Projet IRIS : Impact des Radiations IonisanteS sur l’évolution des bactéries E.coli LPC, CNRS- IN2P3, Université Blaise Pascal Marianne Coulon, Nathanael Lampe, David Sarramia, Lydia Maigne, Vincent Breton LMGE, CNRS- INEE, Université Blaise Pascal David Biron, Pierre Marin Laboratoire Adaptation et Pathogénie des Microorganismes, CNRS-INEE, Univ. J. Fourier Thomas Hindré Laboratoire Souterrain de Modane UMR CNRS IN2P3 CEA Michel Zampaolo, Charlotte Riccio, Fabrice Piquemal

Contexte ❑ Long-term experimental evolution in E.coli, Lenski et al., Am. Nat ❑ Expérience d’évolution expérimentale sur 12 populations d’E. coli en conditions naturelles ❑ Début : 1988 – générations (avril 2014) ❑ Évolutions observées : augmentation de la taille des cellules, réduction du temps de latence… ❑ Rôle des rayonnements ionisants sur l’évolution ? Inconnu ? ? ? ? ? ? ? ? Projet IRIS 30/09/20142

Le projet IRIS ❑ Évolution expérimentale : comparaison de l’évolution de la bactérie Escherichia coli entre trois milieux radiatifs différents : ❑ un milieu radiatif normal (radioactivité naturelle) au Laboratoire de Physique Corpusculaire de Clermont-Ferrand (LPC); ❑ un milieu protégé des radiations au Laboratoire Souterrain de Modane (LSM) ❑ Un milieu sous radioactivité naturelle renforcée au LSM ❑ Principe : évolution sur X générations à partir d’un ancêtre commun puis comparaison entre les générations obtenues (entre elles ou contre l’ancêtre conservé) 3

Étude de l’effet des radiations : 3 approches BiologieInformatiquePhysique Évolution expérimentale in vitro, protéomique Évolution in silico avec un automate cellulaire Mesure et simulation des radiations LMGE, LPC, LSMLPCLPC, LSM 4

Biologie : expérimentation ❑ Comment quantifier l’évolution des bactéries ? ❑ Adaptation de la bactérie à son environnement : comparaison ancêtre- évoluée (mesure de fitness relative) ❑ Mesures faites dans différents environnements radiatifs : mesure de l’impact possible des radiations - 20°C Thomas Hindré 5

Radioactivité, évolution et protéomique ❑ Objectif: signature protéomique de la réponse au stress radiatif des E. Coli ❑ Méthode: comparaison des protéomes des souches évoluées dans les différentes conditions radiatives et aux différents stades de croissance ❑ Expertise en protéomique environnementale au LMGE Structure d’une ACP (protéine porteuse d’acyle) d’E. coli Exemple d’étude en SDS-PAGE de l’expression de différentes protéines d’E.coli 6

Physique : mesures expérimentales ❑ Il faut connaître l'environnement radiatif à Modane et à Clermont ❑ Mesurer le niveau bas avec les détecteurs Germanium ❑ Surveillance in situ par les dosimètres portable. ❑ Le dosage reçu va être extrapolé de ces mesures par une simulation GEANT4 LSM/X. Spertini Salle des détecteurs Germanium au Laboratoire Souterrain de Modane 7

Physique : simulations Geant4 ❑ Les mutations viennent des radiations - mais pas toujours! ❑ Etudes in silico pour simuler les chemins d’évolution ❑ Geant4-DNA, une plateforme qui simule les intéractions rayonnements - ADN. ❑ Information sur le nombre de cassures à différents niveaux de radiation Une simulation GEANT4 de l’irradiation d’un dinucleosome Physique : simulations Geant4 8 Thèse N. Lampe (4/2014 ->)

Premiers résultats obtenus en 2014 ❑ Expérimentation au LPC : 850 générations depuis l‘ancêtre ❑ Les mesures de fitness relative représentent un rapport entre le taux de croissance d’une souche évoluée et celui de son ancêtre (génération 0), ce qui nous permet de déterminer si les bactéries se sont adaptées à leur milieu au cours du temps. Dans ce cas la fitness doit être >1. ❑ Installation d’un laboratoire de biologie à Modane 9

Objectifs pour 2015 ❑ Cultiver 1000 générations de bactéries à Modane ❑ Très faibles radiations ❑ Radiation naturelle renforcée ❑ Caractérisations biologiques ❑ Mesures de fitness ❑ Analyses protéomiques ❑ Labellisation ZA LSM/X. Spertini 10