares des cultures de riz.

Les auteurs constatent que si une fumure primaire organique est possible (fumiers animaux, plus paille) et même utile à la structure des sols, il faut obligatoirement la complémenter par des engrais inorganiques pour équilibrer les apports. La fumure organique seule a donné des résultats contradictoires sur le plan de la production dans des essais à long terme. Les calculs économiques ont été réalisés sur toute l'Asie, mais à long terme dans cette étude.

La fumure organique seule n'améliore pas la production dans les deux systèmes et une fumure inorganique de base primaire est la meilleure méthode pour obtenir une production soutenue.

Les auteurs soulignent également que les outils dont on dispose pour faire ces évaluations à long terme doivent être améliorés. Ils soutiennent qu'avec les outils actuels, on surestime la valeur de la fumure organique.

Les systèmes riz sur blé comportent une longue phase aérobie pendant la culture du blé et la conservation de la matière organique du sol pose alors problème. La fumure organique est un apport favorable dans ces conditions, surtout dans le cas du riz pluvial. C'est l'inverse dans une monoculture du riz avec deux ou trois récoltes annuelles, où cette matière organique du sol augmente, même si on enlève la paille du riz. L'apport organique dans ces conditions n'est pas indispensable.

Dans les cultures riz sur blé, il s'installe également des pénuries de micronutriments comme zinc, bore, fer et soufre, même après utilisation d'engrais inorganiques. La fumure organique apporte ces micronutriments en quantités variables et donne donc des résultats imprévisibles sans analyse ce qui n'est pas possible dans ces pays.

� �� 16. La caféine est synthétisée à partir de la

xanthosine chez le café (Coffea arabica) et le thé (Camellia sinensis) . Elle est synthétisée par trois étapes de méthylation suivant la cascade xanthosine -> 7-methylxanthosine -> 7-methylxanthine -> théobromine -> caféine. Des chercheurs japonais ont caractérisé l'enzyme de la première méthylation, la caféine synthase 1, CtCS1, à partir des feuilles de ces


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deux plantes. K Mizuno et al.; FEBS Letters 547 (17JUL03) 56-60.

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Les Réserves des plantes 17. On trouvera dans EL Ploschuk et al.; Industrial

Crops and Products 18 (JUL03) 1-6 et RL Walker et al.; p. 7-15, deux articles sur l'adaptation de cultures oléagineuses exotiques. Il s'agit, dans le premier cas, de Lesquerella de Patagonie, et dans le second de Lunaria annua en Ecosse.

Les Lesquerella (Crucifères voisines des Alyssum) ont un potentiel de production d'acides gras hyxdroxy et Lesquerella fendleri est considéré comme un bon candidat à la production de ces huiles dans les régions arides du Sud Ouest des Etats unis du fait de sa bonne production de graines et de leur haute teneur en huile associées à une faible dormance des graines et une faible déhiscence des fruits qui évite leur dispersion avant récolte. Il reste cependant à mieux définir les caractéristiques agronomiques à sélectionner. Les chercheurs argentins ont étudié sept espèces de Patagonie de ce point de vue sur deux ans .

Lesquerella angustifolia a été comparée à trois accessions de L.fendleri. La récolte de L.angustifolia est trois fois supérieure à celle des L.fendleri essayées en un même site, du fait d'une plus grosse taille des

graines et de leur nombre supérieur. Mais il s'agit d'essais dans des vallées irriguées de Patagonie, à de hautes latitudes par conséquent.

Le second article sur Lunaria annua (une autre crucifère dont les siliques sont utilisées dans les bouquets secs et dont on dit que les racines sont comestibles, je n'ai pas essayé). la graine contient des érucique et nervonique. La graine contient dans l'état actuel de la génétique de la plante 23% d'acide oléique, 46% d'acide érucique (C22:1) et 20% d'acide nervonique (C24:1) (voir le Bulletin de Février 2002 §27) . On pourrait atteindre une production de 2 tonnes par hectare sous le climat écossais. Ce n'est pas énorme face aux colzas. Pour l'instant de très fortes variations annuelles de la production sont, en plus, en handicap. Le handicap majeur actuel est le caractère bisannuel de la plante (curieux, vu le nom). Mais c'est un problème, en principe, facile à résoudre et il semble qu'il le soit.

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Les Symbioses 18.###( Des composants des cascades de signaux

des symbioses bactériennes sont partagés avec ceux des symbioses mycorrhiziennes . Ces dernières sont très répandues alors que la symbiose fixatrice d'azote atmosphérique est limitée à quelques familles. La symbiose mycorrhizienne est probablement beaucoup plus ancienne sur le plan évolutif.

Une revue du groupe de Ton Bisseling compare ces signaux dans les deux symbioses: E Limpens et al.; Current Opinion in Plant Biology 6 (AUG03) 343-350.

La voie des facteurs Nod commence à être éclairée avec le clonage des orthologues des gènes NIN de Lotus japonicus et DMI2 de Medicago truncatula. Les orthologues de HAR1, un récepteur à kinase intervenant majeur dans l'autorégulation du nombre de nodules ont également été clonés dans le passé récent (voir JA Downie et al.; Nature 420 (28NOV02) 369-370) . Ces gènes sont certainement les cibles de l'autorégulation de la nodulation qui est manifestement liée à celle qui freine la fixation d'azote atmosphérique en présence d'azote déjà fixé.

Les gènes qui sont impliqués dans la signalisation par les facteurs Nod pourraient bien être la cible des signaux supprimant la nodulation.

Les réponses des plantes face à la colonisation par les Rhizobium (pris au sens collectif pour Azorhizobium, Bradyrhizobium, Mesorhizobium, Rhizobium et Sinorhizobium) sont très différentes de celles face à celle par les champignons mycorrhiziens comme les Glomales. Pourtant il existe plus étapes communes dans les signaux impliqués et ce sont des gènes similaires qui sont induits lors de la phase initiale de l'interaction..

Il est évident que les Légumineuses sont le modèle à retenir pour comparer les deux symbioses. Ceci a été réalisé chez Lotus japonicus et Medicago truncatula.

La revue conclue que dans les deux types de symbioses la reconnaissance du symbiote microbien et l'établissement d'une symbiose effective est bien complexe et régulée par de multiples récepteurs et par plusieurs voies en parallèle.

Le facteur Nod majeur de Sinorhizobium meliloti associé à Medicago comporte quatre GlcNAc (β-1,4-N-acétyl-D-glucosamine), une chaîne acyle à 16 carbones avec deux doubles liaisons. Un acétyle est fixé au sucre de l'extrémité non réductrice et un sulfate à l'extrémité réductrice. Le sulfate est essentiel pour donner la bonne réponse dans Medicago .

Trois gènes DMI (DOES NOT MAKE INFECTIONS) sont impliqués dans une même voie de signalisation dans les deux symbioses. Dans le cas des mycorrhizes, le signal du champignon n'a pas été encore identifié.

Ces gènes ont été identifiés génétiquement, mais seul DMI2 a été cloné avec ses homologues du pois et de la luzerne (NORK pour NODULATION RECEPTOR KINASE) et de Lotus japonicus avec SYMRK (SYMBIOSIS RECEPTOR-LIKE KINASE) . Tous ont un domaine transmembranaire, un domaine LRR à l'extérieur, et une kinase dans le cytoplasme. Ceci signifie que DMI2 a quelque chose à voir avec la capture du signal extérieur provenant de la bactérie, mais encore une fois, ce n'est probablement pas la seule molécule impliquée dans la réception des signaux Nod de la bactérie et Myc du Glomus des mycorrhizes. Des gènes de "récepteurs " en amont de DMI1 et DMI2 ont été caractérisés chez Medicago avec NFP (NODFACTOR PERCEPTION) chez Lotus avec LjSYM1 et LjSYM5, chez On constate, par ailleurs, que les gènes induits dans la plante sont communs, comme ENOD11, ce gène est exprimé dans l'épiderme par les facteurs Nod, et dans le cortex dans le cas du facteur Myc.


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Les Pathogènes des Plantes et les Mécanismes de Défense 19.### Le numéro d'Août de Current Opinion in

Plant Biology est consacré aux mécanismes d'interactions biotiques chez les plantes.

Les études des interactions plantes/microorganismes ont été dominées par les études génétiques qui ont permis d'identifier les composants des signaux de stress . On passe, actuellement, à la caractérisation moléculaire des voies activées par les signaux perçus.

Au cours des symbioses , les receptor-like kinases (RLKs ) émergeant de la membrane plasmique ont été identifiées chez les Légumineuses lors de la phase initiale de la symbiose fixatrice d'azote, la reconnaissance de la bactérie. Ce sont des protéines appartenant à une grande famille de capteurs percevant une multitude de signaux extracellulaires . ER Morris et al.; p.339–342 et E Limpens et al.; p.343–350 analysent l'intervention de ces kinases au cours des stades communs entre les symbioses mycorrhiziennes et rhizobactériennes , chez le pois, le soja et les modèles Lotus et Medicago . Ce sont très probablement les récepteurs des facteurs Nod produits par les Rhizobiums et des signaux encore inconnus des champignons des mycorrhizes. D'autres RLK interviennent dans la reconnaissance de pathogènes race-spécifique ou pas. Elles interviennent dans la réponse systémique aux morsures d'herbivores et dans des mécanismes différents comme dans le développement ou la perception des hormones.

Dans le cas de la reconnaissance des pathogènes on commence à décrire la conformation des protéines R de résistance. L'importance des mécanismes post-traductionnels dans la régulation de leurs fonctions est en train de se dégager.

JP Rathjen et al.; Current Opinion in Plant Biology 6 (AUG03) 300–306 et A Devoto et al.; p.307–311 discutent de la reconnaissance des molécules de pathogènes race-spécifiques par les protéines R. On estime, maintenant, que la reconnaissance de ces signaux par la majorité des protéines NB-LRR (Nucleotide Binding–Leucine-Rich-Repeat) est indirecte . Elles perçoivent les perturbations causées chez les protéines de la plante qui sont la cible des facteurs de virulence du pathogène. JP Rathjen et al., D Büttner et al.; p.312–319, R Panstruga p.320–326 et VM Williamson et al.; p.327–333 discutent en détail de cette reconnaissance avec les associations intra- et intermoléculaires dans les complexes R de reconnaissance. On commence à déterminer les composants de complexes pré -installés mais inactifs, et le déclenchement des défenses en aval des voies activées.

Les revues de A Devoto et al. et de SC Peck; p.334–338, développent les rôles des modifications post-traductionnelles lors des stress, qu'ils soient biotiques ou abiotiques. SC Peck décrit, notamment, les phosphorylations précoces lors des stress biotiques. Les plantes recrutent des modules de kinases à spécificités recouvrantes face à divers éliciteurs . Il reste à déterminer comment la spécificité est assurée dans ces conditions.

A Devoto et al discutent des données génétiques et obtenues par interférences ARN montrant que le protéasome associé à l'ubiquitinylation régule la résistance aux maladies . On a trouvé dans le génome d'Arabidopsis plus de 600 protéines à F-box, qui confère la spécificité des ubiquitine ligases E3 de type SCF (voir §22). Ceci suppose une très grande flexibilité de la composition des complexes SCF (SKP1, CDC53p/CUL1 F-box), ainsi que de leur régulation. Pourtant on n'a encore pas caractérisé de protéines, cibles d'une ubiquitinylation, impliquées dans des mécanismes de défense.

H Thordal-Christensen; p.351–357 s'intéressent aux défenses plus larges que celles qui sont race-spécifiques. Il s'agit de défenses à plusieurs lignes successives permettant de maintenir des défenses durables contre la majorité des pathogènes microbiens. On n'en connaît que des bribes. On estime que les deux formes de résistance, spécifique et non spécifique, partagent des éléments communs. L'auteur suggère que la différence entre les deux modes réside dans la robustesse de la reconnaissance conduisant à la résistance.

Le génome d'Arabidopsis possède plusieurs centaines de gènes codant des protéines de surveillance dont environ 150 codent des protéines NBS–LRRs assurant potentiellement des fonctions de protéines R, tandis que d'autres ont des fonctions de type FLS2 qui est une RLK permettant la reconnaissance de la flagelline. FLS2 présente des homologies avec les TLR (Toll-Like Receptors) et TLR5 perçoit également la flagelline chez les Mammifères. On a donc affaire à une défense innée dans ce cas.

Résistance et sensibilité aux pathogènes sont des manifestations d'un même mécanisme et sont l'objet de quatre revues dans la série. L'analyse de la pathogenèse donne des clés des mécanismes de défense. De nombreux effecteurs sont des facteurs de virulence et ont été caractérisés. D Büttner et al.; p.312–319 décrivent comment ces facteurs sont injectés dans les cellules de la plante hôte et leurs interférences avec les fonctions cellulaires . On commence à tirer des séquences de bactéries, des facteurs communs à la pathogénicité chez les plantes et les animaux. R Panstruga p.320–326 analyse les interactions entre plantes et champignons biotrophes (s'attaquant aux cellules vivantes).La formation des haustoria est associée à des modifications profondes des compartiments cellulaires et des flux de nutriments. VM Williamson et al.; p.327–333, eux, se consacrent aux interactions plantes/nématodes (voir §23), tandis que HJ Bouwmeester et al.; p.358–364 le font dans le cas des plantes parasites comme les Orobanches et les Striga. Ces parasites répondent à des métabolites secondaires de l'hôte qui leur permettent de germer.

Les rôles de métabolites secondaires dans les défenses , sont analysés dans les revues de J Shah; p.365–371 et EE Farmer et al.; p.372–378 qui analysent les interactions entre les molécules de stress comme l'acide salicylique et les oxylipines


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(acide jasmonique), avec les voies hormonales . La synthèse de l'acide salicylique et ses relations avec les molécules redox est en cours de redéfinition dans ce cas.

L'importance des systèmes régulant le statut redox, notamment eu niveau de l'apoplaste (tout ce qui est intercellulaire), au cours des interactions avec le milieu est soulignée dans les revues de C Pignocchi et al.; p.379–389 et S Karpinski et al.; p.390–396. Les auteurs présentent des indications que les voies de réponse aux stress sont modulées par la lumière.

RW Michelmore; p.397–404 s'intéresse aux apports de la génomique à la quête de résistances durables des plantes. On devrait pouvoir accéder à des pools géniques utilisables plus vastes. Des corrélations entre variations alléliques et virulence devraient permettre un meilleur déploiement de ces gènes de résistance.

� �� 20.### Orobanche et Striga sont des

Scrofulariacées parasites d'autres plantes. Ce sont de sérieux handicaps pour les cultures, notamment de maïs, mil, sorgho et riz, dans de nombreuses régions du globe. Il existe 28 espèces de Striga dont S.asiatica, S.aspera, S.forbesii et surtout S.hermonthica sont les plus néfastes. Ces parasites infestent, par exemple, les deux tiers des 70 millions d'hectares cultivés en céréales en Afrique et affectent donc 300 millions de personnes. Striga gesnerioides parasite, de son côté, le soja comestible (haricot Mungo) Vigna unguiculata .

Parmi la centaine d'Orobanche, seules O.crenata, O.ramosa, O.cumana et O.aegyptiaca parasitent des cultures (Légumineuses, Crucifères, tomate, tournesol, houblon et tabac) en Europe, en Amérique du Nord, Moyen-Orient et Inde.

Le cycle de ces plantes est couplés à celui des plantes hôtes, par des métabolites secondaires des hôtes. L'analyse de ces interactions a été réalisée avec des mutants d'Arabidopsis et de maïs. Arabidopsis est en effet, parasitable par O.aegyptiaca, O.minor et O.ramosa. Medicago truncatula est également parasitable par O.crenata. Toutes ces plantes peuvent constituer des modèles mais avec la restriction que l'on n'en connait pas les inducteurs de germination.

Une revue est parue sur le sujet avec HJ Bouwmeester et al.; Current Opinion in Plant Biology 6 (AUG03) 358-364.

C'est surtout à la première étape, celle de l'induction de la germination que la revue est consacrée.

Les métabolites secondaires déclenchant la germination ne sont pas particuliers aux plantes parasitables et des interactions sont possibles avec des plantes non-hôtes qui peuvent se débarrasser ultérieurement du parasite.

On a cru caractériser trois types d'inducteurs de la germination avec les dihydrosorgoléones , strigolactones et des sesquiterpène lactones . On a surtout travaillé sur le sorgho. Mais leur faible solubilité sème le doute et aucune preuve directe de leur intervention n'a été fournie (et elle est difficile à obtenir).

Le strigol (une strigolactone) est exsudé par maïs, sorgho et mil. On en a détecté la présence chez le coton (qui n'est pas un hôte) mais, également et par

hasard, chez des plantes médicinales, comme les Ménispermacées (plantes des zones chaudes dont une produit le curare) Menispermum dauricum et Stephania cepharantha . L'alectrol est une molécule apparentée, présente chez le haricot mungo parasité par S.gesnerioides. C'est également un des trois stimulants de la germination exsudés par le trèfle rouge et actif également sur Orobanche minor. Une sélection de sorgho ne produisant que très peu de stimulant a rencontré un certain succès.

Des sesquiterpène lactones du tournesol permettraient la germination d'O.cumana , mais pas d'O.crenata ou O.ramosa, à des concentrations de l'ordre de 10-7 M. O.cumana est une spécialiste du Tournesol, mais pas les deux autres.

Une stratégie pour bloquer le parasitisme à ce stade précoce est celle d'inducteurs synthétiques de germination, permettant d'épuiser, à contre-temps, les réserves des graines. Une autre est de préplanter des plantes induisant la germination, mais résistantes ou ne permettant pas le déroulement du cycle avant récolte. Ceci a été utilisé au Mali.

L'attraction est indispensable au parasitisme car les réserves minimales des graines des orobanches ne lui permettent pas de survivre plus de quelques jours. Des interactions ont lieu après germination. On suppose l'existence d'attractants provenant des racines des plantes, mais c'est aussi à ce stade que les premières défenses se développent. Ainsi, chez le Tournesol par exemple, des coumarines induisent une nécrose des grains d'Orobanche cumana (alias cernua).

� �� 21. Le rôle de l'acide salicylique (SA) dans les

défenses locales et systémiques est revisité par J Shah; Current Opinion in Plant Biology 6 (AUG03) 365-371. Ce n'est pas seulement un élément des défenses , mais également des symptômes (qui sont parfois associés aux défenses). L'accroissement des concentrations de SA va de pair avec l'induction des gènes PR (Pathogenesis -Related). C'est ce que l'on essaye de mimer avec l'utilisation de BTH (benzo (1,2,3) thiadiazole-7-carbothioic acid S-methyl ester) exogène.

Le gène d'Arabidopsis NPR1 (NON-EXPRESSOR OF PR1, alias NIM1 pour NON-INDUCIBLE IMMUNITY1), intervient dans le signal SA, les mutants de ce gène sont insensibles au SA .. Il existe, par ailleurs, un mécanisme de résistance faisant intervenir SA, mais indépendant de NPR1 et qui implique les morts cellulaires.

Synthèse de SA et voies de signalisation qui en dépendent sont l'objet de la revue. La revue s'intéresse également à une boucle de régulation par SA modulant les évènements en amont. La revue laisse, cependant, de côté les interactions avec les autres voies impliquées dans les défenses.

Il existe manifestement plusieurs voies de synthèse de l'acide salicylique, celle dérivant de la phénylalanine n'étant pas la seule. Une deuxième voie part du chorismate (comme dans la synthèse de la phénylalanine) et débouche sur le SA en deux étapes enzymatiques. Des homologues des enzymes isochorismate synthase (ICS) et isochorismate pyruvate lyase (IPL) bactériennes ont été détectées


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chez Arabidopsis et elles permettent les deux étapes menant du chorismate au SA.

SID2 (SALICYLIC -ACID-INDUCTION DEFICIENT2) code une ICS probablement chloroplastique d'Arabidopsis. En conséquence, les mutants sid2 et eds16 (enhanced disease susceptibility 16) alléliques de ce gène ne savent pas synthétiser SA.

EDS5 est impliqué dans le transport des précurseurs phénoliques de SA. EDS1 et PAD4 (PhytoAlexin Deficient) fonctionnent en amont d'EDS5, comme le montre l'analyse de leurs mutants et sont requis pour une résistance de base conduisant à une accumulation du SA. Mais SA active EDS1, nécessaire à l'accumulation de SA sous la commande des récepteurs codés par les gènes R de résistance. Il y a donc une boucle de régulation des gènes R et d'EDS1 par SA..

La réponse au SA consiste en une translocation de NPR1 vers le noyau. Une protéine se fixant sur l'ADN de la famille des TGA-element binding protein, TGA2, s'associent à NPR1 et sa forme tronquée dépourvue du domaine liant l'ADN provoque une répression dominante et un phénotype semblable à celui des mutants npr1. Mais on a constaté l'effet inverse chez le Tabac. On doit donc avoir activation comme répression des gènes PR1. Un signal lipidique est nécessaire à l'activation de la voie NPR1 par le SA. L'activation du gène PR-1 est probablement assurée par la suppression de l'effet inhibiteur de SNI1 (SUPPRESSOR OF npr1-1 INDUCIBLE1).

Un schéma ressemblant à une gare de triage résume les interactions potentielles.

� �� 22.### La revue d'A Devoto et al.; Current Opinion

in Plant Biology 6 (AUG03) 307-311, mentionnée plus haut (§19) détaille l'intervention potentielle de la voie de dégradation ubiquitine-dépendante des protéines dans les mécanismes de défense. Les protéines destinées à être dégradées par le protéasome sont marquées par un système de greffage de chaînes d'ubiquitines grâce à un système multienzymatique. Celui-ci comporte trois composants: E1 activant l'ubiquitine, E2 ou enzyme conjuguante, E3 qui est la ligase.

E1 et E2 activent de fait l'ubiquitine au niveau d'une cystéine C-terminale. Les ubiquitine ligases E3 assurent le transfert final spécifique de l'ubiquitine sur le groupement amino ε des protéines cibles.

Dans certains cas, un autre composant, E4, transfère des chaînes d'ubiquitines qu'il assemble. Les protéines polyubiquitinylées sont transférées vers le protéasome 26S où elles sont dégradées. En fait des données récentes montrent que l'ubiquitine n'est pas qu'un signal de ciblage, et qu'elle peut activer des kinases , faciliter l’acylation des protéines et peut constituer un signal de localisation autant que de dégradation.

� �� 22.### Les interactions entre biotrophes

obligatoires , comme les mildious et les rouilles , et leurs hôtes sont l'objet d'une revue de R Panstruga; Current Opinion in Plant Biology 6 (AUG03) 320-326.

Il s'agit d'un fagot de pathogènes phylogéni quement très divers , et difficiles à cultiver in vitro . Ils ont élaboré des structures convergentes

(apparues indépendamment, mais finissant par se ressembler). C'est le cas des haustoria que l'on retrouve chez les oomycètes comme Peronospora parasitica, des ascomycètes comme les mildious Blumeria et Erysiphe et des basidiomycètes comme la rouille Puccinia. Ils correspondent à une sélection pour des appareils donnant accès à l'intérieur des cellules de leurs hôtes.

Les phases initiales de l'infection ne diffèrent guère entre biotrophes obligatoires (dépendant de tissus vivants), hémibiotrophes et nécrotrophes (vivant de débris végétaux). On constate une adhésion des spores, la formation d'appressoria permettant de percer les parois. Au-delà, les différences apparaissent avec la formation, par les biotrophes obligatoires, des haustoria et une interaction réorientant le métabolisme des cellules parasitées, sans que la mort soit inéluctable.

La revue est surtout consacrée aux rôles des haustoria, ainsi qu'à la suppression des défenses de la plante avec l'analyse de mutants de plantes dont les réactions sont modifiées. Une figure résume bien le peu que l'on peut en savoir.

On a pu démontrer le rôle attendu de pompes de nutriments des haustoria dans le couple Vicia faba / Uromyces fabae (une rouille de la fève). On a caractérisé, chez la rouille, des transporteurs d'hexoses (HXT1) et d'acides aminés (AAT1, AAT2, AAT3).

HXT1 et AAT2 sont préférentiellement exprimés dans les haustoria tandis AAT1 est moins exclusif. XT1p transporte le D-glucose et le D-fructose, ce qui indique que c'est probablement le transporteur principal des sucres. AAT1p est un transporteur à haute affinité pour l'histidine et la lysine. Le tout fonctionne grâce à des symports de protons (co-transport avec des protons) et est relativement efficace car un seul haustorium suffit à permettre la croissance d'une colonie.

Une découverte intéressante est la forte expression de deux gènes de synthèse de la thiamine ou vitamine B1 (THI1 et THI2) dans les haustoria.

� �� 23.### Les nématodes parasites de plantes sont

peu nombreux, mais redoutables. Les nématodes les plus nocifs pour les cultures sont les nématodes à cystes (Heterodera et Globodera), et à galles (Meloidogyne).

Ils sont fort bien armés pour repérer leurs hôtes grâce à leur système nerveux. Ils sont très difficiles à combattre honnêtement, car peu de nématicides sont autorisés, et ces vers sont abrités dans les racines. Certains de ces nématodes se contentent de pomper le contenu d'une cellule qui meurt, puis passe à une autre. Les nématodes sédentaires des racines induisent, à la suite d'interactions entre parasite et plante, la formation de sites confortables qui permettent (cystes ou galles) aux nématodes de se nourrir.

Deux revues sur ces sites de G Gheysen et al.; Annual Review of Phytopathology 40 (SEP02) 191-219, et de VM Williamson et al.; Current Opinion in Plant Biology 6 (AUG03) 327-333 analysent l'expression génique globale dans ces sites,. Ce sont des syncytia pour les nématodes à cystes (par rupture


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des parois cellulaires entre la cellule initiale et les voisines avec formation d'un syncytium subissant des endoréplications par répétitions de la phase S, mais sans mitose). Dans ceux à galles, ce sont des cellules géantes (avec mitoses répétées sans cytodiérèse), les cellules restant largement interconnectées par des plasmodesmes.

Le site de nutrition est induit par les sécrétions œsophagiennes (qui sont voisines de celles observées chez les parasites des animaux) via les stylets du ver. On discute encore si ces sécrétions restent à la membrane plasmique ou pénètrent dans le cytosol de la cellule cible.

La réponse de la plante à l'envahissement commence par les réactions générales non spécifiques , que la réponse empêche ou pas, en définitive, l'invasion (incompatibilité ou compatibilité). On a production de diverses enzymes ainsi que de phytoalexines, productions complétées par des barrières supplémentaires comme le dépôt de callose ou de lignine. Le caractère compatible ou pas est réglé plus tard.

Les gènes de plantes répondant à une invasion par les nématodes peuvent maintenant être groupés en catégories, ceux qui participent aux processus du développement de la plante comme les gènes liés au cycle cellulaire (une bonne cinquantaine est induite) et LEA (late-embryogenesis abundant) ou PHAN et ABI3 de la différenciation et ceux qui sont particuliers aux sites. Ces derniers sont, en particulier, des gènes usuels du métabolisme comme le transporteur de saccharose AtSUC2 (At pour Arabidopsis thaliana), qui est normalement exprimé dans les cellules compagnes du phloème, et qui l'est effectivement dans les membranes des syncytia, mais également des gènes de protéolyse.

Il existe également, dans les cellules géantes, des canaux (aquaporines) pour l'eau pompée des vaisseaux du xylème. Ils sont apparemment absents des syncytia pour des raisons inconnues. Il en est de même pour les ATPases à protons. De plus des enzymes, nécessaires à construction de membranes lors de la croissance massive des cellules géantes et absente des syncytia sont surexprimées, comme ceux de la synthèse des phytostérols . Enfin de nombreuses enzymes lytiques des parois végétales (endoglucanase and polygalacturonase) sont stimulées, notamment dans les cystes

La structure des sites d'implantation des nématodes est remarquablement similaire dans des plantes différentes. Le pouvoir des nématodes sur la différenciation de leurs sites d'implantation est apparemment lié à une utilisation d'éléments des voies normales de différenciation de la plante. Cette intervention est probablement très précoce, car les modifications essentielles ont lieu dans la cellule initiale et il ne se passera plus grand chose après, à part un agrandissement spectaculaire de la cellule.

Le parallèle entre la formation des cellules géantes des nématodes à galles et la nodulation par les Rhizobium a été exploitée. Des orthologues de PHAN

et KNOX, facteurs de transcription impliqués dans la formation et le maintien des méristèmes sont présents dans les sites d'implantation des nématodes comme dans les nodules. Le gène ENOD40 précoce de nodulation et le gène du cycle cellulaire CCS52a sont également exprimés lors de l'infection par un nématode. Mais la comparaison montre que les analogies sont limitées.

L'auxine joue son rôle universel dans ces sites, mais des sécrétions de Meloidogyne javanica contiennent une chorismate mutase qui est impliquée dans la production des flavonoïdes (aucun animal ne produit ces métabolites), et cela pourrait leur permettre de manipuler les flux d'auxines comme dans le cas des nodules de Rhizobium leguminosarum. Le chorismate est un précurseur dans la synthèse des acides aminés aromatiques, mais aussi de l'auxine et de l'acide salicylique. C'est un gène absent du modèle Caenorhabditis et il paraît plutôt de type bactérien. D'ici à parler d'un transfert horizontal…

L'éthylène intervient également car des mutants surproduisant cette hormone attirent plus les juvéniles des nématodes à cystes et permettent la formation de cystes plus volumineux.

En définitive on ne sait pas grand-chose de cette interaction, on ne fait que la décrire plus en détail avec quelques intervenants moléculaires et, ce qui est frappant, c'est la profusion de résultats non publiés cités. Par ailleurs, malgré le très grand nombre de gènes caractérisés dans la réponse de la plante, aucune utilisation potentielle n'a pu en être décrite pour construire des résistances en dehors des gènes caractérisés précisément par la résistance qu'ils confèrent.

Le gène le mieux étudié est le gène Mi de la tomate qui confère une résistance à au moins trois nématodes à galles, dont Meloidogyne incognita de la tomate (mais aussi certains isolats du puceron de la pomme de terre Macrosiphum euphorbiae et de Bemisia tabaci). Il code une protéine de type NBS-LRR (à Nucleotide-Binding Site- et Leucine-Rich Repeat), motif que l'on trouve dans de nombreuses protéines dites de résistance.

Les gènes Gpa2 et Hero récemment clonés sont également du même type. Mais sont de nature différentes sur le plan des séquences.

On trouve parmi les brevets, des QTLs de résistance, comme celui décrit dans l'US Patent n° 6 538 175 (25MAR03) de Pioneer HiBred à Heterodera glycines, un nématode à cyste du soja ou d'amélioration des gènes de résistance existants comme l'US Patent n° 6 500 517 (31DEC02) de Maxygen utilisant les réarrangements géniques, mais je n'ai trouvé aucun brevet sur une voie originale d'abord de la résistance. Les auteurs font remarquer qu'un autre nématode parasite des animaux, Trichinella spiralis, provoque également la formation de cellules géantes dans les muscles, et que cela pourrait être intéressant.

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Les Plantes recombinantes


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23. Des chercheurs indiens ont produit la protéine H du virus de la peste bovine dans du tabac et surtout dans le feuillage de l'arachide, utilisé en Inde comme fourrage. A Khandelwal et al.; Vaccine 21 (04JUL03) 3282-3289. (voir le §44)

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Les Insectes et leur Maîtrise 24. Les pics d'ecdysone rythment les étapes du

développement des Insectes. Un pic d'ecdysone et une dépression du niveau d'hormone juvénile sont, en effet, associés au déclenchement de la pupaison.

Les stRNAs (small temporal RNAs) lin-4 et let-7 jouent un grand rôle dans la détermination du sort cellulaire dans le temps chez Caenorhabditis elegans. let-7 est conservé chez tous les animaux bilatéraux y compris chez la Drosophile. L'homologue le plus probable de lin-4 y est miR-125 dont les gènes sont adjacents dans le génome.

let-7 et miR-125 sont exprimés, chez la Drosophile de façon coordonnée juste avant et pendant la pupaison, simultanément avec le pic d'ecdysone qui induit la métamorphose. Mais ce n'est qu'une coïncidence dans le temps, car leur expression ne dépend, ni de l'ecdysone, ni de ses récepteurs dans des organes larvaires en culture. Le messager de 500 nucléotides codant une fusion des deux stRNAs explique la coordination apparente, mais il est induit indépendamment de la voie de l'ecdysone et il existe donc une autre voie conduisant le signal temporel d'induction. A Bashirullah et al.; Developmental Biology 259 (JUL03) 1–8.

Un autre article de F Lorenzo et al.; p.9-18, a abordé le problème d'une autre façon. Il a examiné tous les messagers qui pourraient jouer un rôle similaire à ceux de lin-4 et let-7. Trois stRNAs (appelés miRNAs dans le cadre d'une confusion assez générale de la terminologie dans ce domaine) ont été détectés dont le miR-125 et mir-100, let-7, qui sont surexprimés et miR-34 qui est réprimé, par l'ecdysone affirment les auteurs. Ils ont également repéré la co-induction de miR-125 et let-7, mais aussi de mir-100. Les trois séquences codantes sont regroupées sur 800 pb. Ces auteurs invoquent l'intervention d'un gène induit par l'ecdysone qui est le gène Broad-Complex, et l'effet de l'hormone juvénile. Les auteurs reconnaissent l'absence d'effet de l'ecdysone et de l'hormone juvénile en cultures cellulaires mentionnée dans l'article précédent.

� �� 25. Les glandes accessoires des insectes mâles

contiennent des facteurs qui modifient le comportement des femelles après fécondation (arrêt de la production de phéromones, perte de la réceptivité pour les autres mâles et oviposition).

Chez Drosophila melanogaster, ces facteurs comprennent le peptide sexuel SP (DrmSP). On a

identifié, par ailleurs, un peptide de suppression de phéromone, HezPSP, de Helicoverpa zea dont la fonction vient d'être vérifiée chez Helicoverpa armigera . HezPSP n'a aucune homologie avec DrmSP. D Eliyahu et al.; Journal of Insect Physiology 49 (JUN03) 569-574.

� �� 26. La proline peut être utilisé comme source

d'énergie durant le vol du moustique Aedes aegypti femelles . Les mâles qui se nourrissent de nectar de fleurs riches en sucres n'en font rien. Ceci provoque une élévation de la glutamine après le vol des femelles et un mécanisme de navette entre les muscles alaires et le corps gras doit exister. PY Scaraffia et al.; Journal of Insect Physiology 49 (JUN03) 591-601.

� �� 27. Les criquets et sauterelles utilisent la technique

d'enkystement des parasites et pathogènes pour se défendre. Ce sont les lipopolysaccharides bactériens (LPS) qui déclenchent cette formation. Ce sont les lipides A diphosphorylés qui sont les acteurs principaux.

Chez Locusta migratoria, une co-injection de l'hormone adipokinétique-I (Lom-AKH-I) active le processus et le complète par l'activation des polyphénol-oxydases qui vont mélaniser les kystes, mais seulement chez les adultes. De plus, la synthèse d'eicosanoides est importante pour la formation des kystes, mais n'intervient pas dans l'activation des polyphénol-oxydases. G Goldsworthy et al.; Journal of Insect Physiology 49 (AUG03) 795-803.

� �� 29. Des chercheurs de Fort Collins ont identifié des

QTLs (Quantitative Trait Loci) affectant la capacité du moustique Ochlerotatus triseriatus à transmettre, par voie transovarienne, le virus de La Crosse. Ce moustique se reproduit dans des creux des arbres. La souche Holmen du moustique est réfractaire, tandis que la souche AIDL est permissive , de sorte qu'un croisement permet de localiser les QTLs. Trois QTLs ont été identifiés sur les chromosomes II et III. DH Graham et al.; Insect Molecular Biology 12 (AUG03) 307-318.

Le virus La Crosse est un Bunyavirus, cause d'encéphalites pédiatriques aux Etats-Unis. L'infection humaine est un cul-de-sac pour ce virus qu'on ne retrouve pas dans le sang des patients.

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Les Biopesticides 31. Penicillium oxaticum est un biopesticide contre

Fusarium oxysporum f.sp.lycopersici (agent de la flétrissure de la tomate). Un article de I Larena et al.; Phytopathology 92 (AUG03) 863-869 décrit une méthode de production des conidies.

� �� 32.### Conidiobolus coronatus est un zygomycète

saprophyte pathogène pour plusieurs insectes. Des

chercheurs ont suivi l'expression génique lors de la croissance sur cuticule d'insectes . Des gènes de chitinases et de multiples subtilisines, trypsines, métalloprotéases et aspartyl protéases ont été détectées. Mais contrairement à Metarhizium anisopliae, il ne produit pas de phospholipases, ni de métabolites secondaires antibiotiques. Ceci doit être mis en parallèle avec ses activités saprophytes


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normales que le champignon a adaptées à un pathogénicité secondaire. FM Freimoser et al.; Microbiology 149 (JUL03) 1893–1900.

Conidiobolus coronatus appartient aux entomophthorales les moins spécialisées et c'est un entomopathogène sans spécificité d'hôte. Il s'attaque aux homoptères mais aussi aux Coléoptères, Lépidoptères ou Diptères, et probablement à tout insecte affaibli par un stress . C'est même un pathogène opportuniste des Vertébrés, ce qui n'en fait pas un biopesticide idéal.

� �� 33. Diaporthe perjuncta est un pathogène de la

vigne dans le monde entier. Un hypovirus à ARN, Diaporthe RNA virus atténue sa virulence comme c'est le cas pour le chancre du châtaigner, Cryphonectria parasitica. Un isolat sans hypovirus a été caractérisé en Afrique du Sud et infecté délibérément par cet hypovirus. C'est seulement le second cas où cette transfection a été possible. N Molelek i et al.; Applied & Environmental Microbiology 69 (JUL03) 3952-3956.

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34.### Trichoderma .harzianum est extrêmement compétitif dans le sol. Ceci est dû à sa croissance rapide et à la formation de très nombreuses propagules . Il pourrait donc être caractérisé comme un saprophyte . Tous les Trichoderma possèdent des dépolymérases attaquent des parois de champignons et végétales, mais il peut être utilisé comme biofongicide grâce à ses capacités de mycoparasitisme .

Malheureusement, ce biopesticide s'est attaqué sauvagement aux cultures de champignon de Paris aux Etats-Unis, en Irlande, en Grande-Bretagne et en France.

Trichoderma harzianum peut, en effet, être un parasite du champignon de couche Agaricus bisporus et il est transmis par le compost. Des chercheurs britannique ont analysé les aspects saprophytes et parasitaires du comportement de ce champignon. J Williams et al.; Applied & Environmental Microbiology 69 (JUL03) 4192-4199 . C'est, en effet, un champignon qui pousse très bien sur compost seul.

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Les Productions animales L'expression des gènes

35. On trouvera dans K Plath et al.; Annual Review of Genetics 36 (DEC02) 233-278, une revue sur le rôle de l'ARN Xist (XIST chez l'homme) dans l'inactivation du chromosome X chez la femelle des Mammifères . On savait, dès le début, que plusieurs mécanismes bien intégrés sont nécessaires à la bonne fin de l'opération. En particulier, si plusieurs chromosomes X sont présents, un seul reste actif (Xa). L'extinction de l'expression implique de nombreuses modifications de la chromatine donnant une forme extraordinairement stable de l'hétérochromatine entretenue au cours des divisions successives du chromosome inactif (Xi). Tout cela est lié à l'activité d'un locus particulier, le X-inactivation center (Xic), contenant le gène Xist et ses éléments régulateurs . Ce dernier code un ARN dont on pense prochainement élucider le rôle exact, ce qui curieusement n'a pas encore été réalisé.

Un second phénomène est important. Autant le choix Xi/Xa est aléatoire dans les cellules embryonnaires, autant, après la différenciation, constate-t-on une empreinte parentale dans les tissus extra-embryonnaires (ceux qui aident l'embryon à se développer au sein de l'utérus. Dans ce cas le X maternel (Xm) est toujours actif et le X paternel (Xp) est toujours silencieux. Cela maintient le dosage génique, puisque l'embryon mâle n'a pas de Xp et l'embryon femelle un seul Xp.

La revue examine les démonstrations du rôle de l'ARN Xist. Un chapitre est, ensuite, dédié au choix du chromosome X actif (Xa). Ce choix résulte de l'activité de plusieurs classes de séquences dont le plus important est voisin de Xist. L'intervention de Xist a lieu en cis (sur la même molécule). Un transcrit antisens de Xist, appelé Tsix, stimule l'activation de Xa, et doit agir par appariement avec Xist dans cette opération et probablement déclenche un mécanisme

d'interférence ARN (RNAi) à partir du double brin, diminuant la quantité de transcrit Xist.

On constate que dans certains croisements entre souches distantes de souris, on perturbe l'équilibre entre les X actifs et inactifs. Ce biais est lié à un locus appelé Xce (X choosing element) en aval de Xist, et au-delà de Tsix. Les chromosomes X porteurs d'un allèle fort de Xce sont choisis préférentiellement pour être actif. On a des indications selon lesquelles Xce agit, comme Tsix,en modulant le niveau des messagers de Xist.

L'accroissement de la demi-vie du messager de Xist au cours de la différenciation est manifeste, mais la cause de cette stabilité reste à préciser. Un rôle de la transcription dans la stabilité du messager a été très étudié, mais il existe de nombreuses complications qui ont jeté par terre tous les modèles avancés. Il existe, en effet, deux promoteurs pour Xist mais la transcription antisens de Tsix, la présence d'un pseudogène interposé, la taille du messager de Xist ,etc… ne facilitent pas l'analyse. On a, néammoins, pu montrer que les régions flanquant Xist sont impliquées dans l'inactivation du Xi.

Comme Tsix réduit la quantité de messager de Xist, la répression de Tsix, au cours du développement, dans le Xi, le gainage par les transcrits de Xist, induit aussitôt la répression de Tsix. Si, au contraire, on exprime fortement Tsix à partir d'un promoteur d'EF-1α, Xist ne peut plus réprimer son expression, et l'inactivation du X n'a plus lieu. Mais l'absence de transcription de Tsix, n'entraîne pas pour autant une inactivation anormale des chromosomes X dans des cellules ES (souches embryonnaires) avant la différenciation. Il y a donc des mécanismes additionnels intervenant au moment de la différenciation des cellules femelles. Peut-être y-a-t-il une stabilisation de l'ARN de Xist par des facteurs agissant en trans (arrivant d'ailleurs dans la cellule).


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L'activation de Xa implique probablement une méthylation différente du promoteur de Xist qui est différente dans le Xa et le Xi et la méthylation permet l'expression de Xist chez le Xi et pas chez Xa.

L'expression de Xist commence sur le Xp dès le début de la transcription zygotique. L'ARN de Xist gaine rapidement Xp, qui est alors partiellement réprimé durant la segmentation, mais n'est pas encore entièrement converti en Xi. Tandis que Tsix n'est pas exprimé sur le Xp, il est fortement exprimé sur le Xm. Ce n'est que vers la fin du stade blastocyste que la répression de l'expression dans l'épiblaste par Xist est levée, les tissus extra-embryonnaires sont alors différenciés .

Une délétion de Xist est létale quand elle porte sur le Xp, pas dans le cas Xm. Pour Tsix c'est l'inverse. Elle est alors létale quand elle est héritée de la mère, du fait d'une expression et d'une inactivation désordonnées de Xi de Xist. Mais tout ceci est limité aux cellules extra-embryonnaires .

Les embryons héritant exclusivement d'un Xp ou de Xm surnuméraires ont évidemment des difficultés. Ceux qui ont hérité exclusivement de Xp présentent un gainage de tous les chromosomes X par l'ARN Xist pendant la segmentation. Cependant, des embryons XpXp androgénétiques ou Xp0 peuvent arriver à réprimer progressivement l'expression de Xist sur Xp. Il existe donc une labilité supérieure de l'empreinte négative sur les Xp que sur les Xm. La source de l'empreinte doit donc se trouver sur le Xm. Le choix porte beaucoup plus sur l'activation du Xa que sur l'inactivation du Xi comme dans le cas de l'inactivation aléatoire dans l'embryon.

Des expériences de transplantations nucléaires indiquent que la résistance du Xm à l'inactivation est acquise dès la phase de croissance de l'ovocyte entre la prophase de la première division de la méiose et la deuxième division, période où les autres empreintes se mettent en place.

Un troisième phénomène intéressant se place lors de la gamétogenèse. Les cellules germinales primordiales , comme les cellules somatiques , subissent l'inactivation du chromosome X au cours de la gastrulation . Mais, juste avant la méiose, les cellules germinales femelles réactivent leur Xi. Il y a perte de l'expression de Xist sans restauration de l'expression de Tsix. Les cellules germinales mâles n'ont pas de Xi et n'expriment pas Xist. Cependant, durant la spermatogenèse Xist est exprimé à bas niveau et on le retrouve en petites quantités dans les spermatides à maturité.

L'ARN de Xist est associé, durant la première division de la méiose de la spermatogenèse, avec le

corps hétérochromatique qui est constitué par les chromosomes X et Y séparés, à ce stade, des autosomes. Bien qu'exprimé dans la lignée germinale mâle, Xist n'est pas indispensable à la spermatogenèse, ce qui indique que l'expression dans cette lignée est le résultat de modifications épigénétiques facilitant l'expression de Xist à partir de Xp, tôt dans le développement. C'est un autre aspect de l'empreinte négative sur les Xp.

Il faut cependant se souvenir qu'il y n'y a que peu de conservation dans la régulation de ces mécanismes . Ceci a été montré par comparaison des Xist murins et XIST humains. Le cas humain est beaucoup moins bien connu que celui de la souris où l'expérimentation et la transgenèse ont fait avancer les choses.

On sait, cependant, que l'effet d'empreinte dans les tissus extra-embryonnaires est beaucoup moins marqué chez l'homme . De plus des chromosomes X surnuméraires sont mieux tolérés chez l'homme que chez la souris. Il est donc vraisemblable que l'empreinte ne joue qu'un rôle minime .

Par contre, les mécanismes impliqués dans le choix aléatoire Xi/Xa doivent être bien conservés. On retrouve le rôle de XIS et TSIX mais avec quelques surprises dans leur niveau d'expression quand on les étudie dans des cellules ES de souris transgéniques. La seule dissemblance réside dans des promoteurs fortement divergents et dans le fait que TSIX ne recouvre que très partiellement (en anti-sens) XIST.

Vient ensuite un chapitre couvrant le rôle de la chromatine dans ces mécanismes, avec l'enrichissement en variants de l'histone macroH2A sur le Xi dans les cellules somatiques femelles. La structure du gène Xist avec six modules répétés dans son messager qui facilitent le gainage du Xi lors de l'inactivation est analysée. Toutes les répétitions ne sont pas indispensables, comme l'a montré une étude particulièrement fouillée utilisant des transgènes avec des délétions multiples exprimées dans des cellules ES mâles (A Wutz et al.; Nature Genetics 30 (FEB02) 167-174). Les auteurs montrent que l'association du messager de Xist avec le Xi et le gainage progressif du Xi peuvent être séparés, par mutation, de la répression de l'expression. Le "silencing" nécessite une répétition conservée dans le début du gène Xist (répétition A). L'association de l'ARN Xist avec la chromatine est assurée, elle, par des séquences fonctionnellement redondantes agissant de façon coopérative et dispersées sur le reste du gène Xist, mais sans grandes homologies.

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Le développement 37. Les acides gras à longues chaînes , surtout

l'acide α-linolénique (C18:3), stimulent la différenciation des préadipocytes . Chez le porc ce sont plutôt les acides oléique et linoléique qui sont actifs.

Pourtant les messagers des facteurs de transcription PPARγ (Peroxisome Proliferator-Activated Receptor γ), C/EBPα (CCAAT-Enhancer Binding Protein α) et de la lipoprotéine lipase caractéristique des adipocytes ne sont que faiblement augmentés. Le

gène de la protéine liant les acides gras est, par contre, fortement stimulé par les trois acides gras. Cette stimulation de la différenciation, même en présence d'une stimulation aussi faible de PPARγ, indique que les acides gras doivent participer à l'activation de PPARγ déjà présent dans la cellule.

Ces acides gras doivent donc affecter de façon différentielle l'accumulation du gras chez le porc. ST Dinga et al.; Nutrition Research 23 (AUG03) 1059-1069.


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PPARγ agit sous forme d'hétérodimère avec un autre facteur de trnscription RXRα ((Retinoid X Receptorα) et nécessite un ligand pour être activé. ce pourrait donc être ces acides gras qui jouent ce rôle.

� �� 38. La stabilité des messagers émerge de plus en

plus comme un mécanisme de régulation important. On s'intéresse donc de plus en plus aux protéines qui interviennent. C'est le cas pour les protéines dites ELAVs (Embryonic Lethal Abnormal Vision) de la Drosophile. Ces protéines sont normalement nucléaires mais, lors de la différenciation, passent dans le cytoplasme où leur affinité pour les ARNs permet la stabilisation des messagers. Elles ont, en

effet, une affinité spéciale pour des séquences riches en AU (AREs) usuellement logés dans leur partie aval (3') non traduite. La protéine HuR est une homologue ubiquiste des mammifères . Comme prévu, elle est abondante dans le cytoplasme au cours de la myogenèse, et retourne à l'état nucléaire à la fin de la différenciation. On trouve des AREs dans les messagers des protéines marqueurs classiques de la myogenèse, myogénine et MyoD et des protéines gérant la sortie du cycle cellulaire, comme p21. A Figueroa et al.; Molecular & Cellular Biology 23, n°14 (JUL03) 4991–5004.

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La Physiologie 39.### La leptine produite par les adipocytes

avertit l'hypothalamus que les batteries de l'organisme sont chargées. Des mutations spontanées chez la souris et l'homme induisent une obésité prononcée. L'industrie a, donc, beaucoup investi dans l'utilisation de la leptine pour lutter contre l'obésité chez l'homme mais sans succès (les seuls cas où la leptine est efficace sont ceux de compensation de la production de l'hormone) car ce n'est pas le seul acteur, la résistance du récepteur est mal comprise et il existe des différences entre animaux modèles et l'homme. C'est aussi un moyen de piloter la teneur des viandes en gras, pour l'instant non exploitée explicitement sur le plan de la sélection.

Une revue sur l'activation du récepteur de la leptine est parue avec L Zabeau et al.; FEBS Letters 546 (03JUL03) 45-50. On peut trouver des éléments complémentaires dans la revue touffue de G Sweeney; Cellular Signalling 14 (AUG02) 655–663.

C'est un membre de la classe dite I des récepteurs de cytokines (il est voisin de celui de l'interleukine-6). Une figure résume les analogies de structure entre ces récepteurs.

Le récepteur de la leptine, ou ObR, utilise la voie Janus kinase/STATs pour transmettre le signal au noyau, car, comme les autres récepteurs de ce type, il ne possède pas d'activité kinase propre. La fixation de la leptine entraîne la formation d'un complexe récepteur induisant phosphorylation et activation de la kinase JAK2. Cette dernière phosphoryle rapidement la tyrosine la plus distale de la queue cytoplasmique du récepteur (Y1138). Cette dernière devient alors un site de fixation pour STAT3 qui est, lui-même un substrat de JAK2. STAT3 est alors expédié vers le noyau après dimérisation. Là il active

la transcription d'un certain nombre de gènes, dont celui de SOCS3 (Suppressor Of Cytokine Signaling 3). Ce dernier (comme SOCS1 d'ailleurs) permet une boucle de régulation, car il inhibe l'activité du récepteur ObR.

La résistance à la leptine se situe à deux niveaux différents: d'une part la saturation de la barrière hémato-méningée et, de l'autre, des anomalies du récepteur et de son activation et de la transmission du signal qu'il perçoit.

Parmi les six variants d'épissage du récepteur, seul le plus long (Ob-Rb ou LRlo de 1162 amino-acides) assure la réception du signal dans l'hypothalamus .

Quatre isoformes plus courtes (LRsh) (Ob-Ra, Ob-Rc, Ob-Rd et Ob-Rf) ont une queue cytoplasmique tronquée ont été caractérisées. On observe une expression élevée de Ob-Ra et Ob-Rc dans le plexus choroïde et les petits vaisseaux du cerveau. Ils doivent jouer un rôle dans le franchissement de la barrière hémato-méningée. Mais il n'est pas sûr que l'on détienne là le principal transporteur.

Il existe, enfin, une isoforme sécrétée, Ob-Re issue, soit d'un épissage alternatif comme les autres, soit d'un clivage de la partie extracellulaire. On pense qu'elle module l'activité de la leptine.

La question que l'on se pose est de savoir comment LRlo peut arriver à fonctionner en présence de cet excès de LRsh (95%) qui constituent des isoformes dominantes négatives. L'une des explications possibles et que des agrégats complexes de plus de deux récepteurs interviennent dans la transmission du signal.

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Le système immunitaire 40.### On a montré, il y a moins de six ans, que les

cellules T CD4+ et les cellules présentatrices d'antigènes s'organisent au niveau d'une interface appelée synapse immunitaire (ou immunologique). Cette formation a, depuis, été observée pour les cellules T CD8+ et les cellules NK (Natural Killers). On a longtemps discuté de la signification de cette structure, et les immunologistes se sont quelque peu disputés à son sujet .

Pendant les 30 premières secondes, les cellules T s'immobilisent, et l'on voit se former un cercle des complexes peptides-MHC (attachées alors à leur

récepteur sur la cellule T) autour des molécules d'adhésion ICAM-1 regroupées au centre. L'activation des cellules T est alors visualisable par les flux d'ions calcium dans la cellule.

La synapse en formation apparaît comme un anneau de récepteurs de la cellule T et de protéines du système MHC entourant une région où des intégrines permettent une adhésion des deux types cellulaires. Dans les 15 minutes, suivantes, la topographie s'inverse avec les complexes peptides-MHC se regroupant au centre de ce que l'on appelle, maintenant, la synapse immunitaire, tandis que les


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ICAM-1 parcourent le chemin inverse. La durée de cette synapse est variable, mais peut être de plus de deux heures et demi. Voir B Malissen; Science 281 (24JUL98) 528-529, et le très bon commentaire du même auteur dans Science 285 (09JUL99) 207-208. Plus récemment, on trouvera dans SJE Lee et al.; Trends in Immunology 23 (OCT02) 492-499, une revue sur la façon dont les synapses se forment.

On trouvera dans A Trautmann et al.; Current Opinion in Immunology 15 (JUN03) 249-254, une revue sur la diversité des synapses immunitaires mentionnée dans le Bulletin de Juillet. La revue traite des échanges entre lymphocytes et cellules présentatrices d'antigènes . Loin de correspondre à une structure prototype, la synapse se révèle des plus diverses, notamment dans les partenaires impliqués. Les cellules et leurs multiples partenaires ont chacun un lot de facteurs associés à la transmission des signaux régulateurs.

Un premier point souligné par les auteurs est que cette structure annulaire n'est pas universellement observée (elle est parfois remplacée par une structure multifocale qui semble plus dynamique) et que le terme de synapse "à maturité" réservé à la seule structure finale est une erreur, car elle commence à fonctionner dans sa configuration inversée (récepteur et antigènes sur MHC à la périphérie).La structure en anneau serait surtout observée aux fortes concentrations d'antigènes. D'une façon plus générale, dans les synapses entre macrophages et cellules T, les signaux émis par les récepteurs précèdent la "maturation" de la mature synapse. C'est également le cas dans les synapses entre cellules T et B.

Le phénomène est encore accentué dans le cas des synapses entre cellules T et cellules dendritiques où des synapses se forment, des signaux sont échangés, des réponses observées en l'absence de tout antigène à la surface .

La diversité réside également dans la manière dont les partenaires s'assemblent, avec une part passive (diffusion moléculaire avec piégeage au passage des molécules, le principe de l'attrape-mouche), et une part active avec intervention du cytosquelette où la polymérisation rapide de l'actine entraîne des mouvements membranaires, et qui se révèle plutôt complexe). La polymérisation de l'actine peut modifier les points d'ancrage dans la membrane, mais aussi agir comme dans le muscle, en tirant des molécules, comme cela semble être le cas pour l'élimination de CD23 de la synapse (qui peut également être interprétée comme un désancrage, une diffusion passive et un réancrage à l'extérieur).

Un fait intrigant est l'internalisation des récepteurs . Il semble improbable que ce soit la cause de l'interruption du signal. Elle commence dans les 30 secondes qui suivent la formation de la synapse.

D'une façon générale, la vue un peu simpliste de la synapse de 1998 est en train de se compléter, molécules impliquées et dynamique de la structure sont variés selon les cellules partenaires et, même sous une apparente immobilité, sont en permanente évolution.

� �� 41.### Les radeaux lipidiques (lipid rafts) des

lymphocytes sont analysés dans la revue de P Pizzo

et al.; Current Opinion in Immunology 15 (JUN03) 255-260. Ce n'est, ni la première, ni la dernière revue sur ces structures un peu énigmatiques qui interviennent dans la régulation des signaux menant à l'activation de ces cellules. Mais même la multiplication des revues indique, comme souvent, qu'il y a quelque chose à dire, sinon les éditeurs ne les laisseraient pas passer.

Les positions contradictoires qui se sont développées sur ce sujet entraînent la dernière mise au point de cette revue.

Je rappelle que les radeaux lipidiques sont des compartiments de la membrane plasmique qui sont enrichis en cholestérol, glycosphingolipides et sphingomyéline. Les phospholipides membranaires, sont des molécules "coudées" qui introduisent du désordre , et donc de la fluidité dans les membranes, alors que les sphingolipides tendent à donner des couches compactes bien ordonnées en un quasi-gel dont les îlots flottent dans les parties fluides de la membrane (d'où le nom de radeau).

Les radeaux lipidiques contiennent également beaucoup de protéines acylées (ce qui permet leur ancrage dans ces radeaux) . Les récepteurs transmembranaires en sont usuellement exclus. Ce sont des plates-formes potentielles pour la formation de complexes impliqués dans la transduction des signaux.

Une première vague de contestations a porté sur l'existence même de ces radeaux définis, au départ, par leur critère de solubilisation, la résolution de la microscopie optique étant insuffisante (les radeaux élémentaires ont de 10 à 26 nm). Des critiques vives ont été portées sur les effets secondaires des détergents sur la structure perçue des radeaux. D'autres techniques, notamment de fluorescence, ont plus ou moins confirmé leur existence et permettent dans une certaine mesure d'analyser leur dynamique.

On s'est ensuite posé la question de la variabilité des composants ancrés dans ces radeaux selon la technique d'isolement. Il est vraisemblable que les bordures de ces radeaux sont mal définies et que la concentration en composants des radeaux y évolue progressivement. Une autre explication fait intervenir le fait que de micro-radeaux peuvent s'agglomérer en gros radeaux qui sont les seuls isolables.

Les aspects fonctionnels sont abordés dans le cas des lymphocytes. Un certain nombre de molécules impliquées dans la transduction des signaux émanant des récepteurs, comme les kinases Lck et Lyn ainsi que les molécules adaptatrices LAT (Linker for Activation of T cells) et PAG (Phosphoprotein Associated with Glycolipid -enriched microdomains, alias Cbp) qui sont des phosphoprotéines associées aux radeaux. La faible taille des radeaux (voir plus haut) fait que seules quelques molécules protéiques peuvent trouver place dans un radeau élémentaire. Ces derniers sont donc certainement hétérogènes et différentes molécules résidant dans différents radeaux. Cette séparation doit être envisagée dans le cadre des régulations des signaux dans les lymphocytes.

Par ailleurs la mutagenèse montre que d'autres molécules, comme les ZAP-70 (ζ associated protein 70), Syk, Vav, SHIP (Src homology 2 domain-containing inositol polyphosphate phosphatase),


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PLCγ1 (phospholipase C γ1) et la protéine kinase Cθ, normalement logées hors des radeaux peuvent y être recrutées après perception du ligand spécifique par les récepteurs des cellules B (BCRs) et T (TCRs). Mais l'inclusion de ces récepteurs dans les radeaux est fortement discutée. On admet généralement qu'un récepteur non activé est hors-radeaux. On ne peut les observer dans les radeaux qu'après activation.

Une dernière question est celle du rôle des radeaux dans la transduction du signal. On n'en sait rien. Un rôle est suggéré par l'utilisation de différentes molécules dissociant les radeaux comme nystatine ou méthyl-β-cyclodextrine,mais les effets secondaires possibles n'ont pas été envisagés. Le seul cas où un rôle des radeaux semble indubitable est celui de CD59 (une protéine ancrée par le glycosylphosphatidylinositol).

On a, par ailleurs, pu montrer que dans le cas de l'activation des TCRs il n'y pas besoin d'agrégation des radeaux pour la transmission du signal. On a pu suivre les modifications très rapides (secondes) des complexes de signalisation (voir SC Bunnell et al.; Journal of Cell Biology 158 (30SEP02) 1263-1275 par exemple) dès l'engagement des TCRs en l'absence de remaniement des radeaux ou du regroupement central des radeaux (hypothèse des synapses concentriques). Il semble donc douteux que l'agrégation des radeaux puisse jouer un rôle significatif dans la transduction des signaux.

Les radeaux pourraient cependant faciliter les interactions entre protéines nécessaires au système et y participer ainsi indirectement.

� �� 42.### Les cellules B sont des effecteurs ,

intervenant par expansion clonale et différenciation en présence d'un antigène face auquel elles sont prédéterminées. La fonction effectrice peu prendre différentes formes selon le type de développement des cellules B mis en action et du stimulus antigénique. La réponse à la plupart des antigènes protéiques fait intervenir une présentation de l'antigène par des cellules dendritiques (DC) activées et des cellules T helpers Th. Ce type de réponse implique une cascade de signaux qui ont lieu dans les tissus lymphoïdes secondaires . Cette réponse dépendant des cellules Th entraîne une différenciation transitoire des plasmocytes et le développement de centres germinaux comprenant des plasmocytes à durée de vie longues et de cellules B mémoires. On admet que la réexposition au même antigène induit une différenciation rapide des cellules mémoires en plasmocytes sécrétant des anticorps à haute affinité et permet une immunité adaptative à long terme. La revue de MG McHeyzer-Williams Current Opinion in Immunology 15 (JUN03) 354-361 analyse, dans une première partie, le rôle des lymphocytes B1 et de la zone marginale dans la différenciation indépendante des cellules T.

La rate est revêtue d'une membrane propre, de nature fibreuse, qui envoie, dans son parenchyme, un grand nombre de trabécules qui partagent l'intérieur de l'organe en une multitude de loges renfermant le parenchyme de la rate (ou pulpe rouge) avec un riche réseau vasculaire et des cellules réticulo-endothéliales formant des sinus remplis de

lymphocytes. Les sinus sont séparés les uns des autres par des cordons de tissu lymphoïde (pulpe blanche). Cette dernière comprend des gaines périartériolaires , les follicules et la zone marginale (MZ).

La revue insiste sur les cellules B1 (CD5+) qui sont des cellules B exprimant fortement les IgM, faiblement les IgD et qui, si elles sont un constituant mineur des populations spléniques, sont très présentes dans les amygdales. Elles, sont spécialisées dans la reconnaissance des bactéries par leurs polysaccharides . Avec les cellules B de la MZ, elles sont les principaux types cellulaires impliqués dans une réponse dénommée TI-2 (T cells Independent-2). Elles sont, en effet, spécialisées dans la réaction à des antigènes indépendante des cellules T , et leur réponse fait penser à une mémoire des cellules B qui serait innée (c'est donc une réponse ambiguë).

Cette réponse est gouvernée par les DC activées dont on a montré qu'il existe une population spécialisée dans le transfert des antigènes bactériens vers la rate. Les antigènes suscitant cette réponse possèdent de multiples épitopes identiques qui sont reconnus par les récepteurs des cellules B (BCRs). Ils exigent des signaux complémentaires pour activer les cellules B et provoquer leur prolifération et différenciation en plasmocytes (circulants).

Un homologue du TNF (Tumor Necrosis Factor), BAFF (B-cell Activating Factor) est un ligand de TACI. Il est produit par les macrophages , monocytes et DCs. On sait, par ailleurs, qu'il module le développement, la survie et l'activation des cellules B. Si on le surexprime on obtient une forte production de cellules B dans la rate et, une probabilité accrue d'auto-immunité . L'absence de ce facteur entraîne un blocage complet de la maturation des cellules B dans la rate et une perte des cellules MZ et folliculaires (voir plus haut la définition), alors que les cellules B1 ne sont pas affectées.

Une autre partie de la revue discute des avancées dans le domaine des réponses primaires des cellules B dépendant, cette fois, des cellules T avec une discussion de la réaction des centres germinaux. Ces derniers sont le siège d'une prolifération clonale intense après activation et hypermutation des cellules B sous l'action des interleukines IL-2, IL-4 et CD40L, de leur endoctrinement par les cellules T et, enfin, de la sélection des lymphocytes B qui vont donner les cellules "mémoires".

Il existe au moins trois types de synapses différentes régulant le développement des cellules B antigènes spécifiques (voir le §40)

La régulation de la différenciation des cellules B des follicules primaires commandée par les cellules Th CD4+ comporte plusieurs phases. La phase I commence au site d'infection par une inflammation qui déclenche l'activation et l'émigration des DCs vers les ganglions lymphatiques de la zone du corps attaquée. L'expression du récepteur des chimiokines CXCR3 attire les plasmocytes aux sites d'inflammation. Le traitement des antigènes par ces cellules permet de présenter le complexe peptide-MHCII aux cellules Th naïves prédéterminée pour cet épitope par leur récepteur (TCR).

La synapse peut alors être initiée (Synapse I). L'interface de la synapse I permet l'agrégation des


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récepteurs et la ségrégation de la tyrosine phosphatase transmembranaire CD45 un peu comme dans une synapse (voir le §40) Cela permet à l'antigène et ses récepteurs d'être facilement internalisés . Les lymphocytes B sont capables de reconnaître un antigène soluble, mais ils se sentent plus à l'aise avec une présentation liée à une cellule, comme par les cellules dendritiques . Après expansion clonale, les cellules Th activées par l'antigène migrent vers une interface dans le ganglion lymphatique, où elles vont pouvoir entrer en contact avec les cellules B sensibles au même antigène. .

La phase II consiste en la formation de la synapse entre cellules B et Th, cette fois (Synapse II). Celle-ci va être le point de départ d'une alternative dans le sort des cellules B activées qui vont donner, soit des plasmocytes transitoires qui vont migrer dans la zone des cellules T, soit former des follicules secondaires .

La phase III voit se dérouler la réaction des centres germinaux qui va engendrer expansion clonale, hypermutation somatique des récepteurs BCR, sélection des variants à haute affinité , et enfin exportation de cellules "mémoire". Ces dernières peuvent donner soit donner des plasmocytes à longue vie ou rester en réserve. Le dernier type de synapse (Synapse III) implique des cellules Th antigène-spécifiques et les cellules B des centres germinaux.

Des dysfonctionnements éclairent certains aspects. La perte des facteurs d'échange de guanine nucléotides Vav1 et Vav2, réduit sensiblement le nombre de cellules B et leur réponse de leurs BCRs est difficile à déclencher. Vav3 est impliqué dans le pic de calcium via la production de phosphatidylinositol.

Enfin la revue analyse le développement des plasmocytes en cellules circulantes produisant des anticorps à forte affinité.

Les plasmocytes à courte durée de vie représentent une réaction initiale à la détection d'un antigène et elle dépend donc de l'aide des cellules Th, mais ne requiert pas la phase III. Ces cellules B, définitivement différenciées, peuvent subir une commutation isotypique (voir plus haut), mais plus d'hypermutation somatique diversifiant la spécificité antigénique de leurs récepteurs.

Les plasmocytes à longue vie résultent de la réaction dans les centres germinaux. Comme les précédentes, elles peuvent subir une commutation isotypique avec tous les signes d'une sélection pour l'affinité. Ces cellules persistent dans la rate (voir plus loin), mais préfèrent manifestement la moelle osseuse, où elles résident pendant de longues périodes. Elles sont responsables des anticorps à haute affinité de la seconde semaine d'une réponse primaire, ceux qui vont persister, parfois, durant toute la vie de l'animal. Les cellules stromales de la moelle osseuse sont responsables de la longévité des plasmocytes grâce à la production de l'interleukine IL-6 et une interaction avec VLA -4 (Very Late Antigen 4 des plasmocytes.

Le répresseur transcriptionnel, BLIMP-1 (B-Lymphocyte-Induced Maturation Protein-1) est le régulateur le mieux connu du développement des plasmocytes. Son fonctionnement indique que la différenciation terminale des plasmocytes résulte d'une extinction progressive de programmes

d'expression génique . BLIMP-1 bloque l'expression nombreux facteurs de transcription régulant la signalisation par les BCRs, la commutation isotypique, la prolifération cellulaire et les activités des centres germinaux. Il n'induit l'expression que d'un tout petit nombre de gènes .

XBP-1 (X-box binding protein-1) est un facteur de transcription qui paraît nécessaire à la production de plasmocytes. La localisation préférentielle des plasmocytes dans la pulpe rouge de la rate et dans la moelle osseuse semble due au fait que leur récepteur de chimiokines CXCR4 est plus sensible au ligand CXCL12.

� �� 43. Les réponses des cellules T sont très

plastiques . Les cellules T-helper CD4+, les cellules cytotoxiques CD8+, la progression de l'état naïf à celui d'effecteur et mémoire, la différenciation des cellules en Th1, Th2, Tc1 et Tc2 sont connues. En fait, les populations de ces différentes catégories présentent une hétérogénéité très marquée. Certaines de ces différences peuvent être attribuées à des programmes de différenciation différents, mais d'autres peuvent résulter de facteurs du milieu comme la persistance de l'antigène et la localisation des cellules (donc du contexte). Une revue sur cette hétérogénéité est parue avec DL Woodland et al.; Current Opinion in Immunology 15 (JUN03) 336-342.

Les cellules T naïves constituent le pool le plus homogène de cellules, car elles ne possèdent presqu'aucune fonction effectrice.

L'activation via leur récepteur TCR entraîne leur prolifération et l'acquisition d'une batterie de fonctions effectrices et " mémoire".

Il en résulte, cependant, des différences dans leurs capacités de prolifération en réponse à l'antigène, à assurer les fonctions cytotoxiques (Tc) et des fonctions régulatrices .

Les différences les plus étudiées entre les sous-ensembles de cellules sont celles des cytokines produites par les Th1 et Th2 CD4+. Les Th1 produit l'interféron γ (Infγ) tandis que les Tc2, exprimant CCR4, produisent les interleukines IL-4 et IL-5. Les cellules Th1 jouent un rôle important dans les fonctions immunes cellulaires en permettant l'attaque des parasites intracellulaires dès que des signes de cette infestation peuvent être perçus. Les cellules Th2 stimulent la production des anticorps par les cellules B. Mais des différencers sont moins tranchées qu'on ne le proclame.

On retrouve des différences au sein des populations des cellules T effectrices CD8+ avec les type 1 (Tc1) et type 2 (Tc2) qui diffèrent également par les cytokines produites , par exemple face au virus de l'influenza. Dans ce cas, les Tc1, porteuses du récepteur CCR5 de chimiokine, se rendent précipitamment dans l'épithélium pulmonaire, tandis que les Tc2, exprimant CCR4, sont plus fainéantes et et restent dans les espaces interstitiels du poumon. Mais, en dehors de ces différences, les deux types cellulaires ont les mêmes fonctions cytotoxiques et protectrices . Les cellules T CD8+ pulmonaires produisent les cytokines IFN-γ, IL-5 et IL-10 et les mêmes cellules dans la rate produisent IL-2, IL-4 et IFN-γ in vitro .


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Le choix entre les types 1 et 2 dans les deux catégories Th et Tc repose respectivement sur les cytokines IL-12 et IL-4. Mais rien n'est simple en immunologie.

IL-21 supprime la différentiation en type 1, et stimule celle en type 2. IL-18 empêche la suppression par IL-4 des réponses de type 1, et stimule la formation du récepteur d'IL-12 (IL-12R) et active , donc, les réponses de type 1.

D'une façon plus générale, il existe de nombreux facteurs qui font basculer, dans un sens ou dans l'autre, les fonctions du type 1 et du type 2, les stabilisent ou les suppriment, etc…, au point que certains affirment que la distinction entre types 1 et 2 est un artefact.

Il semble, également, y avoir des différences entre sous-types dans la progression vers le statut de cellule mémoire. Les cellule Th1 qui sécrètent très peu d'interféron sont probablement plus enclines à engendrer des cellules "mémoire". D'autres sous-populations Th (B-helper ou celles des tissus inflammés) peuvent être distinguées par les molécules d'adhésion produites. Mais d'ici à savoir si ce sont des Th1 ou Th2 ???

Il existe, par ailleurs, des différences dues à à l'existence d'une présentation chronique ou aigue. Celà a été démontré lors d'une infection par le virus Epstein-Barr qui peut infecter les cellules T de façon chronique.

Par ailleurs, les cellules T présentent une hétérogénéité dans leur capacité à répondre par une prolifération à un antigène. Une stimulation de leurs récepteurs en l'absence de co-stimulation peut induire un état anergique qui peut être réversé par une addition d'IL-2. C'est un des éléments de la neutralisation des réponses anti-"soi". Mais ces anergies n'ont pas d'explication universelle.

Un dernier point discuté dans ce chapitre est l'épuisement des réactions contre un antigène en cas d'exposition chronique.

Les cellules "mémoire" présentent également une hétérogénéité dans leurs fonctions effectrices . Ainsi ces cellules T "centrales" (celles des ganglions lymphatiques) présentent des récepteurs de chimiokines CCR7, et ne sont pas directement cytolytiques , alors que celles de la périphérie, dépourvues de CCR7, entrent immédiatement en action en présence de leur antigène préféré. Celà a une logique, car elles sont sur le front, tandis que celles des ganglions n'acquiert la fonction cytolytique que quand la présence de l'antigène a déclenché leur prolifération. Mais, là encore, on détecte des exceptions comme pour les cellules "mémoire" des

poumons qui ne sont pas cytolytiques, probablement parce qu'elles ne produisent que peu de la molécule LFA-1 (CD11a) d'adhésion avec les cibles.

Enfin la nature et les causes possibles de l'hétérogénéité sont discutées. Pour les auteurs, les cellules naïves, effectrices et "mémoire" (qu'elles soient CD4+ ou CD8+) sont des étapes dans une différenciation linéaire, avec des marqueurs spécifiques de chaque étape (qui peuvent d'ailleurs donner lieu à des réversions d'expression). Elles passent ensuite, et classiquement, par les phases de prolifération et se différencient ensuite en effectrices au contact de l'antigène. Leur rôle dans cette fonction devenant inutile, elles disparaissent par apoptose, sauf un petit nombre de cellules qui deviennent des cellules "mémoire". Ces étapes ne sont franchis qu'après action des signaux correspondants. Selon les auteurs, la présence locale de cytokines suppressives comme IL-10, TNF-α/β et TGF-β, de chimiokines font partie de ces signaux. L'activation des cellules T est remarquable par la diversité des co-stimulateurs impliqués . Le récepteur de co-stimulation CD28 est seulement impliqué dans l'activation, mais ICOS (Inducible CO-Stimulator) a un effet stimulateur, tandis que PD-1 (Programmed Death-1) a un effet négatif ultérieur dans la réponse effectrice.

Cellules naïves et "mémoire" expriment des collections de cytokines différentes et selon des cinétiques différentes. Ainsi les cellules naïves expriment peu CD44 (CD44low), tandis que les cellules "mémoire" sont CD44 high. Cela est vrai pour d'autres marqueurs de surface comme CD69 et CD25, de molécules d'adhésion comme ICAM-1 (InterCellular Adhesion Molecule 1 ou CD54) et LFA-1, et de nombreux récepteurs de chimiokines (CCR7, CCR5, CCR4, CCR8, CCR2, CXCR4 et CXCR2). On a, par ailleurs, démontré un rôle dans la différenciation des cellules effectrices pour de nombreuses molécules de la famille TNF (effets quantitatifs ou qualitatifs???) et pour des molécules d'adhésion.

Enfin, de nombreux types cellulaires participent à ces régulations et engendrent donc une hétérogénéité. C'est le cas de sous-populations de cellules dendritiques et des cellules T régulatrices CD4+CD25+. Ces dernières semblent intervenir par une inhibition par contact, indépendante des cytokines . On a, par ailleurs, des indices d'une hétérogénéité au sein de ces catégories. Ne vous découragez pas

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Les Vaccins 44. La peste bovine est une maladie fébrile

contagieuse du bétail qui sévit surtout en Afrique. C'est un paramyxovirus. On possède des vaccins atténués efficaces qui ont l'inconvénient majeur d'être difficilement utilisable en Afrique, car ils supposent une chaîne du froid sans anicroches. Des vaccins plus thermostables ont été essayés et si les vaccins recombinants sont concevables il faut qu'ils le soient également, ce qui indique les virus pox comme vecteurs possibles . Le virus de la vaccine a permis de

construire des vaccins efficaces. Il a, cependant, un spectre d'hôte trop large et seuls les capripox virus, au spectre plus réduit, sont acceptables. Les anticorps neutralisants doivent être dirigés vers les deux glycoprotéines périphériques H (hémagglutinine) et F (fusion). Des baculovirus recombinants exprimant H induisent une immunité humorale et cellulaire. Pour des raisons d'efficacité il faut obtenir une immunité mucosale. Le vrai problème pour ces virus recombinant est le coût prohibitif (lié à l'utilisation de


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cultures cellulaires) pour une utilisation dans des pays pauvres.

Des chercheurs indiens ont produit la protéine H dans du tabac et surtout dans le feuillage de l'arachide, utilisé en Inde comme fourrage. A Khandelwal et al.; Vaccine 21 (04JUL03) 3282-3289. Une dernière exigence est la nécessité de pouvoir reconnaître animaux vaccinés de ceux qui ont récupéré de la maladie.

� �� 45. Les poissons sont difficiles à vacciner, car ils

sont très sensibles au stress de la manipulation . Les antigènes solubles sont peu efficaces et il faut utiliser de puissants adjuvants. Mais les adjuvants ont des effets secondaires indésirables. On utilise cependant des adjuvants huileux pour des poissons de plus de 15 g, car ce sont les plus efficaces. On observe, cependant, des lésions abdominales . On cherche à utiliser des vaccins recombinants à cause de leur sécurité, mais un seul vaccin de ce type est actuellement utilisé en aquaculture. L'effet adjuvant a

été recherché, chez les rongeurs, dans un enrobage par des microparticules de poly-lactide-co-glycolide (PLG) ou poly-D-lactide-co-glycolide (PLGA).

Une vaccination parentérale (par ingestion) des poissons utilisant la cellulose comme support et adjuvant est décrite par des chercheurs israéliens. Elle utilise une fusion avec la protéine de la membrane externe d'Aeromonas salmonicida (l'antigène vaccinant) avec un domaine fixant la cellulose (CBD) d'une cellulase de Clostridium cellulovorans. La protéine recombinante a été fixée sur des billes de cellulose de 1 à 10 microns et injectée intra-péritonéalement à des poissons rouges. Une immunisation aussi bonne qu'avec des adjuvants a été obtenue. La taille des billes est importante et il ne faut pas dépasser les 10 µm. L'avantage de ce vaccin est que le support adjuvant est peu coûteux. S Maurice et al.; Vaccine 21 (04JUL03) 3200-3207.

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Les Pathogènes 46. Le virus de Borna (voir le Bulletin de

Décembre 2002 §95) est un virus ARN à brin négatif (une réplication est nécessaire avant traduction) qui rend les chevaux neurasthéniques. Il se réplique dans le noyau. Le déplacement ordonné de ses composants est donc critique. Si on exprime séparément les diverses protéines grâce à des plasmides, on les retrouve dans le noyau. Dans une infection normale, on observe cependant des accumulations cytoplasmiques .

T Kobayashi et al.; Journal of Virology 77, n°14 (JUL03) 8099–8107 décrivent la modulation de la localisation de la phosphoprotéine P par la protéine X. Cette dernière, co-exprimé avec P, entraîne une localisation cytoplasmique. On ne trouve pas cette protéine X dans une infection normale qui nécessite une localisation nucléaire.

Le BDV code six protéines différentes . Avec la nucléoprotéine N, la phosphoprotéine P est abondamment exprimée lors d'une infection. Une petite protéine, la petite protéine X, dont la séquence recouvre celle de P, est également exprimée . Ces trois protéines, comme la polymérase L, présentent des signaux de ciblage et d'exportation nucléaires.

Il existe une forme tronquée de N (p38N), sans signal de ciblage nucléaire qui ne peut accéder au noyau que si elle est co-exprimée avec les protéines N normale (p40N) ou la protéine P. Ceci signifie qu'elle ne le fait que dans le cadre d'un complexe avec une autre protéine. En réalité c'est la protéine X qui est importante .

� �� 47. Le circovirus porcin 2 (PCV2) apparu en 1991

au Canada, sévit maintenant dans de très nombreux élevages autour du globe où il se manifeste sous diverses pathologies. Il est apparu dans les porcheries bretonnes en 1996.

Des chercheurs de l'Agence Française de Sécurité Sanitaire des Aliments à Ploufragan ont développé une sonde ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) basée sur l'ORF2 du PCV2, permettant de le détecter et de le distinguer du PCV1 qui n'est pas

pathogène. Le virus n'est pas facile à cultiver en cultures cellulaires, et requiert des passages successifs ave traitement par la D-glucosamine. P Blanchard et al.; Veterinary Microbiology 94 (17JUL03) 183-194.

L'ORF2 code la protéine de capside qui a servi de base pour détecter les anticorps chez les animaux, permettant de caractériser une infection récente. La technique a permis de montrer que 57% des porcelets de ferme indemnes de manifestations pathologiques avait déjà subi une séroconversion pour le PCV2 à 13 semaines.

PCV2 cible des cellules différentes durant la vie fœtale et post-natale. Durant la vie fœtale, il s'attaque aux cardiomyocytes , hépatocytes et macrophages , alors qu'après la naissance, il se confine aux macrophages . RE Sanchez et al.; Veterinary Microbiology 95 (29AUG03) 15–25. Ceci est corroboré par les signes pathologiques observés (surtout le cœur chez les embryons et les organes lymphoïdes chez le porc).

� �� 49. La germination des spores de Bacillus

anthracis nécessite l'opéron gerHABC qui code des capteurs du milieu (en l'occurrence l'endosome des macrophages) permettant la germination quand les conditions paraissent idoines à la bactérie. Les facteurs sécrétés par les macrophages et perçus par la bactérie ont été partiellement caractérisés. MA Weiner et al.; Infection & Immunity 71 (JUL03) 3954-3959.

� �� 50. Les Chlamydia sont des procaryotes,

contrairement à ce que l'on pensait, qui se concentrent en agrégats dans l'espace périnucléaire

Elles sont manifestement impliquées dans d'autres maladies humaines que le trachome qui sévit dans les pays pauvres. C'est le cas de Chlamydia pneumoniae qui cause des pneumopathies transmissibles et associée, dit-on, à l'asthme et aux maladies cardiovasculaires.

Le problème, avec cet organisme, est que l'on ne possède pas de système de transfert de gènes.


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La génétique réverse a, occasionnellement confirmé des données cytologiques et biochimiques classiques, et indiqué des gènes qui pourraient être intéressants. On ne peut, de cette façon, n'étudier qu'un tout petit nombre de gènes à la fois.

L'avantage des Chlamydiae est leur très petit génome (1 Mb) et six séquences complètes de trois Chlamydia sont actuellement connues et peuvent être utilisées pour bâtir des réseaux d'expression. Les premières données des séquences ont montré que ces organismes sont très particuliers, et distants des organismes connus. L'avantage de ces organismes est la relative synchronisation de leur développement avec un stade initial inactif. De plus, ces organismes ne sont pas affligés des problèmes d'instabilité des messagers qui handicapent les analyses d'expression chez les procaryotes.

RJ Belland et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 100 (08JUL03) 8478–8483 ont établi des profils d'expression de C.trachomatis et décrivent ainsi la série d'évènements du développement qui permettent un cycle intracellulaire complet de duplication. Ils décrivent également les interactions entre chlamydiae et leurs cellules hôtes eucaryotes. Ils montrent ce qui se passe lors de l'inhibition de la fusion avec le lysosome.

Les auteurs ont montré qu'il faut choisir, pour répliquer le premier brin de l'ADN, des amorces spécifiques des Chlamydia, et pas des amorces aléatoires qui donnent des résultats très peu reproductibles. C'est moins important pour la copie du second brin. D'autres astuces techniques ont facilité le travail.

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Les Productions Microbiennes 51.### On trouvera dans A Matte et al.; Journal of

Bacteriology 185 n°13 (JUL03) 3994-4002, une minirevue sur l'utilisation de la génomique structurale pour analyser la biologie d'Escherichia coli.

Selon le site http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PMGifs/Genomes/micr.html, 87 génomes bactériens ont été séquencés et 150 en cours de séquençage.

L'objectif le plus fréquent de la génomique structurale est de pouvoir construire des techniques à haut débit pour obtenir un flot de données structurales. Mais il existe également un besoin d'éclaircir le mode de fonctionnement des protéines à l'échelle atomique . La plupart des programmes actuels (voir http://www.rcsb .org/pdb/strucgen.html) se concentrent sur les procaryotes parce qu'ils restent encore les plus simples à manier. Si on pousse un peu plus loin le raisonnement c'est, pour les mêmes raisons, sur Escherichia coli que devraient porter les analyses.

On peut alors envisager une biologie des systèmes. C'est le cas du "Project CyberCell "(http://www .projectcybercell.com). La simulation logicielle (in silico) du comportement cellulaire a été réalisée sur Mycoplasma genitalium (E-CELL project). La connaissance approfondie du protéome d'E.coli serait un complément bien utile.

Quatre génomes complets d'E.coli ont été séquencés : le prototype de laboratoire E. coli K-12, les souches entérohémorrhagiques O157:H7 EDL933 et O157:H7 (Sakai), ainsi que la souche uropathogénique CFT073. Les approches in silico commencent à permettre des analyses du protéome, dont la prédiction des interactions protéine/protéine dans une approche moins laborieuse, mais peut être moins fiable que les techniques à double hybrides, et l'évolution des protéines.

� �� 52. Des chercheurs de Wageningen et de la Goethe

Universität de Frankfurt ont modifié la voie de synthèse des caroténoïdes de Phaffia rhodozyma, appelée Xanthophyllomyces dendrorhous sous sa forme sexuée. JC Verdoes et al.; Applied & Environmental Microbiology 69 (JUL03) 3728-3738.

C'est une levure productrice d'astaxanthine (voir le Bulletin d'Octobre-Novembre 2002 §107)

concurremment avec la microalgue Haematococcus pluvialis. Le locus crtYB a été utilisé comme support d'intégration pour produire des caroténoïdes spécifiques . Plusieurs brevets sont consacrés à l'amélioration de la transformation de Phaffia et à la caractérisation de gènes indispensables. On peut augmenter la production de caroténoïdes en surexprimant le gène, soit par un choix judicieux du promoteur, soit en augmentant le nombre de copies .

Dans ce dernier cas la teneur totale en caroténoïdes est augmentée mais ce sont surtout β-carotène et échinone qui sont surproduits, celle en astaxanthine restant constante, voir inférieure à la normale. La surexpression de la phytoène synthase (gène crtI) a une grande influence sur le rapport entre caroténoïdes mono et bicycliques . La compétition entre phytoène désaturase et lycopène cyclase pour le lycopène dans des recombinants réoriente les flux métaboliques , soit par le β-carotène vers l'astaxanthine, soit le 3',4'-didéhydrolycopène vers le 3-hydroxy -3-4-didéhydro- β-ψ-carotène-4-one (HDCO). Le caroténoïde monocyclique torulène et HDCO, qui sont, normalement des caroténoïdes minoritaires, deviennent alors majoritaires.

� �� 53. Les Mucor sont des producteurs importants

d'enzymes industrielles, et, notamment, de présures fongiques et de lipases.

Je rappelle que trois enzymes de ce type sont actuellement disponibles, provenant de Mucor miehei, M.pusillus et d'Endothia parasitica . Elles ont l'avantage d'être moins chères que la présure, plus constantes dans leur qualité, et toujours disponibles . Elles sont produites en cultures semi-solides sur son de blé à 30-40°.

Elles ont cependant des limitations qui tiennent, en particulier, au fait qu'elles donnent lieu à une protéolyse excessive difficile à piloter, comme on peut le constater dans certains fromages Cette protéolyse confère, en effet, un goût amer très perceptible, mais agît aussi sur la texture du fromage. On cherche donc à limiter ces protéolyses excessives. O

La lipase de Mucor miehei catalyse la transestérification qui remplace l'acide palmitique par de l'acide stéarique pour produire des substituts de beurre de cacao (triglycéride stéarique-oléique-


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stéarique) qu'on autorise maintenant dans la confection des chocolats.

La transformation de Mucor miehei, soit par traitement avec différents plasmides, soit par Agrobacterium engendre une forte instabilité des phénotypes et il faut exercer une pression de sélection continue avec des marqueurs antibiotiques peu souhaitables pour maintenir une certaine stabilité. L'ADN plasmidique est rapidement remanié et présent à faible dose. La nature cœnocytique du mycélium et des mécanismes d'élimination des ADNs étrangers efficaces sont en cause. A Monfort et al.; FEMS Microbiology Letters 224 (15JUL03) 101-106. D'autre Mucor, comme Mucor circinelloides, sont, cependant, facilement transformables.

� �� 54. La dissection génétique de la synthèse du

tréhalose chez Corynebacterium glutamicum est décrite par des chercheurs de Göttingen et de BASF. M Tzvetkov et al.; Microbiology 149 (JUL03) 1659-1673.

Tous les trois voies de synthèse connues chez les bactéries sont présentes chez cette bactérie industrielle productrice d'acides aminés, entre autres. Il y a la voie de UDP-glucose et du glucose 6-phosphate (voie OtsA-OtsB), celle à partir de malto-oligosaccharides ou α-1,4-glucanes (voie TreY-TreZ), ou celle du maltose (voie TreS). L'inactivation des trois voies entraîne une incapacité de synthèse du tréhalose attendue, mais aussi à pousser sur divers sucres.

On trouve une voie additionnelle de synthèse du glycogène à partir de l'ADP-glucose impliquant une glycogène synthase (GlgA) . C.glutamicum accumule des quantités de glycogène en pléthore de sucres. L'inactivation de cette voie montre que la production de tréhalose via la voie TreY-TreZ dépend d'une production du glycogène.

Il semble bien que la paroi des souches dépourvues de tréhalose freine la prolifération des cellules. En effet, faute de tréhalose, les glycolipides tréhalose monocorynomycolate et tréhalose

dicorynomycolate de la paroi sont également absents. Ceci doit être vrai pour toutes les corynéformes contenant de l'acide mycolique dans leurs parois.

� �� 55. On trouvera dans JL Ramos et al.; Annual

Review of Microbiology 56 (OCT02) 743-768, une revue de ce groupe de Granada, sur les mécanismes de tolérance aux solvants chez les bactéries Gram-.

La toxicité des solvants organiques réside essentiellement dans une désorganisation de la membrane plasmique. La tolérance peut être liée à une modification de la composition des membranes et/ou à l'extr usion des solvants par des pompes. La modification des phospholipides se traduit par une élévation de la température de fusion des membranes avec des isomérisations rapides cis-à-trans des acides gras insaturés et une modification des groupements hydrophiles. Des pompes de purge du toluène ont été détectées chez Escherichia coli (avec les pompes AcrAB-TolC et AcrEF-TolC permettant une tolérance de l'hexane), Pseudomonas putida et Pseudomonas aeruginosa . Plusieurs souches de P.putida tolèrent toluène, styrène et p-xylène grâce à trois pompes TtgABC, TtgDEF et TtgGHIqui ont été étudiées en détail chez P. putida DOT-T1E. Il semble que plus il y a de pompes mieux la bactérie se porte en présence de solvants. Elles sont couplées avec le gradient de protons qui fournit l'énergie,mais on ne sait pas très bien comment.. On a caractérisé quelques régulateurs de ces pompes.

Une observation curieuse est celle d'une utilisation parasite du système flagellaire via la protéine FliP qui est impliquée dans l'exportation des protéines flagellaires avec FliP, FlhB et FlgK chez P. putida DOT-T1E, qui permet la tolérance. Comment???

Une telle situation a des précédents chez Yersinia enterocolitica et Xenorhadbus nematophilus, où des enzymes de la virulence sont exportées par le système de sécrétion du flagelle.

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Les Protéines et les Enzymes 56. Une vue compréhensive des mécanismes de la

catalyse enzymatique manque encore à notre panoplie de connaissances, bien que le rôle des protéines comme catalyseurs biologique ait été révélé dès 1926 par Sumner.

Ceci est dû à l'aspect essentiellement coopératif des mécanismes , ce qui empêche une approche réductionniste . Chaque réaction enzymatique fait intervenir plusieurs acteurs au sein de la molécule C'est tout l'intérêt de la mutagenèse dirigée que de permettre de tourner en partie cette difficulté. Elle permet de déterminer la contribution des acides aminés individuels au sein de l'enzyme. Mais cette technique a eu la conséquence de limiter l'attention sur le plan conceptuel et expérimental à certains aspects seulement en la focalisant sur les acides aminés pris individuellement, et amène à ignorer l'interconnectivité et la non-additivité de l'énergétique enzymatique.

Une revue porte sur les défis posés par l'analyse du fonctionnement des enzymes. DA Kraut et al.; Annual Review Biochemistry 72 (2003) 517–571.

La première partie de la revue porte sur les interconnections structurales et fonctionnelles cruciales dans la catalyse enzymatique. La seconde partie est consacrée aux différences entre les catalyses enzymatiques et non enzymatiques. Cette partie est nettement conceptuels et basée sur des modèles.

Les enzymes assurent leur phénoménale accélération de réactions en combinant des structures élémentaires (groupements latéraux des acides aminés et co-facteurs) par elles-mêmes peu réactives. En fait, les enzymes utilisent des stratégies multiples. Certains sites actifs utilisent l'accumulation de charges dans l'état de transition pour renforcer les interactions électrostatiques, tandis que d'autres tirent parti de la dispersion des charges pour stabiliser l'état de transition par rapport à la charge de base dans un poche non polaire, etc…

Décrire cette diversité est intéressant, mais n'apporte pas la réponse à la question de savoir s'il existe un mécanisme général sous-jacent. La question est peut être idiote dans la mesure où la nature a sélectionné un produit final sans trop se poser la question de savoir


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comment la cellule y arrive. Il n'empêche que le fait qu'il n' y ait pas d'additivité énergétique est une propriété fondamentale des enzymes .

� �� 57. La structure en barillet (β/α)8 est très fréquente

chez les enzymes. Une revue sur ces structures et leur évolution est parue avec JA Gerlt et al.; Current Opinion in Chemical Biology 7 (APR03) 252-264, annoncée en son temps.

Environ 10% des protéines caractérisées contiennent au moins un domaine porteur de ces replis. L'enzyme de ce type la plus étudiée est la triosephosphate isomérase de levure

Ce nom résulte du fait que l'on a huit feuillets β parallèles flanqués d'hélices α en cylindres liés par des

liaisons hydrogènes. En réalité les feuillets β et les hélices α sont séparés par des noyaux hydrophobes distincts, conduisant à une structure élémentaire que l'on pourrait dénommer (β/α)2 et qui a pu être assemblée au cours de l'évolution. On peut donc envisager d'assembler comme l'a fait la nature, des (β/α)2 hétéroclites et obtenir de nouvelles fonctions.

En effet les éléments du site actif sont situés à l'extrémité C-terminale des feuillets β et les groupements fonctionnels qui entourent le site actif sont indépendants et peuvent être substitués.

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L'Agroalimentaire 58. L'aquaculture prend déjà une place importante

dans les ressources alimentaires face à la pêche en plein désarroi à la suite des prélèvements démesurés sur les stocks et des modifications climatiques.

On doit donc se préoccuper de l'alimentation, des pathologies engendrées par le confinement et d'un contrôle de la reproduction. L'un des paris à réussir est celui de la fourniture d'une alimentation stable, prévisible et de qualité. On fait des discours sur le fait que la plupart des poissons appréciés sont carnivores et que c'est écologiquement insensé, qu'il vaudrait mieux utiliser des poissons herbivores, etc…. Certains herbivores sont comestibles, mais ne sont que modérément appréciés comme les carpes.

En réalité la source d'énergie des poissons carnivores des eaux froides, comme les salmonidés , réside dans les lipides (il y en a 40% dans les aliments utilisés), et si on arrive à produire des huiles végétales qui soient qualitativement satisfaisantes, on aurait un compromis économiquement acceptable.

Ces lipides ne sont, en effet, pas n'importe lesquels. Il faut disposer d'acides gras polyinsaturés en n-3 à longues chaînes (C18 et plus) ou PUFAs. Plusieurs espèces strictement marines ont, par ailleurs, des capacités limitées à désaturer et allonger les acides gras en 18:3 n-3 en acides gras spéciaux (20:5 n-3 et 22:6 n-3) qui leur sont nécessaires et les lipases d'un poisson comme la truite ont une préférence pour les PUFAs . Il faut donc les leur fournir dans les aliments sous formes de PUFAs n-3. Les besoins en n-6 sont probablement minimes.

D'ailleurs la demande en ces acides gras particuliers grandit également pour l'élevage de la volaille. Il faudrait donc pouvoir produire ces huiles dans des oléagineux classiques. La plupart des huiles végétales fondent au voisinage de 0° ("huiles") et sont donc prédisposées à une utilisation dans les aliments pour les poissons d'eaux froides et les acides gras en C18 sont bien utilisés par la truite, par exemple. Des chercheurs norvégiens s'en préoccupent activement et un article de HG Opsahl-Ferstad et al.; Plant Science 165 (AUG03) 349-357, discutent de la production dans le colza, mais on pense évidemment aussi au soja. On trouvera une analyse intéressante pour le néophyte des besoins nutritifs des poissons.

Une huile végétale contenant un minimum de 18:2 n-6 et un maximum de 18:1 n-9 est souhaitable. Le niveau de 18:3 n-3 doit être modéré à cause de la

compétition métabolique des acides en C18 et C24 pour la ∆6-désaturase. C'est la raison pour laquelle l'huile de colza pourrait être choisie, même si elle contient 16–25% de 18:2 n-6. L'adjonction d'un système de désaturation et d'élongation pour obtenir des n-3 PUFAs requiert de l'ingéniérie génétique, ce qui n'est pas pour simplifier les choses.

� �� 59. Un article symétrique étudie le métabolisme des

PUFAs de poissons (ici de thon) chez les ruminants (ici le mouton). SM Kitessa et al.; Animal Feed Science and Technology 108 (25AUG03) 1-14. Le but de l'opération est d'enrichir le lait en acides eicosapentaènoique (EPA, 20:5) et docosahexaènoique (DHA, 22:6) sans affecter la production ou la composition globale. Le transfert apparent d'EPA et DHA au lait est suffisant pour fournir les deux-tiers de la dose nécessaire à un adulte humain dans un verre de lait.

� �� 60.### Des chercheurs chinois et australiens ont

détecté un SNP (Single Nucléotide Polymorphism; ici une transition C/T) lié au gène de l'arôme du riz (fragrance gene fgr), montrant ainsi que ce type de technique est utilisable pour la découverte de gènes. Le SNP est unique dans 6kb et 14 gènes au voisinage de fgr. Q Jin et al.; Plant Science 165 (AUG03) 359-364.

L'arôme du riz est évidemment composite et fait intervenir plusieurs gènes. L'essentiel de l'arôme des riz parfumé, comme le riz jasmin ou basmati, est constitué par la 2-acétyl-1-pyrroline dont la quantité est déterminée par le seul gène récessif fgr.

� �� 61. Le pamplemousse, contrairement aux oranges

usuelles, contient des composés amers qui sont des flavanone glucosides , comme la naringine , la néohesperidine et la poncirine. La naringine est, de loin, le composé le plus déterminant de cette amertume. On trouve également, comme chez tous les Citrus, de la limonine. Naringine et limonine sont donc un problème commercialement important.

Il existe plusieurs procédés utilisés dans le monde pour résoudre ce problème. L'un d'entre eux comporte l'absorption sur du polystyrène divinylbenzène (rien qu'à cet énoncé on comprend la vulnérabilité du procédé). La combinaison de cette technique avec l'ultrafiltration a été tentée pour des jus concentrés .


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C'est le produit de ce procédé combiné qui a été analysé par HS Lee et al.; Food Chemistry 82 (AUG03) 177–180. La désamérisation du jus de pamplemousse enlève non seulement l'amertume (à 78%), mais aussi des composés phénoliques et la vitamine C. Pour cette dernière, plus que l'absorbant, c'est la manipulation du jus qui est en cause et ce problème doit être soluble.

� �� 62. L'utilisation de Lactobacillus plantarum

LPCO10 dans l'amorçage de la fermentation lactique des olives vertes est décrite dans MV Leal-Sanchez et al.; Food Microbiology 20 (AUG03) 421-430. C'est un producteur de bactériocines (plantaricines S et T) qui a été, précisément, isolé d'une saumure d'olives. Lb.plantarum LPCO10 est capable de dominer la microflore naturelle de bactéries lactiques et entraîne un abaissement rapide du pH dans les 25 premiers jours du traitement. Les lactobacilles sauvages prennent ensuite lentement la relève . Il facilite également le développement des levures qui coexistent avec les bactéries lactiques durant la préparation et le stockage des olives. Les bactériocines sont ici utiles pour l'amélioration de la conservation. Pour que l'effet soit optimal, il faut corriger le pH avec de l'acide acétique et attendre, pour inoculer, un à quatre jours après début du saumurage.

� �� 63.### Les graines et la chair de la figue de

barbarie (Opuntia ficus-indica), également appelée nopal, contiennent divers lipides qui sont caractérisés dans une publication de M Fawzy Ramadan et al.; Food Chemistry 82 (AUG03) 339-345.

On y trouve de nombreux lipides neutres dans les graines et des glycolipides et des phospholipides dans la chair du fruit. L'acide linoléique est dominant dans les deux cas (56–77% dans la graine), suivi par les acides palmitique et oléique. Triènes, acides α-linolénique et γ-linolénique sont surtout présents dans la chair, alors que l'acide α-linolénique n'est présent

qu'à très faible dose dans les graines. Le β-sitostérol représente respectivement 72% et 49% des stérols totaux dans les graines et la chair suivi par campestérol et stigmastérol . La vitamine E est surtout présente dans la chair avec du γ- et du δ-tocophérol . La graine contient du γ-tocophérol . On trouve également du β-carotène dans les deux.

� �� 64. Le surimi est fabriqué par lavage de la chair de

poisson dans l'eau froide pour la débarrasser du sang, des graisses, des enzymes, etc… en conservant les protéines myofibrillaires seulement. Un gel élastique est produit par chauffage d'une solution dans du NaCl, gel qui est ensuite extrudé .

On aromatise ces produits pour mieux les vendre. On peut également faire varier la texture de ces gels en associant d'autres ingrédients. Les lipides peuvent être émulsionnés dans la solution de protéines. Mais, si les lipides sont oxydés, ils peuvent provoquer une dénaturation des protéines. Or les huiles de poissons sont riches en polyinsaturés comme l'acide eicosapentaènoïque (EPA, 20:5) et docosahexaènoïque (DHA, 22:6). Elles ont donc des qualités appréciées, mais sont facilement oxydées et engendrent des goûts désagréables de rance et peuvent donner des produits considérés comme dangereux.

Des chercheurs japonais et thaïlandais ont étudié la gélification dans la transformation en surimi des chairs de l'Alaska pollack (Theragra chalcogramma, en réalité pollock, famille voisine des morues, Gadus, comme l'est le Haddock, mais à chair fort peu appétissante, ce qui justifie, en soi, sa transformation, en surimi). Ils ont suivi les effets d'huiles oxydées des poissons sur le processus. Ces huiles ont un effet négatif additionnel sur la thermogélation empêchant la polymérisation de la chaîne lourde de la myosine, par exemple. Y Murakawa et al.; Food Chemistry 82 (AUG03) 455-463.

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Les Pré- et Probiotiques 65. L'épigallocatéchine gallate (EGCG) est un

composant majeur des thés verts. On sait qu'il empêche l'agrégation des plaquettes par la thrombine et donc une coagulation intempestive du sang. Il existe d'autres catéchines dans des thés qui ont été étudiées par G Lill et al.; FEBS Letters 546 (10JUL03) 265-270.

EGCG stimule la phosphorylation de tyrosines des kinases des plaquettes Syk et SLP -76, mais inhibe la phosphorylation des FAKs (Focal Adhesion Kinases).

Les autres catéchines n'ont pas d'effet sur l'agrégation des plaquettes . Les deux autres catéchines contenant un groupe galloyle en position 3' (catéchine gallate, épicatéchine gallate) n'inhibent pas l'agrégation des plaquettes et au contraire la stimulent , tandis que des catéchines sans groupe galloyle (catéchine, épicatéchine) ou un groupe galloyle en position 2' (épigallocatéchine) ne le font pas.

Le thé vert est peut être bon pour ce que l'on a, mais les effets sont particulièrement complexes.

� �� 66. La consommation de "fibres" est bien vue dans

l'alimentation, en particulier pour l'abaissement du taux de cholestérol et pour améliorer la sensibilité à l'insuline. Le Psyllium est issu, si je ne me trompe de Plantago afra , alias P.psyllium, mais aussi de Psyllium ovata, (également un plantain) la meilleure qualité, appelée Psyllium blond est cultivé de la Méditerranée jusqu'au Pakistan. C'est une excellente source de fibres (il contient huit fois plus de fibres que le son d'avoine). Il est utilisé contre la constipation en médecine traditionnelle chinoise et indienne, mais aussi contre les diarrhées , ce qui est un peu contradictoire. Il est cultivé dans ces pays et ce sont les enveloppes de la graine qui sont utilisées (il en faut une cuiller à thé pour la constipation dit internet). Enfin, si cela fait du bien pourquoi ne pas le vendre, si ce n'était qu'il gonfle beaucoup trop en milieu aqueux et donne un gel ferme. Il est alors difficile d'en incorporer assez dans un met pour qu'il puisse avoir un effet. On avait décrit, en 2001, une méthode enzymatique limitant ce défaut et permettant


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de regrouper la dose minimale dans quelques biscuits, ce qui permettait de mettre une étiquette vantant le produit. Malheureusement la technique ne joue que sur l'absorption d'eau et ne règle pas le problème de la texture. Il faut, en effet, lyophyliser les biscuits pour en éliminer suffisamment l'eau et améliorer la texture caoutchouteuse, et cela coûte de l'argent. Les mêmes auteurs décrivent, maintenant, l'utilisation d'une mixture de polysaccharidases commerciales "food grade" qui donnerait de meilleurs résultats. L Yu et al.; Food Chemistry 82 (AUG03) 243-248.

� �� 67. Les fibres alimentaires insolubles sont des

inhibiteurs connus de l'absorption des minéraux. Les fibres alimentaires solubles (prébiotiques) affectent de façons différentes l'absorption du calcium, du zinc et

du fer. Ceci a été étudié par des chercheurs d'Antwerp dans des aliments commercialisés pour enfants . D Bosscher et al.; Nutrition 19 (JUL-AUG03) 641-645. La disponibilité du calcium est augmentée de 30% en présence d'inuline,(un polymère de fructose) alors que la gomme de caroube (Ceratonia siliqua ou locust bean pour les anglo-saxons) ou les pectines très estérifiées la réduisent de 10% . .

La disponibilité du fer est accrue par l'amidon prégélatinisé de riz, et elle est diminuée par les pectines très estérifiées , les oligofructoses et les pectines peu estérifiées (dans l'ordre décroissant).

Celle du zinc est très favorisée par l'amidon de riz prégélatinisé, mais beaucoup moins par la gomme de caroube et les maltodextrines.

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La sécurité alimentaire 68. On vient de classer Enterobacter sakazakii

comme un pathogène émergent aux Etats-Unis. Il cause des méningites et des entérocolites nécrosantes chez les nouveau-nés. Ces épidémies sont propagées par les aliments infantiles à base de lait. Ce ne sont, en effet, pas des préparations stériles . DuPont Qualicon vient de mettre au point un système de détection automatique de la bactérie en 24 heures. DuPont Press Release (31JUL03).

� �� 69. Les défenses de leur niche écologique par les

bactéries et archées grâce aux bactériocines sont omniprésentes et une revue de MA Riley et al.; Annual Review of Microbiology 56 (OCT02) 117-137 leur est consacrée.

Elle traite de l'extraordinaire diversité de ces molécules chez les diverses bactéries et archées . On estime que 99% des bactéries codent au moins un bactériocine et on peut, dans une même espèce, en trouver plus d'une centaine. Les streptomycètes font plutôt confiance à des antibiotiques à plus large spectre. La revue traite de l'apparition probable des bactériocines et de leur maintien au cours de l'évolution. Elle analyse comment ces toxines interviennent sur les populations microbiennes et la dynamique au niveau des communautés. La revue envisage, enfin, les applications potentielles en santé humaine et en conservation des denrées alimentaires.

Les auteurs insistent sur les colicines , considérées comme modèles, avec la recombinaison et de la sélection diversifiante comme acteurs de l'évolution. Ils décrivent un modèle en deux étapes de cette évolution.

Le rôle écologique des bactériocines est évalué sous forme expérimentale et théorique. Les auteurs discutent de quelques modèles. Les bactériocines diffèrent des antibiotiques par le fait que leurs cibles sont étroites et limitées aux proches parents de la bactérie qui les produit, ceux qui ont des chances de réclamer une part du même gâteau. On admet donc un rôle dans la dynamique des populations au sein d'une espèce. Mais des données récentes des auteurs, non encore publiées, indiqueraient que la spécificité de cible varie beaucoup entre bactériocines et que la multiplicité des bactériocines serait un gage d'efficacité sur ce plan. Cet élargissement hors de l'espèce peut ne concerner que des souches

particulières d'autres bactéries. Ceci signifie qu'elles peuvent intervenir dans la dynamique des communautés, au delà des populations de l'espèce productrice. Mais l'analyse des effets nécessitera des expérimentations plus réalistes n'utilisant pas que des populations d'une espèce.

Les seules bactériocines utilisées dans l'alimentation sont celles des bactéries lactiques déjà utilisées depuis longtemps dans des aliments fermentées et donc gratifiées du titre de GRAS (Generally Recognized As Safe).

La nisine a été la premiè re bactériocine isolée et autorisée (alors en Grande-Bretagne), car elle limite la prolifération de Clostridium botulinum dans les pâtes de fromages. La FDA a autorisé, en 1988, cette utilisation avec une grande prudence en ne le faisant que pour des usages très limités comme les produits pasteurisés à base d'œufs. Actuellement son utilisation se généralise avec une autorisation dans plus de 45 pays. C'est toujours la seule bactériocine admise aux Etats-Unis.

Mais la listériose a relancé les recherches, car Listeria monocytogenes résiste bien à plusieurs techniques de conservation, dont le froid car elle pousse au voisinage de 0°C. Face à ce danger, on constate que toutes les bactériocines de la classe IIa (caractérisées par l'absence d'acides aminés modifiés) sont actives contre cette bactérie.

Les plus connues sont la pédiocine AcH (alias PA-1) des Pediococcus acidilacti H, PAC1.0 et SJ-1, la sakacine A produite par Lactobacillus sakei Lb706 et la leucocine A de Leuconostoc mesentericus, si je ne me tromp e pas. Ce sont des bactériocines de bactéries lactiques de petite taille (30 à 60 aminoacides), donc thermostables, non lanthioniques par définition, et créant des pores dans la bactérie cible. On trouvera une revue sur ce groupe de bactériocines dans S Ennahar et al.; FEMS Microbiology Reviews 24 (JAN00) 85-106.

Des bactériocines de ce type ont été découvertes dans des conserves de viande, le lait et des fromages, dans des sauces avariées pour salades et du miso (pâte de soja).

On a montré que des pédiocines dans de la gélatine protège les chiens chauds et s'y conserve fort bien. La piscicoline de Carnobacterium piscicola est brevetée et devrait être autorisée pour les produits carnés et le


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rinçage des germes de plantes pour la salade ou les viandes de poulet.

Certain s'émeuvent de l'apparition de résistances. Elles apparaîtront, mais elles ont un coût énergétique non négligeabler. Si l'utilisation massive peut engendrer une plus forte fréquence d'apparition de résistances, les combinaisons de nisine et de bactériocine IIa permettrait de les limiter.

Un problème plus général (et encore objet de violentes controverses) est l'existence de résistances croisées induites.

� �� 70. Les bactéries lactiques sont classiquement

utilisées pour conserver les aliments en abaissant le pH. Elles interviennent également dans le développement d'arômes à partir des constituants des aliments . La production d'acides lactique, mais aussi acétique, d'éthanol, diacétyle, peroxyde d'hydrogène, de reuterine et de bacteriocines diverses constitue une batterie de facteurs limitant de façon coopérative la croissance des pathogènes ou d'agents de dégradation. Mais peu d'entre eux sont actifs seuls. Par exemple, la reuterine est produite en quantités insuffisantes pour être efficace. D'autres, comme le diacétyle et le peroxyde d'hydrogène altèrent les propriétés sensorielles des aliments. Le rôle des additifs traditionnels comme les nitrites dans la préservation de la charcuterie est tombé en défaveur, d'où une recherche intense dans le domaine des bactériocines diverses qui pourraient leur être substituées.

Comme indiqué dans le §, les bactériocines sont les plus souvent dirigées contre des proches parents des producteurs . Les starters bactériocinogènes utilisables dans l'industrie de la viande existent, mais il reste des incertitudes sur leur efficacité in situ, plus particulièrement sur le niveau de production et l'efficacité de ces bactériocines. De plus, les starters ne sont pas seuls à être en œuvre, et bien d'autres additifs peuvent interférer avec leur prolifération, comme le sel et les nitrites dans les charcuteries. Les souches utilisées en Europe sont surtout Lactobacillus sakei et Lactobacillus curvatus.

La présence de nitrites est indispensable pendant la période initiale de la maturation, c'est le seul agent qui va limiter la prolifération des Salmonella et surtout des Clostridium botulinum pendant cette phase, et avant que le pH, l'eau disponible (activité de l'eau) et le potentiel redox n'aient été suffisamment abais sés par la maturation biologique et physicochimique.

Pour Salmonella, Listeria, et Staphylococcus aureus, les premières heures et jours sont critiques. Il est donc indispensable d'obtenir une croissance rapide de la souche starter. Les nitrites ne doivent donc handicaper, ni la prolifération, ni l'activité bactériocinogène du starter.

L. curvatus LTH 1174, est une souche efficace produisant la curvacine A. On sait que cette souche est compatible avec les conditions de pH et de température de la production du saucisson sec. Une publication est consacrée à l'étude de l'effet de l'oxygène et des nitrites. J Verluyten et al.; Applied & Environmental Microbiology 69 (JUL03) 3833-3839. La production de la curvacine A est stimulée en

anaérobiose et favorise son activité, même en présence de nitrites dont l'effet est masqué dans ces conditions. Le stress oxydatif cause, en effet, une plus grande production de la bactériocine, mais ne favorise pas la prolifération et conduit à une production d'acide acétique plutôt que d'acide lactique.

� �� 71. Les Escherichia coli O157:H7

entérohémorrhagiques provoque des lésions caractéristiques dites de "fixation et d'effacement" à la surface des entérocytes. Les gènes impliquées dans ces lésions sont dénommés LEE (Locus of Enterocyte Effacement) et contenus dans un îlot de pathogénicité caractéristique de ces souches. Cet îlot code un système d'injection de protéines bactériennes dans la cellule cible (sécrétion de type III). Les protéines injectées comporte l'intimine et son récepteur (on n'est jamais si bien servi que par soi-même).

Les opérons en cause ont une régulation complexe , mais on a des indications que le "quorum sensing" (capteur de densité cellulaire) à un rôle dans ces régulations et joue donc un rôle dans la virulence. Il intervient sur au moins quatre promoteurs différents de ce locus LEE.

Le "quorum sensing" nécessite un régulateur transcriptionnel, une signal synthase et un message dit auto-inducteur , comme dans tous ces systèmes. L'auto-inducteur est une acylhomosérine lactone chez la plupart des bactéries Gram- . AI-1 est la plus utilisée, mais Vibrio harveyi en utilise deux, AI-1 et AI-2 qui sont co-régulées par la même protéine. Beaucoup de bactéries Gram+ et Gram- , dont E.coli O157:H7 produisent AI-2. Ce dernier autoinducteur n'est pas spécifique, même chez V.harveyi. Les étapes et les intermédiaires dans la production d'AI-2 sont les mêmes chez E.coli, Salmonella typhimurium, V. harveyi, Vibrio cholerae et Enterococcus faecalis. AI-2 est donc un signal universel, permettant une communication entre espèces . SK Ananda et al.; International Journal of Food Microbiology 85 (15AUG03) 1-9.

� �� 72.### Les maquereaux n'ont pas bonne réputation

et peuvent être associés à des allergies aux poissons par le biais des immunoglobulines IgE. Des chercheurs japonais montrent que c'est la parvalbumine qui est en cause dans ces allergies, comme chez d'autres poissons. Des chercheurs japonais ont cloné le cDNA de cette protéine chez Scomber japonicus. Y Hamada et al.; Food & Chemical Toxicology 41 (AUG03) 1149-1156.

Cette protéine est une protéine sarcoplasmique (musculaire) de 12 kDa, liant le calcium qui a déjà été accusée d'allergénicité chez la morue Gadus callarias.

Il existe d'autres protéines allergènes (détectées par immunoblot) chez les poissons dont des collagènes . L'ennui de la parvalbumine est que si on peut diminuer son allergénicité en libérant le calcium, elle est très stable, à la chaleur , aux pHs extrêmes et plus généralement aux dénaturations.

Comme cette allergénicité dépend de la séquence, il serait important de séquencer ces parvalbumines pour déterminer les épitopes vraiment allergènes . On pourrait alors traiter cees allergies en utilisant des


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variants hypo-allergisants . Pour l'instant on ne dispose que deux séquences cDNA, celle du saumon et celle de la carpe.

� �� 73. L'annatto est un pigment caroténoïde naturel

(voir le Bulletin d'Août §14) qui est utilisé depuis des siècles en Amérique latine. Ce n'est pas une raison pour admettre son absence de contre-indications, comme on le fait un peu trop pour des produits dits naturels (voir les miels de Xénophon). On a de bonnes garanties d'innocuité, mais la dose journalière acceptable déterminée chez le rat est très faible (0,065 mg/kg/jour). Cette évaluation a été faite avec des extraits très pauvre en ce caroténoïde, et les autres composants imposent cette limite. La toxicité éventuelle de l'annatto purifié a été examiné par des chercheurs japonais et la firme San-Ei Gen F.F.I. A Hagiwara et al.; Food & Chemical Toxicology 41 (AUG03) 1157-1164. Les auteurs ont déterminé la NOAEL (No Observed Adverse Effect Level). L'objet de la publication citée est de déterminer cette dose avec de l'annatto purifié. La bixine liposoluble et la norbixine (dérivé hydrolysé hydrosoluble). La NOAEL est de 0.1% (69 mg/kg/jour pour les mâles et 76 mg/kg/jour pour les femelles). Dès 0,3 % on observe une hépatomégalie.

� �� 74. Le sésame est un Pédaliacée herbacée originaire

de l'Inde, mais cultivée dans de nombreux autres pays. Il est commercialisé sous la forme de graines incorporées dans de nombreux pains aux "céréales!!!" qui font vivre les boulangers français, mais aussi dans de nombreux plats moyen-orientaux, ainsi que sous la forme d'une huile très aromatique (quelques gouttes suffisent dans une salade) mais s'oxydant rapidement. C'est essentiellement Sesamum indicum qui est utilisé. Une des qualités des graines de sésame est leur relative richesse en méthionine. Mais l'accroissement de l'utilisation a été suivi par la révélation de nombreuses allergies. On a indiqué, dans un premier temps, que le principal allergène du sésame est une albumine 2S de 9 kDa des réserves de la graine. Mais, depuis, on a découvert une dizaine de protéines se lient aux IgE. Une étude israélienne confirme que c'est bien l'albumine 2S qui est l'allergène majeur, et que l'épitope irritant les IgE est situé entre les acides aminés 24 et 94. N Wolff et al.; Food & Chemical Toxicology 41 (AUG03) 1165-1174.

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L'Environnement 75. Des chercheurs suédois ont analysé les effets à

long terme de l'épandage des boues d'épuration, notamment sur les propriétés du sol, le contenu en cadmium. P Bergkvist et al.; Agriculture, Ecosystems and Environment 97 (JUL03) 167–179. Le recul est impressionnant avec 41 ans de suivi sur un sol argileux.

Le cadmium apporté a été estimé à 153 mg/m2 dans le champ traité et de 13 mg/m2 dans le témoin. Il provient, bien entendu des boues, mais également du fumier, de certains engrais phosphorés bon marché et, par voie aérienne, de la combustion du charbon. Il est en général facilement mobilisable à partir des boues ce qui devrait, théoriquement conduire à un accroissement e cadmium mobile.

Dans l'expérience décrite, le cadmium est prés ent à 92% dans le sol de surface et 7% dans les 17 cm au-dessous de la couche labourée. On n'a constaté aucune perte du cadmium pendant les 41 ans. Ceci est probablement lié à l'adsorption sur ce type de sol. Mais de nombreux résultats parfaitement contradictoires ont été publiés qui sont commentés dans l'article. Les auteurs montrent que le cadmium se concentre cependant dans la paille d'orge, mais pas dans le grain.

� �� 76. Les herbicides phénylurée sont utilisés à

grande échelle dans le monde en pré- ou post-émergence sur céréales, fruitiers et coton, et ceci depuis les années 50s. La majorité des herbicides actuellement commercialisés sont, soit des N-méthoxy -N-méthyl- comme le linuron et le chlorobromuron, soit des N,N-diméthylsubstituées comme l'isoproturon et le diuron. Ils laissent des résidus dans les sols et les eaux. De plus le diuron est utilisé comme herbicide total en zones urbaines et comme algicide dans des peintures antifouling en

milieu aquatique. La dégradation de ces résidus est essentiellement microbienne. L'hétérogénéité spatiale des populations ayant cette compétence est probablement en grande partie responsable de leur persistance

Une revue fait le tour des connaissances du métabolisme de ces substances et tout particulière ment de l'isoproturon. SR Sørensen et al.; FEMS Microbiology & Ecology 45 (JUL03) 1-11. L'isoproturon est utilisé contre les graminées annuelles et les dicotylédones. La revue analyse également les similitudes entre les différentes voies métaboliques des divers herbicides de ce type. Elle rapporte, enfin, les études moléculaires réalisées au champ sur cette biodégradation.

Un tableau donne la structure de la plupart de ces herbicides et on trouvera, résumées, dans la figure 1 les voies de dégradation possibles.

� �� 77. Le sélénium est indispensable aux êtres

vivants , car il est incorporé dans plusieurs enzymes comme les glutathione peroxydases , ou sous la forme de séléno-aminoacides . Il est, cependant, toxique à trop fortes doses donnant des ongles et cheveux cassants et des troubles nerveux. Le seuil de pathogénicité est à 850 µg de sélénium par jour et par personne .

On le trouve dans l'environnement sous la forme de sélénate [SeO42-] et de sélénite [SeO32-]), sélénium élémentaire , de méthyl séléniures (volatiles) et des formes organiques. Ce sont les oxyanions qui sont les plus toxiques. Les séléniures simplement méthylés comme le sélénium élémentaire sont insolubles. Or des régions très isolées contiennent une concentration en sélénium volatile incompatibles avec une pollution d'origine industrielle et une origine biologique est vraisemblable.


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La méthylation naturelle du sélénium dans les eaux douces par les thiopurine méthyltransférases (TPMT) bactériennes est analysée par des chercheurs de Lyon. L Ranjard et al.; Applied & Environmental Microbiology 69 (JUL03) 3784-3790.

Ces méthylations entraînent la formation de diméthyl sélénures (DMSe) ou de diméthyl disélénures (DMDSe) volatils quand on une forme organique du sélénium (méthyl-sélénocystéine est fournie. Les auteurs ont recherché, avec une sonde ADN provenant de Pseudomonas syringae, la présence du gène dans le sol. Plusieurs souches apparentées (comparaison des ADN ribosomiques) ont été caractérisées, et l'une d'entre elles a été identifiée comme très proche de Pseudomonas anguilliseptica.

� �� 78. On trouvera dans le Courrier International du 1-

20 Août p.15, la transcription en français d'un article intéressant de L Vasconcelo sur l'organisation d'une exploitation écologique des ressources de la forêt

naturelle amazonienne et des débouchés qui commencent à se développer, permettant aux populations autochtones de valoriser ces produits. Cet article peut être lu en parallèle avec celui de G Schroth et al. Agriculture, Ecosystems and Environment 97 (JUL03) 151–165 qui décrit des systèmes agroforestiers basés sur l'hévéa persistant sur brûlis, qui correspond à un investissement à long terme, hévéas sous lesquels poussent des cultures à moyen terme comme des fruitiers et des cultures à très court terme comme le manioc ou autres plantes vivrières. Le tout dans les zones marginales de la forêt, comme j'en ai vu dans la région de Santarem à la place des cultures de Ford pendant la guerre, et abandonnées après, quand le retour des plantations d'Asie du Sud-Est a rendu précaire ces cultures dans une zone où le Microcyclus ulei dévastateur est indigène, ce qui n'empêche pas de très beaux arbres de persister, dispersés, depuis les années 40s.

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La Vie des Sociétés 79. Affyme trix s'associe à, et investit dans,

Ingenuity Systems . PRNewswire-FirstCall (11AUG03).

Le but est de commercialiser le système Ingenuity Pathways Analysis auprès des clients d'Affymetrix. Ce produit est actuellement sous sa forme béta, c'est à dire d'essai auprès des utilisateurs. Il permettrait de mieux exploiter les données de réseaux d'expression en fouillant les données publiées dans la littérature scientifique. Il serait disponible avec un abonnement en Septembre.

Une GeneChip™ consacrée au génome de l'orge est commercialisée par Affymetrix. Cette puce a été montée avec de nombreux généticiens de l'orge des Etats-Unis, d'Allemagne, Japon, Ecosse et Finlande, et contient tous les gènes connus, avec 22 700 séquences, dont plus de 1000 gènes du National Center for Biotechnology Information, et plus de 20 000 EST.

Ces données ont été rassemblées par l'United States Department of Agriculture-Initiative for Future Agriculture and Food System's (USDA-IFAFS) Triticeae Improvement Group. Affymetrix a alors réalisé le travail de développement du réseau. Vous trouverez des détails à www.barleybase.org ou

www.harvest.ucr.edu. Les annotations seront hébergées au Affymetrix NetAffx Analysis Center™. Affymetrix Press Release (02JUL03).

� �� 80. Danisco Venture investit dans la firme

allemande Profos de Regensburg. Danisco transférera à Profos un certain nombre de licences acquises par ailleurs. Profos est une société qui se consacre aux bactériophages et à l'utilisation de leurs protéines. La société veut les appliquer à l'identification rapide des pathogènes (à finir de mettre au point), à l'élimination des toxines (EndoTrap) et à la séparation des protéines (ColTrap). C'est le premier investissement de Danisco Venture dans une start-up de recherche. Profos est un "spin up" de l'Université de Regensburg. Danisco Press Release (06AUG03).

� �� 81. Exelixis Plant Sciences développe ses

programmes avec Dow AgroScience sur le repérage de nouvelles cibles pour les herbicides. Ce programme initié en Juillet 2000 exploite les données de la génomique comparative. Exelixis Press Release (05AUG03).

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La Politique 82. L'U.S. Court of Appeals for the Federal Circuit a

décidé, le 7 Juillet, qu'il n'y a pas infraction à la propriété industrielle dans une utilisation de produits ou procédés brevetés dans le cadre de la production d'information exigées par la FDA, par exemple, pour une demande d'autorisation d'un nouveau produit. Mais cela ne couvre pas l'utilisation d'une nouvelle molécule active sur les animaux ou un produit vétérinaire. Cette décision couvre, ipso facto, l'importation et la vente, dans ce seul but, de produits enfreignant normalement la couverture du fait de sa nature recombinante. L'acte de 1984 permet cette exception au bénéfice de la sécurité . Genetic Engineering News (01AUG00).

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83.### Le programme de génomique fonctionnelle du riz lancé par le gouvernement chinois est décrit dans un article de Y Xue et al.; Trends in Genetics 19 (JUL03) 390-394. Voir également le Bulletin de Juin §11.

Ce programme a été lancé par le Ministère de la Science et de la Technologie. Ce programme se déroule depuis trois ans et vise l'identification de gènes d'importance agronomique.

Si le séquençage a pu être plus ou moins internationalisé, l'annotation soulève des problèmes de propriétés industrielles et de concurrence difficilement solubles sur la plan international ce qui fait que les Chinois ayant compris la situation se sont lancés dans un programme de génétique fonctionnelle. Japonais et


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coréens font de même. Les Chinois mobilisent vingt équipes.

Les outils mis en place consiste en des collections de mutants, dont des mutants par insertion, d'outils de transformation par Agrobacterium et le transposon Ac/Ds du maïs. Les auteurs annoncent que 5000 mutants par insertion Ac/ds et 20 000 mutants par insertion de T-DNA ont été rassemblés chez les riz japonica var. Zhonghua 11 et var.Nipponbare, ainsi que plusieurs milliers de mutants induits par irradiation. Le clonage par TAC (chromosomes artificiels transférables) a été pratiqué et permet de transférer de grandes séquences. On est en train de rabouter tout ceci pour obtenir une séquence continue. La complémentation des mutants est utilisée pour identifier les gènes et tous les efforts sont faits pour limiter le clonage par cartographie, qui nécessitent de grandes populations en ségrégation pour une cartographie fine.

Les outils informatiques se mettent en place et les donnes sur le riz sont accumulées dans la base de données du programme http://www.rifgp.ac.cn.

Plus de 110 000 ESTs de tissus d'O.sativa ssp. indica GLA4 isolés dans des conditions normales ou de stress ont été séquencés (http://ncgr.ac.cn/EST.html/). Une puce de 12 000 cDNAS a été construite. L'étude du protéome a également été abordée.

Des gènes dont l'expression est modifiée lors de la pollinisation ont été caractérisés. C'est également le cas de gènes commandés par des hormones.

Le programme s'intéresse également aux facteurs de transcription avec les techniques classiques.

Les Chinois sont préoccupés par les difficultés de production de riz hybrides qui leur sont nécessaires, car il y a longtemps que l'on ne peut plus élargir les zones favorables à la culture qui sont cultivées intensivement depuis plusieurs millénaires, et il faut absolument augmenter les rendements. C'est ce qui a été fait durant les 20 dernières années. Mais si les stérilités nécessaires à ces programmes d'hybridation, sont disponibles, les gènes restaureurs de fertilité ne le sont que dans des variétés dont la qualité est médiocre. On est donc limité dans les possibilités. Il est, en effet, très difficile et long de transférer ces gènes dans des variétés plus appréciées . On s'est donc attaqué à la transgenèse. C'est d'ailleurs une illustration de l'aspect très politique de l’embargo sur les plantes transgéniques vanté par les écologistissimes et qui est une sauvegarde de l'indépendance technologique de la Chine face au monopole grandissant de firmes comme Monsanto, et pas une aversion pour les plantes transgéniques.

Un nouveau gène restaureur de la stérilité mâle cytoplasmique WA (Wild-Abortive), Rf3, a été récemment caractérisé. D'autres gènes de stérilités hybrides ont été caractérisés, Sa et Sb ainsi qu'un gène de stérilité mâle nucléaire (?) thermosensible.

Le problème du tallage est également abordé avec la caractérisation de mutations comme moc1 qui ne savent pas former les bourgeons supplémentaires permettant de bénéficier du tallage. Le gène Monoculm1 (MOC1)a été récemment cloné.

L'amélioration de la qualité est abordée avec un premier succès à vérifier, avec un antisens du gène

Waxy. Les variations de séquences intra-spécifiques sont examinées de différentes façons pour permettre la caractérisation de marqueurs utilisables dans la sélection assistée, comme dans le reste du monde.

Les Chinois auraient, par ailleurs, réussi la transformation de la plupart des variétés récalcitrantes de riz indica de Chine. Les techniques de transformations multiples par un vecteur unique auraient été mises au point avec neuf gènes.

La fin de l'article est un appel à des collaborations qui se font rares au fur et à mesure que l'on se rapproche des applications. Il devrait être renouvelé au Symposium sur le ris qui devrait se tenir à Shanghai vers la fin de l'année.

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concepts et techniques - inrae · 2011. 11. 22. · m martínez-trujillo et al.; plant science 165...

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