Actualité santé | News 24

Magazine Quanta

Pendant de nombreuses décennies, l’exploration des paysages fitness était principalement l’apanage des théoriciens travaillant avec des organismes simulés ou des expérimentateurs pionniers travaillant à une échelle relativement petite. Mais avec l’avènement d’une technologie d’édition génétique simple et peu coûteuse, l’équipe à l’origine du nouvel article s’est demandé si elle pouvait construire un très vaste paysage adaptatif utilisant des organismes vivants, a déclaré Andreas Wagner, professeur de biologie à l’Université de Zurich et auteur de l’étude. nouveau papier.

Ils ont décidé de tracer les effets d’un seul gène dans la bactérie sur la condition physique. Escherichia coli. La dihydrofolate réductase, l’enzyme codée par ce gène, est une cible de l’antibiotique triméthoprime, et des mutations dans le gène peuvent rendre la bactérie résistante au médicament. Wagner et ses collègues, dont l’auteur principal Andreï Papkoupostdoctorant à l’Université de Zurich, a créé plus de 260 000 souches génétiquement distinctes de E. colidont chacun utilisait une permutation différente de neuf acides aminés dans le noyau fonctionnel de sa version de l’enzyme.

Ils ont cultivé les souches en présence de triméthoprime et ont suivi celles qui prospéraient. L’analyse de leurs données a révélé un paysage avec des centaines de sommets de différentes hauteurs, représentant la capacité de chacune des variantes génétiques (génotypes) à permettre aux bactéries d’échapper au médicament.

Ensuite, les chercheurs ont examiné à quel point il serait difficile pour les différentes souches d’évoluer pour atteindre l’un des plus hauts sommets. Pour chaque génotype, ils ont calculé quelle série de mutations serait nécessaire pour le transformer en l’une des souches hautement résistantes.

Comme Wright l’avait prédit il y a plusieurs décennies, certains chemins se terminaient au sommet de faibles sommets qui ne laissaient aucune possibilité d’amélioration supplémentaire. Mais de nombreuses voies – des voies par lesquelles, mutation après mutation, les organismes pouvaient modifier leur génotype – ont atteint des sommets assez élevés.

“Nous avons de bonnes statistiques sur la fréquence à laquelle ils restent bloqués sur des pics bas”, a déclaré Wagner. « Et ce n’est pas fréquent du tout. … Soixante-quinze pour cent de nos populations atteignent des résistances aux antibiotiques cliniquement pertinentes.

Cela correspond à quoi Sam Scarpino, un biologiste et modélisateur de maladies qui est directeur de l’IA + Life Sciences à la Northeastern University, a déclaré qu’il s’y attendrait. “Ils ont obtenu ce très beau résultat que nous avions prédit”, a-t-il déclaré en désignant un article théorique récent explorer la relation entre la robustesse et la navigabilité des paysages de remise en forme. Lorsque les paysages de fitness sont de grande dimension – lorsqu’ils vont au-delà des trois dimensions simples de l’imagination de la plupart des gens pour atteindre, par exemple, les neuf dimensions utilisées dans l’étude de Wagner – des réseaux très différents de gènes régulateurs qui produisent les mêmes caractéristiques physiques sont plus susceptibles d’être proches. ensemble dans un paysage ou pour être reliés par un chemin accessible.