 |
Les scientifiques ne peuvent pas tout savoir sur chaque organisme, c’est pourquoi ils n’étudient qu’une poignée d’exemples en détail. Ces créatures bien étudiées sont appelées organismes modèles. Escherichia coli est la superstar bactérienne incontestée parmi les micro-organismes modèles et est devenue un outil essentiel pour la biotechnologie. Saccharomyces cerevisiae, qui fait notamment lever la pâte à pain, joue le même rôle parmi les levures. Rencontrez quelques-uns de nos mannequins en coulisses. |
||||
| Bactéries | Diatomées | Champignons | Mycobactéries | Plasmides | |
Bactéries
Escherichia coli
E. coli est la superstar bactérienne incontestée des micro-organismes modèles. E. coli a été utilisée dans de nombreuses expériences qui nous ont aidés à comprendre le fonctionnement des bactéries : comment elles se nourrissent, comment elles se reproduisent, des questions sur leurs gènes et leurs protéines - sur presque tout. D'une certaine manière, on peut dire que la microbiologie moderne s'est construite sur les "épaules" d'E. coli.
Diatomées
Cyclotella meneghiniana
Seminavis robusta
Cyclotella meneghiniana et Seminavis robusta
Une des caractéristiques uniques des diatomées est que leur paroi cellulaire (frustule) est faite d'un matériau très dur, l'opale. Cette frustule est constituée d'une hypothèque (boîte - moitié inférieure) et d'une épithèque (couvercle - moitié supérieure) qui sont reliées l'une à l'autre par des gaines. L'hypothèque est un peu plus petite que l'épithèque. Lors de la division mitotique des diatomées, une cellule donne naissance à 2 nouvelles cellules.
Au cours de ce processus, dans le couvercle de la cellule parentale, une nouvelle boîte se forme et crée ainsi une nouvelle cellule. Le côté boîte de la cellule parentale servira de couvercle à la deuxième cellule nouvellement formée et formera ainsi une autre boîte, plus petite. Par conséquent, l'une des nouvelles cellules sera plus petite que la cellule parentale. Cela signifie qu'après de nombreuses générations, la population de diatomées sera très petite, si petite qu'elle ne pourra plus se diviser avec succès. Pour augmenter à nouveau sa taille, la reproduction sexuée est souvent nécessaire. La reproduction des diatomées est complexe et tous les détails n'ont pas encore été découverts. Pendant la phase sexuelle, après la fusion des gamètes, une auxospore se forme. Dans cette auxospore, une cellule initiale plus grande est créée. Cyclotella meneghiniana (diatomées centriques) et Seminavis robusta (diatomées pennées) sont souvent utilisées comme organismes modèles pour étudier la reproduction sexuée chez ces fascinantes microalgues.
In search of new tractable diatoms for experimental biology. Chepurnov et al., BioEssays (2008).
Champignons
Saccharomyces cerevisiae
La levure de boulanger ou Saccharomyces cerevisiae, compte parmi les organismes expérimentaux les plus étudiés. C'est l'un des organismes eucaryotes les plus simples, dont le génome a été publié dès 1996.
L'étude de la biologie de cette levure a permis aux scientifiques de comprendre les liens entre les gènes et les protéines, et les fonctions qu'ils remplissent dans nos cellules. Bien qu'il puisse sembler que la levure et l'homme aient peu de choses en commun, les cellules de levure partagent de nombreuses propriétés biologiques fondamentales avec nos cellules. Les manipulations génétiques dans la levure sont faciles et peu coûteuses par rapport à des expériences similaires menées sur des animaux plus complexes tels que la souris ou le poisson zèbre. Au moins 20 % des gènes humains connus pour leur rôle dans les maladies ont des équivalents dans la levure. Cela suggère que ces maladies résultent de la perturbation de processus cellulaires très élémentaires. Par exemple, les gènes impliqués dans la division cellulaire de la levure sont mutés dans les cancers humains. La levure partage également certains gènes avec l'homme, ce qui signifie que, dans une certaine mesure, elle peut être utilisée pour tester de nouveaux médicaments. Des milliers de médicaments peuvent être testés sur des cellules de levure contenant des gènes humains mutés pour voir si ces médicaments peuvent rétablir une fonction normale. Les gènes présentant le plus de similitudes entre l'homme et la levure sont les gènes MSH2 et MLH1. Ces gènes sont impliqués dans le cancer colorectal héréditaire sans polypose chez l'homme. L'examen de ces gènes dans la levure permet aux scientifiques d'en savoir plus sur le rôle de ces gènes dans le cancer du côlon.
Mycobactéries
Mycobacterium smegmatis
Mycobacterium smegmatis est apparu comme un organisme de substitution précieux pour l'évaluation de médicaments potentiels contre les mycobactéries pathogènes, y compris le complexe Mycobacterium tuberculosis. Bien qu'il ne soit pas pathogène pour l'homme, M. smegmatis présente d'importantes similitudes génétiques et physiologiques avec ses homologues pathogènes, ce qui en fait un organisme modèle idéal pour la découverte et le développement de médicaments. Les chercheurs ont tiré parti de la facilité de manipulation génétique et du taux de croissance rapide de M. smegmatis pour cribler des banques de composés chimiques et évaluer leur efficacité contre les infections mycobactériennes. En étudiant la réponse du substitut à ces composés, les chercheurs peuvent obtenir des informations sur les mécanismes d'action des composés, leurs profils de toxicité et leur efficacité potentielle contre les mycobactéries pathogènes. Bien qu'il ne soit pas parfait en raison des différences de facteurs de virulence et de sensibilité aux médicaments entre les espèces, M. smegmatis reste un outil précieux pour le criblage précoce et l'identification de médicaments prometteurs dans la lutte contre la tuberculose et d'autres infections mycobactériennes.
Souches de référence de Mycobacterium tuberculosis
Depuis 2013, la banque de souches TDR-TB, qui fait partie du BCCM/ITM et est placée sous l'égide de l'Organisation mondiale de la Santé, sert de dépôt public pionnier, soutenant la recherche sur la tuberculose pharmacorésistante et les avancées en matière de diagnostic. En outre, cette banque assure le contrôle de la qualité des laboratoires grâce à son assortiment exceptionnel de souches de Mycobacterium tuberculosis résistantes aux médicaments. Enfin, elle joue également un rôle crucial dans les tests annuels de compétence du réseau supranational de laboratoires de référence (SRLN) pour la tuberculose (Tuberculosis Supranational Reference Laboratory Network (SRLN)).
Plasmides
pICOz
Les plasmides minimisés sont essentiels pour la biologie moléculaire. La collection de plasmides BCCM/GeneCorner présente le plus petit vecteur de clonage à copie élevée à ce jour : pICOz (LMBP 11103). Les minivecteurs sont très efficaces pour la transfection de cellules de mammifères, pour l'assemblage de blocs de construction en biologie synthétique, pour la mutagénèse basée sur la PCR et même pour la génothérapie in vivo. Avec seulement 1185 paires de bases, tout en ayant un site de clonage multiple étendu, pICOz est le cheval de bataille idéal pour de nombreuses applications en biotechnologie.