De nouvelles pistes pour la lutte biologique contre les microbes et les insectes

Le génome de Photorhabdus luminescens, une bactérie pathogène d'insectes vivant en symbiose avec un ver (nématode), vient d'être entièrement séquencé par une équipe de l'Institut Pasteur (associée au CNRS). Son analyse, publiée dans Nature Biotechnology (E. Duchaud et al., novembre 2003), a été réalisée en collaboration avec l'INRA-Université de Montpellier II, d'autres équipes du CNRS et de l'Institut Pasteur, et la société Bayer CropScience. Elle révèle toute une variété de gènes codant pour des toxines entomopathogènes, qui pourront être utiles à la lutte contre les insectes nuisibles. De plus, la bactérie détient de nombreux gènes codant la biosynthèse d’antibiotiques et d’antifongiques, sources potentielles de retombées pour le traitement des maladies infectieuses.

Les équipes coordonnées par Frank Kunst (Institut Pasteur-CNRS) et Philippe Glaser (Institut Pasteur), responsables du Laboratoire de Génomique des Microorganismes Pathogènes de l'Institut Pasteur ont séquencé et analysé le génome de Photorhabdus luminescens, un chromosome circulaire contenant un total de 4839 gènes codant des protéines.

La bactérie Photorhabdus luminescens, initialement caractérisée par l’équipe de Noël Boemare (INRA-Université), vit dans le tube digestif d'un nématode. Lorsque le ver s'attaque à des larves d'insectes, il crée de petites lésions qui permettent à la bactérie de s'introduire dans l'hémolymphe de l''insecte. Elle sécrète alors toute une gamme de facteurs de virulence entraînant une mort rapide de la proie. Photorhabdus luminescens est ainsi capable d'anéantir, portée par son vecteur, une large variété d'insectes.

Rien d'étonnant donc à ce que les chercheurs aient identifié des gènes de toxines susceptibles de tuer de nombreux insectes. Mais il faut préciser qu'aucun génome bactérien aujourd'hui séquencé n'avait permis de trouver autant de gènes de toxines entomopathogènes. Les chercheurs ont de plus vérifié expérimentalement la toxicité de certaines de ces protéines, qui se sont avérées, entre autres, mortelles pour les moustiques. Ces découvertes sont donc du plus haut intérêt pour les recherches concernant la lutte contre les insectes nuisibles pour l'agriculture ou pour la santé humaine.

La bioconversion du corps de la proie par des enzymes de la bactérie permet à celle-ci de s'y multiplier tandis que le ver se reproduit, et de s'associer de nouveau au nématode avant de quitter le cadavre de l'insecte. La bactérie Photorhabdus luminescens doit aussi défendre le cadavre de l'insecte des microbes qui entrent en compétition avec elle. La bactérie sécrète pour cela des substances capables de détruire d'autres bactéries ou des champignons. Les chercheurs ont effectivement identifié toute une gamme de gènes codant la biosynthèse d’antibiotiques et d’antifongiques. Ils pourraient aider au développement de nouveaux moyens de lutte contre les maladies infectieuses.

Photorhabdus luminescens offre donc, à la lumière de son génome, de nouvelles pistes pour la lutte biologique contre les microbes et les insectes.

Les chercheurs ont aussi découvert de nombreux gènes qui permettront de mieux comprendre la symbiose entre cette bactérie et le nématode qui l'abrite. Ces connaissances pourraient être utile à une utilisation de ce "couple" pour la lutte biologique contre les insectes.

Ce projet a été financé en partie par la subvension "Après-séquençage des génomes" du Ministère de l'Economie, des Finances et de l'Industrie.

Source :

- "The Photorhabdus luminescens genome reveals a biotechnological weapon to fight microbes and insect pests", Nature Biotechnology, Novembre 2003.
Eric Duchaud1, Christophe Rusniok¹, Lionel Frangeul², Carmen Buchrieser¹, Alain Givaudan⁵, Séad Taourit¹, Stéphanie Bocs⁶, Caroline Boursaux-Eude², Michael Chandler⁷, Jean-François Charles³, Elie Dassa⁴, Richard Derose⁸, Sylviane Derzelle³, Georges Freyssinet⁸, Sophie Gaudriault⁵, Claudine Médigue⁶, Anne Lanois⁵, Kerrie Powell⁹, Patricia Siguier⁷, Rachel Vincent⁵, Vincent Wingate⁹, Mohamed Zouine¹, Philippe Glaser¹, Noël Boemare⁵, Antoine Danchin³ et Frank Kunst¹

1. Laboratoire de Génomique des Microorganismes Pathogènes, Institut Pasteur, Paris
2. Génopole, Plate-Forme Intégration et Analyse génomiques, Institut Pasteur, Paris
3. Unité de Génétique des Génomes Bactériens, Institut Pasteur, Paris
4. Unité de Programmation Moléculaire et Toxicologie Génétique, Institut Pasteur, Paris
5. Laboratoire EMIP, Université Montpellier II, INRA (UMR 1133), Montpellier
6. Atelier de Génomique Comparative, Génoscope/CNRS-UMR 80 30, Evry
7. Laboratoire de Microbiologie et de Génétique Moléculaire, CNRS, Toulouse
8. Bayer CropScience, Evry
9. Bayer CropScience, NC 277709, USA