Quelle est la cause de la mutation ?
Le milieu ne fait pas muter, la mutation préexiste.
Un clone (environ 104 cellules obtenues à partir d'une unique cellule) est cultivé en milieu liquide jusqu'à une densité de 108 cellules par ml. Une fraction de cette culture est étalée sur milieu minimum et répliquée sur trois boites les deux premières de milieu plus canavanine et la dernière de milieu minimum. On constate que sur la matrice et la 3e boite on a un tapis confluent de cellules alors que sur les répliques 1 et 2 seules quelques colonies poussent : les [CanR]. Comparées, ces deux boites sont identiques. On peut donc en conclure que les cellules résistantes existaient déjà sur la matrice avant tout contact avec la canavanine. Le milieu de sélection des mutants ne fait que révéler les mutants mais ne provoque pas leur apparition.
Le test de fluctuation (expérience de Luria Delbruck) conduit à une conclusion analogue.
• Expérience de Luria Delbruck
Les deux hypothèses
• Adaptative : le milieu est responsable de l’événement mutationnel. Lorsque les cellules sont mises en contact avec ce milieu, les mutations sont induites avec une certaine probabilité.
• Mutationnelle : l’événement mutationnel a une probabilité faible mais constante de se produire à chaque division cellulaire. Le milieu n’influe en rien cette probabilité.
Résultats attendus
Dans la première hypothèse (adaptative) le nombre de cellules mutantes est uniquement fonction du nombre de cellules présentes lors de la mise en présence du milieu qui induit les mutations. La probabilité de muter est faible, la distribution doit suivre une loi de poisson dans laquelle la moyenne est égale à la variance.
|
mutants |
sauvages |
tube 1 |
10 |
1014 |
tube2 |
22 |
1002 |
tube3 |
503 |
521 |
tube4 |
109 |
915 |
somme |
644 |
3452 |
moyenne |
161 |
|
variance |
158 |
|
Dans la seconde hypothèse(mutationnelle), le nombre de cellules mutantes dépend du moment où elle est apparue dans l’histoire de la population.
|
tube1
|
tube2
|
tube3
|
tube4
|
somme
|
moyenne mutant |
Variance |
génération |
mutant |
sauvage |
mutant |
sauvage |
mutant |
sauvage |
mutant |
sauvage |
mutant |
sauvage |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
4 |
7 |
0 |
|
2 |
1 |
1 |
0 |
2 |
0 |
2 |
0 |
2 |
5 |
9 |
0,25 |
0,4688 |
3 |
2 |
2 |
0 |
4 |
0 |
4 |
0 |
4 |
6 |
14 |
0,5 |
0,9375 |
4 |
4 |
4 |
1 |
7 |
0 |
8 |
0 |
8 |
9 |
23 |
1,25 |
1,7391 |
5 |
8 |
8 |
2 |
14 |
0 |
16 |
0 |
16 |
14 |
42 |
2,5 |
3,4781 |
6 |
16 |
16 |
4 |
28 |
0 |
32 |
0 |
32 |
24 |
80 |
5 |
6,9563 |
7 |
32 |
32 |
8 |
56 |
0 |
64 |
0 |
64 |
44 |
156 |
10 |
13,913 |
8 |
64 |
64 |
16 |
112 |
0 |
128 |
0 |
128 |
84 |
308 |
20 |
27,825 |
9 |
128 |
128 |
32 |
224 |
1 |
255 |
0 |
256 |
164 |
612 |
40,25 |
55,103 |
10 |
256 |
256 |
64 |
448 |
2 |
510 |
0 |
512 |
324 |
1220 |
80,5 |
110,21 |
11 |
512 |
512 |
128 |
896 |
4 |
1020 |
0 |
1024 |
644 |
2436 |
161 |
220,41 |
L’expérience
On est dans une des deux hypothèses; laquelle?
Une façon de voir les fluctuations autour de la moyenne (comme dans l’hypothèse adaptative) est de réaliser une culture et de faire des prélèvements de fractions égales que l’on étale sur le milieu de sélection.
• Si c’est l »hypothèse adaptative qui est la bonne, on aura bien des valeurs échantillonnées autour de la moyenne de l’événement.
• Si c’est l’hypothèse mutationnelle, les descendants des événements mutationnels à différentes générations seront mélangés et répartis de façon à peu près uniforme, donc des valeurs échantillonnées autour de la moyenne.
D’autre part on peut faire plusieurs petites cultures séparées depuis leur origine.
• Dans l’hypothèse adaptative on aura de nouveau un échantillonnage autour de la moyenne, des résultats comparables au cas précédent.
• Dans l’hypothèse mutationnelle les écarts entre les différents tubes vont se creuser à chaque génération. Si les cultures sont menées suffisamment longtemps, la variance sera beaucoup plus grande que la moyenne.
Résultats
Plusieurs petites cultures sont faites en parallèle et à un temps correspondant à n générations, 0,05ml de chaque culture est étalé sur le milieu de sélection. On compte pour chaque fraction le nombre de mutants qui poussent.
En même temps une grosse culture est faite sur le même nombre de générations et des fractions de 0,05ml de la même culture sont étalées dans les mêmes conditions.
n° d'échantillon |
échantillons provenant de la même grosse culture |
échantillons provenant de cultures indépendantes |
1 |
46 |
30 |
2 |
56 |
10 |
3 |
52 |
40 |
4 |
48 |
45 |
5 |
65 |
183 |
6 |
44 |
12 |
7 |
49 |
173 |
8 |
51 |
23 |
9 |
56 |
57 |
10 |
47 |
51 |
moyenne |
51,4 |
62 |
variance |
27 |
3498 |
Tableau 4- 1. Résultat d’un test de fluctuation.
On voit que les résultats sont différents dans les deux types de culture. Alors que la moyenne est du même ordre, la variance change de plusieurs ordres de grandeur. Ce qui montre que dans certaines des cultures indépendantes il y a eu un événement mutationnel qui est survenu dans les premières générations alors que dans d’autres il ne s’est produit que tardivement. Puisque le temps d’apparition des mutants n’est pas le même pour toutes les cultures, c’est bien que ce n’est pas la mise au contact de l’agent sélectif (qui se fait au même moment pour toutes les cultures) qui est l’événement qui provoque l’événement mutationnel. Celui-ci s’est passé plus tôt (plus ou moins suivant les cultures, voir la figure 4-7).
Figure 4- 7. Répartition des mutants dans les différentes cultures indépendantes suivant l’hypothèse envisagée.
