Le yaourt est obtenu par la fermentation
du lait, à l’aide de deux bactéries, un lactobacille,
dénommé bulgaricus et un streptocoque, dit thermophilus, qui
agissent ensemble. Les deux bactéries se retrouvent vivantes dans le
yaourt et donc, dans la bouche du gourmet qui le consomme. Et comme les amateurs
de yaourt sont nombreux de par le monde, la quantité de bactéries
que nous ingurgitons est véritablement astronomique – on estime
que l’humanité consomme tous les ans un milliard de milliard
de milliards (10 puissance 21) de cellules vivantes de Streptococcus thermophilus.
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©INRA /Micheline Rousseau
réf : PCD0668-IMG0088
Streptococcus thermophilus
(microscopie électronique à balayage) |
Or, le genre streptocoque englobe non seulement
l’espèce thermophilus, réputée ne présenter
aucun risque pour la santé humaine, mais également des bactéries
connues pour être très dangereuses, comme Streptococcus pneumoniae,
l’agent causal de la pneumonie, ou un autre pathogène très
répandu, Streptococcus pyogenes. Et si Streptococcus thermophilus
pouvait se révéler dangereux, par exemple pour une population
affaiblie par la perte de l’immunité naturelle ou la vieillesse
? Pour répondre à cette préoccupation, trois équipes
de recherche, une américaine (d’une société
privée, Integrated Genomics de Chicago), une belge (de l’Université
catholique de Louvain) et une française (de l’INRA de Jouy
en Josas) ont déterminé la séquence du génome
de S. thermophilus.
L’analyse a démontré très clairement que S. thermophilus
a perdu l’essentiel des gènes reconnus importants dans le pouvoir
pathogène de S. pneumoniae ou S. pyogenes. Ces gènes, liés
à la virulence (« virulence related genes ») des deux bactéries,
sont soit présents, mais dans une forme non-fonctionnelle à
cause de mutations qui les inactivent, soit totalement absents chez S. thermophilus.
Les chercheurs ont confirmé ces mêmes mutations ou absences de
gènes dans la séquence du génome de deux souches différentes
de S. thermophilus isolées du yaourt, qui ont divergé et évolué
séparément depuis au moins 3 000 ans.
L’inactivation ou la perte de ces gènes se sont donc produites
lors de l’adaptation de S. thermophilus à un environnement nouveau,
le lait, où ils n’étaient plus d’aucune utilité
(le début de la fermentation du lait par l’homme est estimé
à il y a 7 000 ans). D’une façon semblable, bien des gènes
nécessaires à l’utilisation des sucres absents du lait
sont fonctionnels chez les streptocoques pathogènes mais ne sont plus
actifs chez S. thermophilus. En tout, quelque 10% des gènes de cette
bactérie ne sont pas fonctionnels et pourraient donc bien être
en passe d’être entièrement éliminés.
La perte et l’inactivation des gènes liés à la
virulence rendent donc totalement invraisemblable la possibilité que
S. thermophilus mette en danger la santé de l’homme – les
amateurs du yaourt peuvent continuer de s’en délecter.
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©INRA / Salius Kulakauskas
Streptococcus thermophilus et Lactobacillus bulgaricus, les deux bactéries
du yaourt (microscopie optique) |
L’analyse du génome
a montré d’autre part, que l’adaptation au lait a entraîné
l’acquisition de gènes utiles à S. thermophilus dans
sa nouvelle niche écologique. Ainsi, cette bactérie peut
tirer l’énergie nécessaire pour sa croissance à
partir du sucre du lait, le lactose, ce que les cousins pathogènes
de la bactérie du yaourt ne peuvent pas faire.
Et comment S. thermophilus a-t-il pu se procurer des gènes utiles
dans le lait ? En partie, grâce à des bactéries avec
lesquelles il partage la niche écologique. En effet, dans le génome
de S. thermophilus se trouvent les gènes nécessaires à
la synthèse de la méthionine, un acide aminé rare
dans le lait, dont plusieurs proviennent de l’autre bactérie
du yaourt, Lactobacillus bulgaricus ! La microscopie révèle
que les deux bactéries vivent en étroite association, les
coques rondes étant accolées aux bacilles longilignes, à
l’image des perles le long du fil d’un collier, ce qui favorise
certainement les échanges de gènes entre les deux.
La proximité écologique
serait donc bien plus importante que la proximité phylogénétique
pour le flux génétique entre les espèces, étant
donné que les lactobacilles et les streptocoques semblent diverger
depuis 1,5 à 2 milliards d’années, une période
comparable à celle des organismes multicellulaires, précurseurs
des plantes et des animaux, apparus il y 1,2 milliards d’années.
(1) Contact scientifique INRA :
S. Dusko EHRLICH, Génétique microbienne, INRA
Jouy-en-Josas, tél : 01 34 65 25 10/25 11
ehrlich@jouy.inra.fr
(2) Source :
Complete genome sequence and comparative analysis of the dairy bacterium
Streptococcus thermophilus
Nature Biotechnology, advance on line publication 14 novembre 2004 (doi:10.1038/NBT1034)
(http://www.nature.com/nbt/)
Alexander Bolotin1, Benoît Quinquis1, Pierre Renault1, Alexei Sorokin1,
S. Dusko Ehrlich1, Saulius Kulakauskas2, Alla Lapidus3, Eugene Goltsman3,
Michael Mazur3,6, Gordon D. Pusch3, Michael Fonstein3, Ross Overbeek3, Nikos
Kyprides3, Bénédicte Purnelle4, Deborah Prozzi4, Katrina Ngui4,5,
David Masuy4(décédé), Frédéric Hancy4,
Sophie Burteau4,5, Marc Boutry4, Jean Delcour4, André Goffeau4, and
Pascal Hols4
1- Génétique Microbienne et 2 Unité de recherches laitière
et génétique appliquée, centre INRA de Jouy en Josas
3 - Integrated Genomics, Chicago, USA
4 - Institut des sciences de la vie, Université catholique de Louvain,
Belgique
5 – adresses actuelles : Microbial Genomics Department of Energy Joint
Genome Institute, USA
Department of anatomy and Cell Biology, University of Melbourne, Australie
Unité de recherche en Biologie Cellulaire, Facultés universitaires
Notre-Dame de la paix, Bruxelles
Contact photothèque : phototheque@paris.inra.fr
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