Correction mai 2008
Pour répondre à ce sujet, il fallait connaître la biologie de la sexualité chez les champignons, en particulier les notions de types sexuels (cf. chapitre reproduction sexuée de S. cerevisiae). Connaître la génétique de base (celle demandée comme prérequis à l'UE) aidait fortement à rédiger une discussion de qualité...
- Les séquences des génomes de nombreux ascomycètes sont disponibles. Plusieurs de ces espèces (dont S. cerevisiae et Candida albicans mentionné dans le cours) ont leur type sexuel connu. Pour montrer que les gènes des types sexuels sont entouré de deux gènes conservés, il suffit donc de comparer les séquences entourant les gènes codant pour le type sexuels chez plusieurs espèces par des méthodes de bioinformatique (BLAST par exemple). Les analyses montrent alors que, bien que le gène du type sexuel ne soit pas conservé entre espèces éloignées, les deux gènes APN2 et SLA2 bordant celui-ci le sont (2 points).
- Pour cloner le type sexuel de P. chrysogenum (ou d'un autre champignon), il suffit alors de réaliser une amplification PCR en utilisant un couple d'oligonucléotides, probablement dégénérés, dont l'un hybride avec une région conservée du gène APN2 et l'autre avec une région conservée du gène SLA2. L'amplification doit être réalisée de façon à amplifier un grand fragment d'ADN qui contiendra la totalité du locus du type sexuel. Ce fragment d'ADN peut alors être cloné dans un plasmide bactérien est sequencé. Alternativement, des petits fragments correspondant aux gènes APN2 et/ou SLA2 peuvent être amplifiés avec des amorces déduites des régions conservées de ces gènes. Les produits PCR peuvent alors servir de sonde sur une banque d'ADN génomique (2 points).
- Pour montrer que les souches se répartissent en deux groupes de types sexuels opposés, il suffit de séquencer le type sexuel dans plusieurs souches industrielles. Les résultats
montrent que les séquences sont de deux types alternatifs mutuellement exclusifs. Ces séquences représentent les types sexuels opposés (2 points). Notez que les types sexuels codent des facteurs de transcription qui évoluent rapidement au niveau nucléotidique mais moins vite au niveau protéique. On peut comparer ces protéines avec les autres facteurs de type sexuel connus. On constatera alors que l'une des séquences ressemblera aux facteurs d'un type et l'autre à ceux de l'autre type...
- Les gènes codant les phéromones et récepteurs peuvent aussi être clonés par PCR en utilisant des amorces correspondant aux régions conservées de ces gènes. Leur expression peut se mesurer facilement par Northern Blot ou bien RT-PCR quantitative (2 points).
- Pour essayer de montrer que la reproduction sexuée peut se produire, il faut bien évidemment croiser des souches de type sexuel opposé dans différentes conditions environnementales. Puis il faut chercher si les fructifications apparaissent et si des spores sont produites, en observant sous un microscope ou une loupe binoculaire.
Visiblement, aucune fructification (téléomorphe) n'a été vues par les auteurs de l'article (2 points).
Les conséquences de ce travail sont multiples:
- Bien que la reproduction sexuée ne soit pas connue chez P. chrysogenum, il possède des gènes connus pour participer à la fécondation, suggérant qu'il est capable de faire la reproduction sexuée (2 points)
- Que les auteurs n'aient pas réussi à obtenir le téléomorphe n'est pas complètement surprenant:
- Beaucoup de champignons demandent des conditions spéciales pour s'engager dans la reproduction sexuée et il est possible que les bonnes conditions n'aient pas encore été trouvées (2 points)
- Les souches industrielles sont maintenues depuis de nombreuses années en croissance végétative. Elles ont même été sélectionnées pour maximiser le rendement de production d'antibiotique. Il est possible qu'elles aient accumulé des mutations qui empêchent la reproduction sexuée! Il faudrait donc tenter la reproduction sur des souches isolées récemment de la nature (2 points).
- La maîtrise du cycle sexuel (dont la première étape est maintenant réalisée, puisque des souches de type sexuel opposés sont disponibles) pourrait permettre d'améliorer les souches industrielles en permettant la recombinaison d'allèles bénéfiques pour la production d'antibiotique ou la vigueur des souches (2 points). Cependant, ce cycle n'est pas la seule manière d'améliorer les souches: la génétique inverse et surtout le cycle parasexuel peuvent suppléer au défaut de reproduction sexuée (2 points).
