Résumé
La stabilité phénotypique est essentielle au succès d'organismes évoluant sous des conditions constantes. L'environnement est néanmoins soumis à de perpétuelles variations stochastiques, auxquelles les êtres vivants doivent sans cesse s'adapter. L'évolutivité caractérise la capacité d'une population à répondre à de telles pressions sélectives par la génération de modifications phénotypiques héritables. La majorité des mutations étant délétères, des processus permettant de limiter la production de telles variations aux seules périodes de stress, ou de la confiner à des loci et phénotypes bien définis, ont été sélectionnés au cours de l'évolution. Les intégrons en constituent une illustration particulièrement sophistiquée. Initialement identifiés comme vecteurs de résistance à de multiples antibiotiques, ces systèmes génétiques bactériens spécialisés dans l'échange, la collecte et l'expression de gènes accessoires constituent une importante source de diversité génétique. Ce travail montre que les intégrons sont directement couplés à une voie majeure de réponse au stress chez les bactéries, le système SOS. En permettant de générer de la variabilité phénotypique en période de stress sans affecter le reste du génome, les intégrons constituent ainsi un exemple paradigmatique d'évolutivité. Un autre aspect de ce travail démontre que des séquences codantes synonymes - bien que spécifiant des protéines identiques - peuvent accéder par mutations ponctuelles à des régions différentes de l'espace phénotypique. Utilisée de manière adéquate, cette propriété permet d'étendre l'évolutivité d'une protéine quelconque dans le cadre d'applications biotechnologiques.
Phenotypic stability is essential to the success of organisms evolving under steady conditions. However, the environment is subjected to perpetual stochastic variations, to which living beings must constantly adapt. Evolvability characterizes the ability of a population to respond to such selective pressures through the generation of heritable phenotypic changes. Most mutations being deleterious, processes enabling the confinement of mutations to periods of stress, or to specific loci and well-defined phenotypes, have been selected over evolution. Integrons constitute a particularly sophisticated illustration of such processes. Initially identified through their involvement in multi-resistance to antibiotics, these bacterial genetic Systems are specialized in the exchange and stockpiling of accessory genes and therefore constitute an important source of genetic diversity. This work shows that integrons are directly coupled with the SOS System, a major bacterial stress response. By allowing the generation of significant phenotypic diversity during periods of stress without impacting the rest of the genome, integrons hence constitute a paradigmatic example of evolvability. Another aspect of this work demonstrates that synonymous coding sequences - although specifying identical proteins -can access different area of the phenotypic space through ponctual mutations. When properly exploited, this property can enhance the evolvability of any protein in the context of biotechnological applications.