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26 septembre 2015 6 26 /09 /septembre /2015 05:09

La génétique des moisissures, tout un fromage

Le Monde.fr | 24.09.2015

Chaque fromage est un monde en soi. Un écosystème, dans la transformation duquel intervient une cohorte de bactéries, de levures et de moisissures. Elles lui donneront sa texture, sa teinte, son odeur et son goût singuliers. Parmi ces transformateurs minuscules, domestiqués par l’homme, figurent les champignons filamenteux du genre Penicillium. Cousins de ceux dont on a tiré des antibiotiques de type pénicilline, ils confèrent par exemple au fromage son aspect blanc soyeux – c’est Penicillium camemberti qui effectue ce travail – ou sa couleur bleu-vert typique – c’est alors Penicillium roqueforti qui s’en charge.

Ces champignons sont au cœur d’une étude publiée jeudi 24 septembre dans la revue Current Biology. Elle met en lumière les fréquents transferts de gènes qui interviennent entre ces organismes et souligne les bénéfices qu’on pourrait en tirer, en même temps que les risques de contamination qui pourraient être liés à cette faculté inattendue.

« Nous étudions l’adaptation des organismes à leur milieu, indique Tatiana Giraud (unité écologie, systématique et évolution, CNRS université Paris-Sud-Orsay), qui a dirigé les travaux. Les champignons, avec leurs petits génomes, sont des organismes modèles très intéressants, et plus encore ceux qui ont été domestiqués pour faire du fromage, car ils ont subi une pression de sélection très forte. » L’idée était donc de comparer leur génome à celui de champignons proches, qui peuvent être des contaminants alimentaires « qu’on trouve régulièrement dans le réfrigérateur, comme ceux qui bleuissent les oranges par exemple », ou dans l’ensilage du fourrage destiné à l’alimentation animale, où ils peuvent produire des toxines.

Avantage sélectif

L’équipe a d’abord eu la surprise de constater que de nombreux transferts de gènes horizontaux étaient intervenus entre ces espèces. Le terme horizontal désigne un mécanisme de passage de matériel génétique d’une espèce à une autre – voire d’un règne à un autre – contrairement au transfert vertical qui va d’une cellule mère à une cellule fille. Presque 5 % du génome étaient concernés par ces transferts. Comment ceux-ci interviennent-ils ? « Chez ces champignons filamenteux pluricellulaires, on a constaté que des fusions de cellules d’individus ou d’espèces différentes pouvaient intervenir », indique Antoine Branca, l’un des signataires de l’article. Cette fusion végétative pourrait expliquer ces transferts.

L’étape suivante a consisté à explorer le rôle joué par les gènes ainsi transférés. Pour cinq d’entre eux, une fonction potentielle a pu être identifiée : dans la transformation du « caillé », la part du lait qui sert de matière première au fromage, ou encore dans l’exploitation du lactose, un sucre présent dans le lait. « Des données recueillies par une équipe canadienne sur l’expression des gènes de Penicillium camemberti au fil de la maturation du fromage montrent que certains de ces gènes transférés horizontalement interviennent tout au début de la transformation », souligne Antoine Branca. Les champignons qui en sont porteurs auraient donc un avantage dans la compétition entre micro-organismes, au début de la course, et le conserveraient.

« Gènes de domestication »

Pour tester l’avantage sélectif associé à ces « gènes de domestication », l’équipe française a fait pousser, sur plusieurs milieux nutritifs, différentes souches de P. roqueforti, dotées ou non de l’ADN transféré, face à des souches rivales. Le champignon porteur de deux régions génétiques particulières, baptisées Wallaby et CheesyTer, montrait une meilleure faculté à transformer le substrat sur lequel il poussait et remportait la compétition face à ses concurrents.

L’équipe, qui a mis au point une technique de reproduction sexuée de ces champignons, imagine qu’il serait possible d’effectuer des croisements contrôlés, afin d’obtenir chez les descendants des combinaisons susceptibles d’intéresser l’industrie agroalimentaire. Mais cette propension à s’adapter par transfert horizontal pourrait constituer un inconvénient « en cas de contamination de souches qui pourraient être une nuisance dans le processus de production », souligne Antoine Branca.

Contacts avec des industriels

Des contacts sont en cours avec des industriels, spécialisés dans la production de souches utilisées pour ensemencer divers types de fromages. Attachés à une image de respect des traditions et des terroirs, se laisseront-ils séduire par une approche qui les tirerait vers la modernité tapageuse de la biotechnologie?

L’équipe de Tatiana Giraud va désormais se tourner vers l’étude de la diversité génétique au sein de l’espèce P. roqueforti. P. camemberti est de ce point de vue bien moins riche, puisqu’on ne le trouve que dans les fromages. On pense que ce clone est issu d’une lignée unique obtenue à la fin du XIXe par une sélection de moisissures gris-bleutées utilisées à l’époque, P. biforme et P. fuscoglaucum.

P. roqueforti, sous ses multiples avatars, pourrait aider à reconstruire l’histoire de la domestication de ces champignons, et à résoudre son plus grand mystère : comment des moisissures qui s’épanouissaient dans un milieu végétal ont-elles été poussées à changer de régime alimentaire pour devenir de précieuses auxiliaires des éleveurs ?

  • Pôle Science et Médecine
  • En direct des laboratoires 25 septembre 2015 - Alerte presse Les champignons des fromages s’échangent des gènes pour mieux s’y développer

    Roquefort et camembert.
    © Tatiana Giraud.

    En comparant les génomes de 10 espèces de champignons Penicillium,parmi lesquels les fameux P. roqueforti et P. camemberti, une équipe française1 dirigée par des chercheurs du CNRS et de l’Université Paris-Sud a montré que ces microorganismes se sont échangé des portions conséquentes de leur génome au cours des dernières dizaines d’années. Or – les chercheurs l’ont vérifié expérimentalement – certains de ces gènes rendent les champignons capables de mieux se développer dans le fromage, et d’évincer leurs concurrents (dont les champignons responsables des moisissures sur la nourriture). En domestiquant ces champignons pour la fabrication de fromage, l’homme a donc involontairement et indirectement provoqué de nombreux échanges de gènes entre espèces pourtant éloignées génétiquement.


    Ces travaux devraient intéresser l’industrie agroalimentaire à plus d’un titre. D’une part, l’identification des gènes impliqués permettra aux fromagers de mieux sélectionner les souches de champignons. D’autre part, ces résultats indiquent que, s’ils coexistent dans le fromage avec des champignons domestiqués, les champignons néfastes peuvent assez facilement acquérir les gènes leur permettant de mieux s’y développer.

    1 Elle rassemble des chercheurs des laboratoires suivants :

  • Ecologie, systématique et évolution (ESE, CNRS/Université Paris-Sud/AgroParisTech)
  • Institut de systématique, évolution, biodiversité (CNRS/MNHN/UPMC/EPHE)
  • Laboratoire des interactions plantes micro-organismes (CNRS/Inra)
  • Institut de biologie intégrative de la cellule (CNRS/Université Paris-Sud/CEA)
  • Référence
    Adaptive Horizontal Gene Transfers between Multiple Cheese-Associated Fungi, Jeanne Ropars, Ricardo C. Rodríguez de la Vega, Manuela López-Villavicencio, Jérôme Gouzy, Erika Sallet, Émilie Dumas, Sandrine Lacoste, Robert Debuchy, Joëlle Dupont, Antoine Branca et Tatiana Giraud. Current Biology, 24 septembre 2015.
    http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2015.08.025

    Contacts chercheurs

    Tatiana GIRAUD, directrice de recherche CNRS, directrice adjointe du laboratoire ESE :
    T 01 69 15 56 69 – tatiana.giraud@u-psud.fr


    Antoine BRANCA, enseignant-chercheur (Université Paris-Sud) au laboratoire ESE :
    T 01 69 15 56 62 / 06 27 19 76 14 – antoine.branca@u-psud.fr

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