2 : part2 - expérience de Lenski

Question 1

point de départ (3)

Answer 1

• conception simple : minimisation interactions écos complexes = 1 espèce, 1 métabolisme, 1 mx de culture minimal homogène
• sans plasmides/prophages fonctionnels/capacité de transformation/pili ==> sans transfert original des gènes
• transposon IS150 peu actif : nutrition efficace à partir du glc + nutrition peu efficace à partir d’acétate + possibilité nutrition partir de citrate en anoxie ==> métabolisme

Question 2

caractéristiques milieu de culture (3)

Answer 2

• liquide, avec peu glc, peu citrate, peu sels minéraux
• réplication bact ttes les 55 mins
• 1% volume -> 6.7 générations

Question 3

questions que se pose Lenski (5)

Answer 3

• adaptation lente et graduelle ou périodes ?
• existence maximum d’adaptation ?
• populations-réplicas : même chemin évolutif ?
• mêmes changements génétiques ?
• couplage évolution génétique-changement phénotypique ?

Question 4

niveau d’adaptation (3)

Answer 4

• mesuré en mettant 2 souches dans même flasque : souche évoluée VS souche ancestrale
• fitness relatif = rapport entre 2 taux de croissce pdt compétition (=cohabitation)
• permet distinction : transformation souche ancestrale (couleur rouge acquise)

Question 5

ccl des 1ères 2,000 générations (3)

Answer 5

• adaptation séquentielle -> peu mutations et grands effets bénéfiques
• autres mutations produites mais sont perdues = interférence clonale
• plateaux -> temps que clone avec meilleure mutation soit > aux autres

Question 6

ccl de moyenne de 12 pops sur 50,000 générations (3)

Answer 6

• plus d’options d’amélioration au début
• loi de puissance : sans limite, mais ralentissement changements avec temps
• si pas limite = jusqu’à limite physiologique de division celR

Question 7

quel temps prend l’évolution (4)

Answer 7

• conditions optimales : div° de E.Coli chq 20 mins = réf de limite physiologique
• après 2.5 md générations = tps div° de E.Coli est 23 min ds mx limitatif
• adaptation en 1 250 000 ans avec méthode LTEE
• but ultime : adaptation au mx limitatif au point que div° chq 20 min

Question 8

cohabitation (8)

Answer 8

• pop Ara-2 : 2 lignées = écotypes L et S => coexistence
• explications possibles de cohabitation stable :
• croissance 1 écotype à hautes C° de glc et croissance 1 écotype à faible C° de glc
• 1 écotype = meilleur compétiteur pr glc, autre utilise mieux 1 sous-produit
• => interaction d’alimentation croisée
• croissce L + rapide avec glc, mais incapable utiliser vieux mx culture
• croissce S qd glc épuisé -> métabolise acétate
• perte habilité d’utiliser acétate par L

Question 9

évolution et complexité : polymorphismes transitoires (2)

Answer 9

• bact de même pop qui n’ont pas mêmes phénotypes entre 7,000-14,000 gén°, à fin de 14,000e gén° -> mutation + avantageuse reste en place ds pop
• coexistence de 2 lignées ds Ara-1, présence 42 mutations

Question 10

évolution taux de mutation : hypermutabilité (6)

Answer 10

• 6/12 pops sont hypermutatrices
• mutations avec perte fonction ds gènes pr réparation de ADN
• taux mumttion ponctuel X100 + aug° spectre mutations
• aug° act de IS150 -> mutations indels + réarrangement chrmique (portions de chr sont doublées ou changées de place)
• bcp mutations -> id° difficile des + avantageuses pr sélection
• mutations conductrives VS passagères

Question 11

hypermutabilité gardée par l’évolution ? (3)

Answer 11

• accélération d’adaptation (solutions trouvées + vite)
• possède 1 coût = bcp + mutations délétères que bénéf => hypermutateur désaventagé
• au début : + chances d’adaptation des hypermutateurs, disparait au fil du temps

Question 12

hypermutabilité transitoire (5)

Answer 12

• apparition d’1 hypermutateur ds 1 pop non-hypermutatrice -> mutation exceptionnelle
• extinction des non hypermutatrices
• correction hypermutabilité par 2 nvelles lignées
• => gardent mutations bénéf mais correction pour limiter coût
• extinction de hypermutateur

Question 13

est-ce que E.Coli est capable de se nourrir du citrate ? (2)

Answer 13

• non, incapacité dans mx aérobiques
• en anaérobie : croissance à partir de critate possible -> co-métabolisme + autre source NRJ nécessaires

Question 14

que peut faire Ara-3 après 31,000 gén° (3)

Answer 14

• croissce avec citrate comme seule source de C
• Ara-3 ≠ hypermutateur
• trait devp pas aucune autre pop

Question 15

résultats expérimentation pr reproduire évolution du Cit+ (3)

Answer 15

• mutants Cit+ très rares (17)
• impce contexte génétique qui précède apparition du phénotype
• app° de Cit+ -> 1-pl. changements précurseurs nécessaires

Question 16

réarrangements autour du citT (4)

Answer 16

• pr permettre exp° à partir de promoteurs alternatifs
• mutation Cit+ = duplication en tandem de citT transporteur du citrate
• citT dupliqué capture 1 nveau promoteur -> exp° en présence d’O2-absce glc
• bact Cit+ se nourrissent d’abord de glc, qd dim° C° glc -> croissce sur citrate

Question 17

analyse contexte génétique favorable à Cit+ (4)

Answer 17

• placement Cit+ avec promoteur alternatif ds plasmide -> 4 lignées ≠
• pr 3 lignées -> croissce sur citrate en aérobie mais longs délais
• pr 1 lignée -> transition fluide vers nvelle source nutriments + densité élevée
• croissance efficace sur citrate -> autres mutations nécessaires

Question 18

coexistence entre écotypes Cit+ et Cit- ds Ara-3 ? (6)

Answer 18

• extinction Cit- 10,000 gén° après apparition de Cit+
• nveau mx : croissce lente des Cit+ sur glc
• avantage de Cit- au début de chq jour
• interactions complexes entre écotypes -> compétition pr pl. sources nutriments :
• 2 veulent glc, 2 veulent succinate + fumarate + malate
• => 10,000 gén° nécessaires pr qu’un gagne sur l’autre

Question 19

mutations cumulées durant LTEE (6)

Answer 19

• taux normal mutations ponctuelles
• 50,000 gén° : # > 1 md
• perte grde majorité mutations pdt sous-cultures
• disparition mutations à cause de sélection naturelle
• 17,000 mutations au total, plupart chez hypermutateurs
• non-hypermutateurs = 75 mutations à gén° 50,000 (très très peu)

Question 20

distinction mutations bénéf des autres (4)

Answer 20

• évolution //L
• 75 mutations passent à 57 mutations //L = 2% portion codante
• prot faisant partie du métabolisme de base + fonctions régulatrices
• régulation gènes affine exp° gènes -> meilleure adaptation au mx

Question 21

mutation bénéf nécessairement de type gain de fonction ? (2)

Answer 21

• évolutions //L -> délétions de gènes
• élimination fonctions coûteuses non utilisées (dim° 1,4% du génome ancestral en 50,000 gén°)

Question 22

impce taille p/r à envt (4)

Answer 22

• prédation par protistes
• phagocytose par système immuno
• cells + grosses = + résistance aux antibios
• bactériophages affectent + grosses cells

Question 23

à quoi est corrélé le gain en volume (3)

Answer 23

• au gain en fitness :
• cells + grosses = valeur adaptative + haute
• cells + petites = rapport S/V + haut -> meilleur pr obtention nutriments

Question 24

que montre le séquençage (2)

Answer 24

• pl. mutations ds gènes de maintenance de forme bacille ds presque ttes pops
• meilleur rapport S/V => avantage NRJQ pr bact (VS forme cocci)

Question 25

observation unique de pop Ara-3 (Cit+) (2)

Answer 25

• mortalité + élevée et cells fantômes (translucides, fragmentées et inclusions foncées)
• Cit+ -> dificultés maintien croissce équilibrée