Numéro |
Biologie Aujourd'hui
Volume 211, Numéro 4, 2017
|
|
---|---|---|
Page(s) | 255 - 264 | |
Section | CRISPR : d’un système immunitaire procaryote à une révolution technologique (Journée Claude Bernard) | |
DOI | https://doi.org/10.1051/jbio/2018005 | |
Publié en ligne | 29 juin 2018 |
Article
Incontournables et pourtant rares : les déterminants de la distribution des systèmes CRISPR-Cas dans les génomes bactériens
Why so rare if so essentiel: the determinants of the sparse distribution of CRISPR-Cas systems in bacterial genomes
1
Synthetic Biology Group, Institut Pasteur,
25–28 rue Dr. Roux,
75015
Paris, France
2
Microbial Evolutionary Genomics, Institut Pasteur,
25–28 rue Dr Roux,
75015
Paris, France
3
AgroParisTech,
75005
Paris, France
* Auteur correspondant : aude.bernheim@gmail.com
Reçu :
1
Mars
2018
Les systèmes CRISPR-Cas (Cluster of Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) confèrent aux bactéries une immunité adaptative contre les éléments génétiques mobiles, jouant ainsi un rôle important dans l’évolution bactérienne. Cependant, malgré la protection qu’ils apportent, moins de la moitié des génomes bactériens encodent des systèmes CRISPR-Cas. En comparaison, 90 % des archées ont des systèmes CRISPR-Cas et un génome bactérien code pour en moyenne deux systèmes de restriction-modification. Cette faible prévalence est d’autant plus intrigante que les systèmes CRISPR-Cas sont massivement transférés horizontalement. Cette revue s’attache à décrire la distribution des systèmes CRISPR-Cas dans les génomes bactériens et à explorer les différentes hypothèses pouvant expliquer pourquoi les systèmes CRISPR-Cas sont présents dans un nombre relativement limité de ces génomes. Les mécanismes d’évasion des phages, les facteurs écologiques tels que la diversité et l’abondance des phages ou les coûts intrinsèques liés à la maintenance du système ou aux phénomènes d’auto-immunité seront notamment discutés. Comprendre les inconvénients à encoder des systèmes CRISPR-Cas est essentiel pour appréhender leurs dynamiques évolutives et leurs succès relatifs dans certains environnements ou clades.
Abstract
CRISPR-Cas (Cluster of Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) systems confer bacteria and archaea an adaptative immunity against phages and other invading genetic elements playing an important role in bacterial evolution. However, despite the protection they generate and high rate of horizontal transfer, less than 50% of bacterial genomes harbor a CRISPR-Cas system. As a comparison, 90% of archaea encode a CRISPR-Cas system and a bacterial genome codes for two restriction modification systems on average. This review describes CRISPR-Cas systems distribution in bacterial genomes and then details the different hypotheses put forward to explain the relative scarcity of CRISPR-Cas systems. More specifically, phage escape mechanisms, ecological factors such as phage diversity and abundance and intrinsic costs, such as maintenance or autoimmunity, are discussed. Overall, a better understanding of the downsides of encoding CRISPR-Cas systems is essential to explain their evolutionary dynamics and their relative success in different environments and clades.
Mots clés : CRISPR-Cas / distribution CRISPR-Cas / transfert horizontal / auto-immunité / bactériophages
Key words: CRISPR-Cas / CRISPR-Cas distribution / horizontal transfer / autoimmunity / bacteriophages
© Société de Biologie, 2018
Les statistiques affichées correspondent au cumul d'une part des vues des résumés de l'article et d'autre part des vues et téléchargements de l'article plein-texte (PDF, Full-HTML, ePub... selon les formats disponibles) sur la platefome Vision4Press.
Les statistiques sont disponibles avec un délai de 48 à 96 heures et sont mises à jour quotidiennement en semaine.
Le chargement des statistiques peut être long.