Evolution du génome des Streptomyces : transfert horizontal et variabilité des extrémités chromosomiques

Evolution of the Streptomyces genome : horizontal transfer and variability of the chromosomal extremities

• Auteur / Autrice : Frédéric Choulet
• Direction : Pierre Leblond
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique moléculaire
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Évolution moléculaire

Variabilité -- Aspect moléculaire

Génétique

Streptomyces

Résumé

Les Streptomyces sont des bactéries du sol productrices d'une grande diversité de métabolites dont les antibiotiques. Elles présentent des caractéristiques génomiques originales chez les bactéries avec un ADN chromosomique linéaire de taille importante (8-11 Mb) et une richesse en bases G+C extrême (70-73%). Le séquençage partiel et l'annotation du chromosome de Streptomyces ambofaciens ont été entrepris afin d'étudier l'organisation génétique et les forces évolutives structurant le génome mais aussi pour identifier de nouvelles voies de biosynthèse de métabolites d'intérêt. Le développement de méthodes bioinformatiques a constitué la première étape du travail et a révélé une compartimentation génomique où la variabilité est concentrée dans les régions terminales (jusqu'à 2 Mb). La génomique comparée de S. Ambofaciens avec les génomes de trois espèces de Streptomyces a fourni une vision dynamique de l'évolution de leur chromosome. Des échanges d'extrémités de réplicons linéaires seraient notamment responsables de la diversification des extrémités au niveau intraspécifique, établissant ainsi un lien entre linéarité chromosomique et variabilité. En outre, les régions terminales sont bombardées d'information génétique exogène résultant de transferts horizontaux. Une dégénérescence graduelle de la synténie révèle un gradient d'événements d'insertion/délétion de fragments d'ADN de fréquence croissante vers les extrémités chromosomiques. Ce mécanisme serait le moteur de la diversification des Streptomyces et jouerait un rôle majeur dans l'adaptation.

Streptomyces are soil dwelling bacteria producers of a considerable number of antibiotic compounds. They exhibit very particular genomic features among bacteria since their chromosomal DNA is linear, among the largest described (8-11 Mb) and with a very high G+C content (70-73%). Partial sequencing and annotation of the Streptomyces ambofaciens chromosome has been undertaken in order to study the genetic organization and evolutionary forces that shape the genome and also to identify new interesting metabolite biosynthesis pathways. Development of bioinformatics methods was the first step of this work and has revealed a genomic compartmentalization where variability is confined in the terminal regions (up to 2 Mb). Comparative genomics between S. Ambofaciens and three other Streptomyces species has provided a dynamic view of genome evolution. Exchanges of extremities between linear replicons could be at the origin of intraspecific variability, associating linearity to variability. In addition, terminal regions appear as privileged targets for acquisition of new genetic information resulting from horizontal transfer events. A progressive degeneration of the synteny reveals a gradient of insertion/deletion events which frequency increases toward the chromosomal ends. This mechanism would be the force driving the diversification of Streptomyces and could play a major role in adaptation to the environment.