Identification des gènes facultatifs chez Escherichia coli à l'aide de mutagénèses aléatoires

La biologie synthétique est une discipline émergente consistant principalement en la modification génomique d'organismes vivants. Ces modifications complexes visent la programmation de systèmes biologiques pour accomplir des fonctions spécifiques parfois absentes dans la nature. Ce domaine se divise en plusieurs branches dont l’élaboration d’un châssis cellulaire minimal. En effet, depuis déjà plus d’une dizaine d’années, un grand intérêt est porté vers la création d’une cellule simplifiée. Le génome d’une telle cellule contiendrait seulement ce qui est nécessaire à sa survie en condition de laboratoire. Cette cellule possèderait pour principal avantage de permettre une meilleure compréhension de son fonctionnement global en plus d’éventuellement devenir un modèle d’étude pour la modification et la restructuration des génomes. Elle sera également plus fiable dans un contexte d’ingénierie métabolique puisqu’elle contiendra moins de circuits géniques, diminuant le nombre d’interactions non désirées. Une cellule minimale serait donc un sujet d’étude fascinant en plus d’être un organisme facilement reprogrammable, constituant ainsi une pierre angulaire pour le développement de la biologie synthétique. La présente étude concerne la réduction génomique de la bactérie Escherichia coli. Nous avons choisi cette dernière puisque de nombreux outils moléculaires permettant de modifier son génome sont disponibles et puisqu’une littérature très dense la concernant a été cumulée au fil des ans. Plusieurs projets de réduction ont été entamés avec cet organisme et les génomes produits ne semblent pas pouvoir atteindre moins de 3,0 Mpb sans présenter des défauts considérables de croissance. Nous avons donc sélectionné la souche simplifiée DGF298, dont le génome fait 3,0 Mpb et permet la croissance en milieu minimal, pour générer des mutants d’insertion ou de délétion et les avons suivis dans plusieurs conditions distinctes afin de déterminer si cette souche possédait encore des gènes facultatifs. Ce mémoire traite principalement des résultats obtenus dans un milieu riche et défini. Les données ainsi générées suggèrent que le génome de cette souche peut être réduit considérablement, puisque plus de 73 % de ses séquences codantes ne semblent pas être importantes en milieu riche. Une partie de ces éléments facultatifs peut cependant être impliquée pour la survie dans certaines conditions, telles qu’en présence d’une source de carbone autre que le glucose ou en absence d’oxygène. Lors de la réduction subséquente, il faudra donc déterminer le niveau d’adaptabilité désiré pour la souche