Au Laboratoire Adaptation et Pathogénie des Microorganismes, à Grenoble, l’équipe de Dominique Schneider travaille sur une expérience pas comme les autres : retracer l’évolution d’une bactérie sur 55 000 générations.

L’histoire commence en 1988 aux Etats-Unis. Richard Lenski, chercheur en biologie, se lance dans un pari fou : faire évoluer une bactérie en laboratoire. En 5 ans, sa bactérie accumule près de 10 000 générations, l’expérience devient célèbre et Richard Lenski acquiert le statut de pionnier dans le domaine de l’évolution expérimentale (1).

Aujourd’hui, cette évolution en éprouvette est toujours en cours, et fait l’objet de recherches dans le monde entier. A Grenoble, Dominique Schneider et son équipe étudient cette expérience au sein du Laboratoire Adaptation et Pathogénie des Microorganismes (LAPM, Université Joseph Fourier, CNRS UMR 5163).

55 000 générations en 25 ans

Si l’expérience a été menée sur une bactérie, ce n’est pas par hasard. Tout d’abord, les bactéries sont des organismes unicellulaires qui se reproduisent par division binaire (une cellule-mère donne naissance à deux cellules-filles), un mode de reproduction simple et rapide : une bactérie peut produire une génération toutes les 60 minutes ! C’est ce qui a permis d’obtenir plus de 55 000 générations en 25 ans. Avec des souris, il aurait fallu 10 000 ans pour obtenir un nombre similaire de générations ! 

De plus, les bactéries peuvent être conservées pendant des années grâce au froid, à -80°C, puis peuvent aussi être revivifiées quand elles sont placées à une température plus favorable, à 37°C. Ainsi, les échantillons prélevés et congelés tout au long de l’expérience constituent de gigantesques "archives fossiles" que les chercheurs peuvent réanimer afin de comparer les générations anciennes aux plus récentes.

Une expérience qui touche de nombreux domaines

L’intérêt de cette expérience ? Eclairer sous un nouveau jour la recherche sur l’évolution. En effet, jusque là, les chercheurs ne disposaient que des traces laissées par l’évolution (fossiles, analyses d’ADN…). Mais l’environnement et les conditions de conservation de ces indices sont souvent incertains.  L’expérience d’évolution à long terme de Richard Lenski propose, quant à elle, de rejouer l’évolution, et cette fois en laboratoire, dans un environnement connu et maîtrisé. Elle a permis de mieux comprendre les mécanismes de l’évolution : à quelle vitesse les bactéries s’adaptent à leur environnement, quelle stratégie elles emploient…

« Cette expérience est vraiment sans précédent, indique Dominique Schneider. Elle crée ce qui n’existe pas : une banque d’archives fossiles revivifiables à volonté. Elle participe ainsi à l’avancée de la recherche dans de nombreux domaines comme l’évolution, l’écologie, mais aussi la philosophie des sciences, qui est connexe à l’étude de l’évolution. Grâce à cette expérience, nous avons pu constater que les bactéries évoluent à une vitesse impressionnante ! »

Dominique Schneider et son équipe travaillent depuis près de 20 ans sur cette expérience qui fait l’objet de nombreuses publications scientifiques. Et le sujet est encore loin d’être épuisé… « En participant à ce projet, témoigne le professeur, j’ai vraiment l’impression de faire partie d’une grande histoire. »

>> Note :

1. Une expérience simple : A partir d’un seul ancêtre, la bactérie Escherichia coli, Richard Lenski a initié 12 cultures en parallèle. Dans chacune d’entre elles, les bactéries se reproduisent environ 7 fois par jour en se nourrissant de leur milieu de culture, une sorte de soupe avec du sucre en guise de nutriment. Ce milieu est renouvelé tous les jours, permettant ainsi, sur 25 ans, de totaliser plus de 55 000 générations !