Institut de Génétique et Microbiologie
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Les Axes thématiques

Axe n° 5 : Réseaux de Régulation et Métabolisme

Animateur : Armel GUYONVARCH

Objectifs principaux

Une avancée remarquable, liée notamment aux techniques de séquençage massif des génomes ou métagénomes, s’est produite ces dernières années dans la connaissance de l’extrême diversité des microorganismes et de leur potentiel biotechnologique. Cependant, les microorganismes constituent encore une source incomplètement explorée et sous-exploitée de diversité génétique et métabolique.
Les équipes de l’axe « Réseaux de Régulation et Métabolisme » étudient le métabolisme microbien et sa régulation en utilisant des approches globales de type génomique (génomique comparative, transcriptomique, protéomique, lipidomique, métabolomique etc…) ainsi que des approches de génétique classique (interruption, sur-expression, modification de gènes…). Outre la compréhension du métabolisme microbien et la découverte de nouveaux acteurs de celui-ci, une partie de ces études est dédiée à la production de certaines molécules d’intérêt (antibiotiques, acides organiques, lipides, bio-plastiques, etc.).
Ces approches visent à élaborer une vision systémique du métabolisme qui intègre ses aspects dynamiques et notamment les changements qui se produisent lors de la transition entre phase active de croissance et entrée en phase stationnaire et ceux qui permettent l’adaptation des bactéries à des conditions environnementales variables (nature et rapports différents entre les sources de C, N, S et P, salinité, osmolarité, pH…). Par ailleurs, l’étude de micro-organismes pathogènes a montré le rôle important du métabolisme dans la pathogénèse et a donc permis la définition de nouvelles cibles chez certaines bactéries pathogènes. La modification structurale des composés membranaires, comme les endotoxines (lipopolysaccharides, LPS), en fonction des conditions de croissance (planctonique/biofilm) a été démontrée et cette étude est poursuivie pour son intérêt fondamental comme appliqué.
La plupart des équipes de l’Axe s’intéressent à des voies de biosynthèse particulières dirigeant la biosynthèse des bio-molécules importantes sur le plan médical (antibiotiques, endotoxines ou autres substances bio-actives, composés pariétaux etc.…) ou industriel (bio-plastique, bio-diesel….). Les précurseurs nécessaires à ces biosynthèses particulières sont générés par le métabolisme central et pour augmenter (ou réduire dans certains cas) la production de ces bio-molécules d’intérêt, il est indispensable de comprendre comment ces « métabolismes particuliers » sont intégrés dans le métabolisme général. Cette compréhension est une condition sine qua non pour le succès d’approches de type « biologie synthétique » qui sont mises en œuvre par certaines équipes.

Équipes dont cet axe est l’axe de rattachement principal :

Physiologie et Métabolisme des Corynebactéries - Armel GUYONVARCH
Biogénèse et structure de l’enveloppe des Corynebactéries - Christine HOUSSIN (Porteuse de thématique)
Microbiologie Moléculaire des Actinomycètes - Jean-Luc PERNODET
Métabolisme énergétique des Streptomyces - Marie-Joëlle VIROLLE

Équipes dont cet axe est l’axe de rattachement secondaire :

Structure et Activités des Endotoxines - Martine CAROFF
Génétique moléculaire : Biogénèse mitochondriale et Réseaux régulateurs - Monique BOLOTIN-FUKUHARA

Savoir faire

Connaissance approfondie des bactéries appartenant à l’ordre des Actinomycètes (Streptomyces et Corynebacterineae).
Mise en œuvre de méthodes expérimentales et bio-informatiques variées pour l’étude du métabolisme : génomique comparative, étude du transcriptome, du protéome, du lipidome, du métabolome, inactivation ou sur-expression de gènes d’intérêts, identification de régulateurs par génétique inverse, analyses phénotypiques et physiologiques des mutants obtenus y compris en fermenteur, analyse des variations des composés pariétaux ou des métabolites secondaires, modélisation des réseaux métaboliques et des réseaux de régulation, bases de données de type « pathway / genome ».
Analyse structurale (spectrométrie de masse, chromatographie…) et biologique des lipopolysaccharides isolés de souches sauvages ou de mutants de la voie de biosynthèse de ces molécules. Modèle principal : Bordetelles (coqueluche), caractérisation des gènes impliqués.

Sites web associés (outils et bases de données)

Mots-clés

métabolisme, régulation, réseaux biologiques, biologie synthétique, biologie des systèmes, enveloppes bactériennes, biosynthèse des lipopolysaccharides.