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Abstract

-Lactic acid bacteria require rich media since, due to mutations in their biosynthetic genes, they are unable to synthesise numerous amino acids and nucleobases. The extent of genetic lesions was investigated in two biosynthetic pathways for 150 Lactobacillus plantarum isolates from various origins. Arginine biosynthesis and pyrimidine biosynthesis share a common intermediate, carbamoyl phosphate (CP). No pyrimidine auxotrophs were detected and only 7 L. plantarum strains required arginine for growth. Arginine auxotrophs were more frequently found in L. plantarum isolated from milk products than from fermented plant products or humans: association with dairy products might favour arginine auxotrophy. The argCJBDF genes were functional in most strains and when inactive, only one gene was mutated in more than half of the arginine auxotrophs. Random mutations may have generated these auxotrophs since different arg genes were inactivated. Analysis of the sequenced L. plantarum genome revealed the presence of 6 sets of duplicated genes in the arginine and pyrimidine biosynthetic pathways. Among the three copies of the CP synthetase large sub-unit encoding gene, pyrAb2 harboured frame-shift mutations and may be a pseudogene. These data support the hypothesis that lactic acid bacteria have adapted to specific habitats by progressively losing unnecessary genes and their genome has evolved through cumulative DNA degeneration.Lactobacillus / evolution / adaptation / mutation / auxotrophy Résumé -Évolution de certains lactobacilles par dégénérescence cumulée de l'ADN. Les bactéries lactiques nécessitent des milieux riches pour leur croissance car des mutations dans des gènes impliqués dans la biosynthèse de nombreux acides aminés, de vitamines ou de nucléobases ont invalidé leurs capacités à synthétiser ces composés. La nature et la fréquence des lésions génétiques responsables de ces auxotrophies naturelles ont été recherchées dans les gènes codant pour la synthèse de deux voies de biosynthèse, celle de l'arginine et celle des pyrimidines. Ces deux voies possèdent un intermédiaire de biosynthèse commun, le carbamyl phosphate (CP). Une collection de 150 souches de Lactobacillus plantarum isolées de produits fermentés et de niches écologiques diverses a été testée. Aucune souche n'était auxotrophe vis-à-vis des pyrimidines et 7 souches seulement pré-sentaient une auxotrophie vis-à-vis de la citrulline, un précurseur de l'arginine. Les auxotrophes Arg -étaient plus fréquemment rencontrés parmi les isolats laitiers que parmi des isolats végétaux ou d'origine humaine. Nous faisons l'hypothèse que l'association des lactobacilles aux produits laitiers favoriserait la sélection d'auxotrophes vis-à-vis de l'arginine. Les gènes impliqués dans la biosynthèse de la citrulline sont regroupés dans l'opéron argCJBDF et sont fonctionnels dans la plupart