Des bactéries génétiquement modifiées pour produire du sucre

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Israël

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Israël | Biologie : médecine, santé, pharmacie, biotechnologie
2 janvier 2017

Des chercheurs de l’Institut Weizmann ont inversé le métabolisme de la bactérie Escherichia coli pour lui faire produire du sucre à partir du dioxyde de carbone.

Le carbone contenu dans les molécules des êtres vivants provient du dioxyde de carbone de l’environnement. Certains organismes, comme les plantes vertes, sont capables de fixer ce carbone pour fabriquer leurs propres constituants et sont ainsi à la base de la pyramide alimentaire. Au-dessus se trouvent d’autres organismes qui consomment les molécules complexes produites par les premiers et rejettent du dioxyde de carbone. Le Dr Antonovsky de l’équipe du Prof. Milo de l’Institut Weizmann s’est attelé à reprogrammer un organisme de "l’étage du dessus", la bactérie Escherichia coli, de façon à inverser son métabolisme et à en faire un consommateur de dioxyde de carbone producteur de sucre.

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Crédits : Institut Weizmann

Les chercheurs ont ainsi intégré dans cette petite bactérie tous les gènes codant la machinerie cellulaire permettant de transformer le dioxyde de carbone en sucre. L’objectif fut non seulement de faire exprimer ces gènes à la bactérie mais aussi de réguler son expression de façon à ce que celle-ci n’ait pas d’effet toxique. Ces deux conditions n’ont cependant pas suffi. En effet, E. coli a l’habitude de se nourrir de sucre et non de dioxyde de carbone. Pour produire du sucre, la bactérie préférait donc utiliser comme carburant du sucre ! Pour faire face à ce problème, les chercheurs ont cultivé pendant plusieurs mois la bactérie E. coli dans un environnement ne contenant quasiment pas de sucre pour la forcer à changer de comportement. Les chercheurs ont ainsi réalisé une évolution artificielle des bactéries et ont attendu que des bactéries se remettent à proliférer de façon normale, signes qu’elles se seraient adaptées à ce nouveau milieu et auraient appris à en utiliser les ressources.

Les chercheurs ont ensuite étudié ces « nouvelles » bactéries pour comprendre leur fonctionnement. Un grand nombre de mutations a alors été observé dans le génome de ces bactéries mais il reste difficile de comprendre quelles mutations sont nécessaires à la reconversion métabolique. Ces bactéries philosophales représentent toutefois un beau succès pour la recherche en ingénierie biologique. Sont-elles les précurseurs des OGM de demain ?

Source : Sugar synthesis from CO2 in Escherichia coli, N. Antonovsky et al., Cell 2016. https://www.weizmann.ac.il/plants/Milo/sites/plants.Milo/files/publications/1-s2.0-s0092867416306687-main.pdf

Rédacteur : Tirtsa Ackermann, Post-doctorante, Université hébraïque de Jérusalem