Gene Cours
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I –INTRODUCTION :
L’étude de la génétique bactérienne qui est la science de la variation et de l’hérédité joue un rôle capital dans
l’épidémiologie, le traitement et la compréhension de la pathogénie des maladies infectieuse.
Le matériel génétique contient l’information nécessaire à la structure, à la fonction et à la stabilité de reproduction
des cellules.
*Transfert :
Les plasmides peuvent être transfert d’une bactérie a une autre soit par :
Conjugaison : plasmides conjugatifs , le prototype est le plasmide F qui code pour les
pili sexuels.
Mobilisation : Plasmides non conjugatifs
R! : Certaines plasmides ne peuvent être transféré ni par conjugaison ni par mobilisation.
*Incompatibilité : Deux plasmides sont incompatibles lorsqu’ils sont incapables de cohabiter de façon
stable dans la même bactérie, car leur réplication est soumise au même système de régulation.
Des plasmides incompatibles présentent de fortes homologies ADN/ADN et sont fortement apparentés
structuralement.
2-2-LES TRANSPOSONS :
a-Définition :
Éléments génétiques transposables, segment d ‘ADN bien individualisés, mobiles, n’ayant pas d’existences
autonome stable, ils sont présent en un point d’un réplicon ou ils se dupliquent avec lui.
Possèdent des séquences répétées inversées à leurs extrémités 1 -10 pdb.
Les transposons ne possèdent pas de spécificité de site d’insertion cependant il existe des sites privilégiés appelés :
points chauds (hot-spots) riches en bases adénine et thymine.
b-Classification :
SRI T R A N S P O S A S E SRI
Schéma simplifié d’une séquence d’insertion
*Les transposons composites:
Constitués de deux parties :
Modules IS : Séquences d'insertion
Apportent les SRI et l’information nécessaire à la transposition transposase.
Région centrale :
Porte des gènes (marqueurs) qui confèrent de nouvelles propriétés à la bactérie hôte (des gènes de résistance
aux antibiotiques, des gènes de virulence ou des gènes métaboliques).
III-VARIATIONS GENETIQUES:
-L'ADN bactérien peut être l'objet de variations qui se traduisent par l'apparition de différences héréditaires dans
les structures et/ou les fonctions permanentes des bactéries.
-Les variations génétiques ou génotypiques (le génotype est l'ensemble des déterminants génétiques portés par
une cellule) résultent d'une mutation, d'une transformation, d'une conjugaison, d'une transduction,... changement
de nature d'un ou plusieurs gènes.
Les variations génétiques doivent être distinguées des variations phénotypiques (le phénotype est l'ensemble des
propriétés observables d'une cellule).
Les premières affectent le génome bactérien dans sa séquence nucléotidique alors que les secondes affectent le
comportement de la bactérie.
A-LES MUTATIONS :
1-Définition :
Modification brutale de la séquence nucléotidique d'un ADN.
Le génome d'une bactérie ayant subit une mutation est différent de la bactérie dont il est issue, bactérie
parentale, cette modification du génotype, transmise héréditairement, n'est pas toujours associée à une
modification observable du phénotype.
Bactérie mutante : lorsque la mutation a une expression phénotypique caractérisée.
La bactérie parentale non mutante est dite : type sauvage.
B-TRANSFERTS GENETIQUES :
C’est le transfert de l’ADN d’une cellule donatrice à une cellule réceptrice.
Le génome de la bactérie donatrice exogénote, le génome de la bactérie réceptrice est endogénote.
-Trois principaux mécanismes de transfert différents selon le mode d’introduction de l’exogénote :
transformation, conjugaison, transduction.
1-LA TRANSFORMATION :
a-Définition :
La transformation est l’acquisition de matériel génétique par pénétration de molécules d’ADN nu présents
dans le milieu extérieur provenant d’une bactérie donatrice par une bactérie réceptrice dite en état de
compétence.
*L’état de compétence :
Bactérie compétant capable de laisser entre de l’ADN par transformation.
Une bactérie naturellement transformable passe par un état de compétence au cours de sa croissance
exemple : Streptococcus pneumoniae, Neisseria, Bacillus subtilis et Haemophilus influenzae.
La compétence peut être artificielle : traitement au cacl2 et choc chaud /froid, électroporation.
*Exogenote : ADN libre nu, bicaténaire, l’origine n’aucune importance.
b-Etapes de la transformation :
*Fixation : de l’ADN libre sur la bactérie compétente par des protéines fixatrices par des liaisons non
covalentes et saturable.
*Fragmentation : de l’ADN en petits doubles brins par des nucléases.
*Pénétration d’un seul brin grâce a des transporteurs membranaire et au fur et à mesure il ya dégradation
du second brin par une nucléase.
*Fixation du simple brin par des protéines spécifiques, protection de l’ADN contre l’ADNase.
*Intégration de l’exogénote dans l’endogénote par recombinaison avec un segment homologue par la
protéine Rec A.
R! : Dans le cas ou l’exogénote est un plasmide il demeure extrachromosomique.
2-LACONJUGAISON :
a-Définition :
Transfert unidirectionnel de matériel génétique d’une bactérie donatrice à une bactérie réceptrice qui nécessite
le contact et l'appariement entre les bactéries.
Elle repose sur la présence dans la bactérie donatrice ou mâle d'un facteur de sexualité ou de fertilité (facteur F).
L’exogénote : chromosome ou plasmide.
b-Caractères de la conjugaison :
*Spécificité :
Transfert d’ADN chromosomique se produit qu’entre bactéries de même espèce, sur toutes les bactéries à
Gram négative.
Transfert de plasmide est moins spécifique d’espèce.
*Différenciation sexuelle :
Le transfert par conjugaison est à sens unique bactérie donatrice-bactérie réceptrice, repose sur la présence chez
la bactérie donatrice du facteur sexuel F :
-Plasmide conjugatif.
-Confère à la bactérie le caractère male.
-Porte l’information génétique codant la synthèse de pili, sa propre insertion possible dans le chromosome, son
transfert vers une bactérie réceptrice.
-peut se répliquer librement dans le cytoplasme ou s’intègre au chromosome.
Ainsi :
Bactérie F + : facteur F est extra chromosomique
Bactérie Hfr (haute fréquence de recombinaison) : F intégré dans le chromosome, l’intégration réversible
grâce a un mécanisme d’excision qui a lieu a la même fréquence d’intégration (une population Hfr contient
quelques F + et vise ver sa)
.Bactérie F - : pas de facteur F.
Bactérie F ' : Lors de passage de F de l’état intégré a l’état autonome, par excision, il peut emporter avec lui
des gènes bactérienne plasmide F' (plasmide F+ fragment chromosomique)
*Contacte ou appariement :
Appariement par couple de bactérie est indispensable pour le transfert.
Les pili sexuels de F+ , Hfr ou F ' reconnaissent par leurs extrémités des zones de contacte à la surface de F-
, rapprochement des deux bactéries permettant un contact étroit et formation d’un pont cytoplasmique de 100
à 300 mµ par lequel va s'opérer le transfert.
Transfert Hfr / F- :
Le facteur F détermine l’ordre de transfert des marqueurs chromosomiques, le transfert débute par un site
contigu au facteur F et se poursuit peu à peu et se termine par le facteur F.
Le transfert Hfr / F- est caractérisé par :
*Une faible fréquence de transfert du caractère sexuel : le transfert du facteur F est rare car très souvent la
conjugaison est interrompue avent le transfert complet.
Si transfert de F la bactérie réceptrice devient F +.
*Une haute fréquence de transfert des gènes chromosomiques.
Transfert Hfr / F- : F- F- ou F+
Hfr Hfr
3-LA TRANSDUCTION :
a-Définition :
La transduction est un transfert d'ADN bactérien entre bactéries par l'intermédiaire des virus, les
bactériophages ou phages dits "transducteurs".
La particule virale +ADN bactérien : particule transductrice.
Le transfert est intra spécifique, généralement n'est possible qu'entre bactéries de la même espèce.
*Bactériophage : sont des virus de bactéries, qui existent sous la forme virulente ou tempérée.
Les phages virulents se multiplient dans la bactérie (ou mieux sont répliqués par la bactérie) et la
lysent.
Les phages tempérés s'intègrent dans le chromosome bactérien, sont répliqués en même temps
que lui sans production de virus.
Le bactériophage est alors appelé prophage et la bactérie qui en est porteuse, une bactérie lysogène.
Dans une population de bactéries lysogènes, un prophage se libère de temps à autre du chromosome bactérien,
devient virulent, se multiplie, provoque la lyse de la bactérie et peut infecter de nouvelles bactéries.
Si, au cours de sa libération, le prophage emporte avec lui plusieurs gènes bactériens, il peut y avoir transfert par
le bactériophage de gènes bactériens d'une bactérie (lysogène) à une autre (lysogène).
Il existe deux t ypes principaux de transduction :