Les mutations génétiques sont très complexes et possèdent de nombreuses conséquences : elles peuvent par exemple provoquer une prolifération incontrôlée de cellules tumorales, ou encore permettre aux organismes de s’adapter à leur environnement, et survivre.
Jusqu’à présent, les biologistes ne disposaient que de méthodes rudimentaires pour estimer les taux moyens des mutations d’ADN et les effets de ces dernières. Mais à présent, par le biais d’une nouvelle étude, des biophysiciens ont réussi à documenter visuellement des mutations individuelles, telles qu’elles se produisent dans les cellules bactériennes.
Selon les chercheurs, ces changements se produisent à peu près au même rythme dans le temps (par opposition à des rafales), et seulement environ 1% de ces changements seraient mortels.
Les scientifiques ont également mis en lumière le fait que toutes les bactéries d’une souche donnée, semblent avoir le même taux de mutation, soit environ une mutation toutes les 600 heures chez les bactéries dites normales et environ 200 mutations par 600 heures chez les bactéries conçues spécialement dans le but de procéder à des mutations rapides.
Afin de concrètement pouvoir visualiser ces mutations, l’équipe a élaboré un dispositif avec 1000 canaux microscopiques dans une puce informatique, et a placé une seule cellule bactérienne à l’extrémité fermée de chaque canal, ainsi que des nutriments pour que ces dernières puissent survivre.
Ci-dessous, découvrez en détail la configuration expérimentale des chercheurs :
- A : La puce microfluidique de la machine mère, utilisée pour la culture de cellules (de type E. Coli) au cours des expériences menées par l’équipe de recherche.
- B : Des images en contraste de phase d’un microcanal au fil du temps. Les chercheurs ont développé un logiciel permettant de mesurer la longueur de la cellule mère (représentée ici par des cases jaunes) à chaque image.
- C : La machine mère a permis aux chercheurs de garder la cellule mère de chaque division, quelle que soit sa forme physique, bloquant ainsi la sélection naturelle.
- D : Émergence d’une mutation dans des cellules individuelles, où toutes les erreurs de réplication sont converties en mutations.
- E : Superposition d’images de fluorescence rouges et jaunes issues d’une expérience des chercheurs. L’encart montre une image agrandie d’une cellule.
Lors de l’expérience menée par les chercheurs, chaque bactérie portait une protéine modifiée, qui permettait de donner une couleur jaune aux mutations. Puis, pendant 8 heures (sur 3 jours), les chercheurs ont pris une photo toutes les (quelques) minutes, tandis que de nouvelles cellules bactériennes se formaient, poussées le long du canal, puis balayées par le fluide traversant les extrémités de ces canaux.
C’est un processus automatisé de traitement des images qui a permis aux chercheurs de compter le nombre de mutations et d’évaluer l’état général des cellules lors de l’expérience. De ce fait, les cellules mortes signalaient une mutation mortelle, tandis que les cellules à croissance plus lente signalaient un changement pouvant porter préjudice à son hôte.
Vous aimerez également : Mutations et lésions génétiques; les effets secondaires de la technologie CRISPR-Cas9
Selon les scientifiques, cette technique pourrait être appliquée dans d’autres domaines, notamment pour évaluer la dynamique de mutation dans d’autres types de cellules, et ce, même dans les cellules cancéreuses humaines.
À présent, l’équipe de recherche souhaite pouvoir surveiller les taux de mutations en temps réel dans des organismes entiers, dans l’optique de découvrir si différents tissus ont des taux de mutation différents.
