Computergestützte Epidemiologie
Mathematische Modellierung
Simulation
DE | EN | FR

Sénescence chez les ciliés

Stylonychia
Stylonychia (© D. Ammermann)

Les ciliés se reproduisant non sexuellement montrent des caractéristiques de sénescence qui sont généralement attribuées à des processus de dégénération dans le macronucléus. On part du principe qu'une perte de capacité vitale est provoquée par la perte de matériel génétique. En outre il est admis que le génome polyploïde du macronucléus, pendant la division d'un hypotriche,se répartit au hasard sur les deux cellules filles,ce qui peut conduire à des génomes inégalement répartis (aneuploïdie). Mais on n'a pas élucidé dans quelle mesure l'aneuploïdie peut surgir en tant que conséquence de tels processus aléatoires ni s'il y a des processus régulateurs pouvant agir contre l'aneuploïdie. Il y a donc deux modèles pour représenter les motifs expliquant la sénescence chez les ciliés:

  • Dans le modèle aléatoire, on part du principe que les processus du hasard à eux seuls peuvent expliquer l'apparition de la sénescence. Par manque de processus régulateur, l'aneuploïdie serait héréditaire de génération en génération et s'accumulerait jusqu'à la division dans laquelle l'une des deux cellules filles n'obtient plus de copie d'un gène et en meurt.
  • Dans le modèle régulateur,on part du principe que les processus du hasard peuvent conduire à une forte aneuploïdie et impliquent une mort rapide des ciliés ne se reproduisant pas sexuellement. Par conséquent il est nécessaire d'avoir des processus régulateurs qui servent au maintien d'un génome stable euploïde et empêchent ainsi une mort prématurée.

Il faut donc expliquer dans quelle proportion l'aneuploïdie dans le génome des ciliés peut surgir comme conséquence de processus aléatoires pendant une reproduction non sexuelle.

Résultats: Nous avons examiné le modèle régulateur et le modèle aléatoire en regardant le nombre des générations auxquelles peuvent survivre des hypotriches se reproduisant non sexuellement (Duerr et al., 2004; Abstract). Pour les deux modèles sont développées de simples formules capables de prédire la durée approximative de survie des ciliés se reproduisant non sexuellement. Contrairement au modèle régulateur qui ne peut pas expliquer la sénescence dans les hypotriches, le modèle aléatoire conduit à des durées de survie plausibles qui, d'ailleurs, dépendent fortement des hypothèses concernant la répartition des nombres de copies de chaque gène dans le macronucléus. Nos prévisions modèlisées montrent que des explications plus développées de la sénescence chez les ciliés ne sont possibles que si les répartitions de ces nombres de copies sont connues.

Distributions

Résultats: Nous avons examiné le modèle régulateur et le modèle aléatoire en regardant le nombre des générations auxquelles peuvent survivre des hypotriches se reproduisant non sexuellement (Duerr et al:2004.Abstract). Pour les deux modèles sont développées de simples formules capables de prédire la durée approximative de survie des ciliés se reproduisant non sexuellement. Contrairement au modèle régulateur qui ne peut pas expliquer la sénescence dans les hypotriches, le modèle aléatoire conduit à des durées de survie plausibles qui, d'ailleurs, dépendent fortement des hypothèses concernant la répartition des nombres de copies de chaque gène dans le macronucléus. Nos prévisions modèlisées montrent que des explications plus développées de la sénescence chez les ciliés ne sont possibles que si les répartitions de ces nombres de copies sont connues. Temps de survie (graphes de gauche,A1-C1,chacun étant obtenu à partir de 1000 simulations indépendantes) des hypotriches se reproduisant non sexuellement sous trois répartitions des nombres de copies (graphes de droite,A2-C2). Dans les trois cas A-C le nombre de chromosomes dans le macronucléus se monte à G=15000 et le nombre initial moyen de copies par chromosome se monte, juste avant la réplique,à mn=15 000. Le nombre total des chromosomes fait ainsi la somme de N=2.25*108 chromosomes. Dans la colonne de droite la répartition du nombre de copies de la cellule initiale est montrée par des barres grises,et la répartition du nombre de copies de la dernière cellule viable est montrée par de barres noires (* en A2 représente le nombre maximal de copies). A: tous les chromosomes du macronucléus,avant réplique, ont un nombre identique de copies égal à n=15000. B: le nombre de copies est réparti initialement de manière identique avec un intervalle [1000;29000]. C: le nombre initial de copies se monte,pour tous les chromosomes du macronucléus à n=15000,sauf pour un chromosome qui n'est représenté que par 1000 copies (indiqué par une flèche en C2). Les courbes rouges en (A) et (B) représentent des répartitions normales qui ont été adaptées au résultat de la simulation.

Méthodes: Contrairement au modèle régulateur qui peut être formulé par une simple expression binomiale, le modèle aléatoire n'a pu être étudié qu'au travers de simulations par ordinateur.

Literature:

  • Duerr, HP, Eichner M, Ammermann D, 2004. Modeling senescence in hypotrichous ciliates. Protist 155: 45-52. (Abstract)