Methylobacterium extorquens DM4

Image MET (75 000x) de Methylobacterium dichloromethanicum DM4 poussant sur le dichlorométhane (DCM), immunomarqué avec la technique protein A-gold à l’aide d’un anticorps spécifique de la DCM déshalogénase, et montrant la localisation dans le cytoplasme de cette enzyme de dégradation dont l’expression est induite par le DCM (cliché R. Hermann).

Les micro-organismes poussant sur des composés mono-carbonés ont de tout temps captivé l’intérêt des scientifiques. Comment ces organismes produisent-ils des composé multi-carbonés à partir de molécules sans liaisons carbone-carbone ? Les alpha-protéobacteries aérobies du genre Methylobacterium ont été, en particulier, des objets d’étude privilégiés, autant pour leur couleur rouge typique que pour leurs voies métaboliques fascinantes et empruntant autant au monde bactérien qu’à celui des archéobactéries, leur aptitude à échapper à la toxicité du formaldéhyde, intermédiaire-clé du métabolisme en C1, et la promesse de produire des molécules organiques de valeur biotechnologique à partir de composés peu coûteux comme le méthanol.

Une première séquence génomique complète de la souche de référence du genre Methylobacterium, M. extorquens AM1, a maintenant été obtenue dans le laboratoire partenaire aux USA (Chistoserdova et al., 2003).

L’intérêt du séquencer le génome d’une bactérie résistant à un polluant de ce même genre est de stimuler des études détaillées des bases génomiques de l’adaptation biologique aux polluants organiques halogénés. Chez les micro-organismes, ces adaptations comportent deux aspects principaux :

• la capacité de dégrader des composés toxiques qui sont souvent utilisés par les micro-organismes correspondants comme seule source d’un élément de croissance essentiel

• l’aptitude à résister à de fortes concentrations de composés toxiques, par exemple grâce au renforcement de la paroi cellulaire, à l’excrétion ou à l’inactivation de ces composés.

Plusieurs souches de Methylobacterium sont à même de se développer avec des méthanes chlorés (le dichlorométhane ou le chlorométhane) comme seule source de carbone. La souche Methylobacterium extorquens DM4* dégradant le dichlorométhane et dont le génome a maintenant été séquencé a été isolée du sol d’une usine de traitement d’hydrocarbones halogénés à la fin des années soixante-dix, à la suite de l’inclusion du dichlorométhane dans la première liste des polluants prioritaires de l’agence américaine de protection de l’environnement EPA. La souche DM4 a ensuite été étudiée de manière intensive aux niveaux physiologique, enzymatique et génétique depuis plus de deux décennies (Vuilleumier, 2002). Elle nous fournit ainsi un paradigme attractif et réduit à l’essentiel (1 atome de carbone et 2 substituants halogénés) pour étudier de nombreux aspects de la dégradation microbienne des composés halogénés toxiques. Existe-t-il des protéines membranaires spécifiques pour faciliter l’entrée de polluants dans la cellule microbienne ou, au contraire, permettre leur excrétion ? Comment l’acide chlorhydrique produit à l’intérieur de la cellule pendant la dégradation de polluants chlorés est-il excrété ? Les micro-organismes capables de dégrader des composés génotoxiques disposent-ils d’adaptations spécifiques de leur machinerie de réparation de l’ADN ?

La disponibilité de la séquence du génome de la souche DM4, et sa comparaison avec la séquence de la souche de référence du genre Methylobacterium incapable de dégrader le dichlorométhane, devraient permettre d’apporter de nouveaux éléments de réponse à ces questions et à d’autres encore. Ainsi, les séquences génomiques de Methylobacterium portent la promesse de nouvelles découvertes sur l’adaptation génétique des micro-organismes aux polluants.

*Initialement dénommée Methylobacterium dichloromethanicum, la souche séquencée s’est avérée appartenir à l’espèce Methylobacterium extorquens.