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LES PLASMIDES : STRUCTURE ,FONCTIONS ET METHODES D’ETUDE PLAN : I. Introduction

LES PLASMIDES : STRUCTURE ,FONCTIONS ET METHODES D’ETUDE PLAN : I. Introduction II. Structure et organisation des plasmides 1. Structure 2. Organisation A. Elements obligatoires B. Elements facultatifs III. Fonctions et types de plasmides IV. Classification des plasmides 1. Taille et phénotype 2. Taille , conjugatife ou non , phénotype 3. INC 4. Type pilaire V. Physiologie des plasmides 1. Replication a. Theta b. En cercles roulants 2. Fonctions de l region OriV VI. Méthodes d’etude des plasmides 1. Méthodes génétiques A. Transferts génétiques B. Cure plasmidique 2. Méthodes physiques a. Extraction et purification b. Revelation - Electrophorese - Hybridation VII. Conclusion VIII. I. INTRODUCTION : les plasmides sont des fragments d’adn extrachromosomiques acultatifs pour la bacterie mais lui permettent une adaptation rapide en réponse des chngements environnementaux. En microbiologie médicale les plasmides , par leurs propriétés de transfert et de plasticité posent un grave probleme car ils sont le support de multirésistance aux antibiotiques et de dissémination dans le monde bacterien. II. STRUCTURE ET ORGANISATION DES PLASMIDES : 1. Structure Les plasmides sont des molécules d’ADN extrachromosomique le plus souvent , la forme la plus répondu est un ADN double brun , circulaire fermé super-enroulé , on trouve des variants circulaires relâchés avec un brun coupé ou une forme linéaire avec deux bruns coupés. La taille est variable et va de 1 a plus de 400 kb 2. ORGANISATION : elle est variable et flexible en fonction du plasmide considéré One répartit les éléments du plasmide en : a. Element obligatoire : representé par la zone de réplication b. Elements facultatifs : - Région de transfert (Operon tra) déterminant des Plasmides conjugatifs ou région mob déterminant des plasmides mobilisables. - Elements génétiques mobiles (tn , is) ou non (integrons) - Divers génes : R aux ATB , métabolisme … III. FONCTIONS ET DIFFERENT TYPES DE PLASMIDES : Les plasmides sont des éléments facultatifs a la survie bactérienne, mais trouvent toute leur importance dans des situation ou une adaptation a des changement relativement rapides de l’environnement de la bactérie s’impose. Parmi les fonctions apportés par les plasmides : 1. Les transferts génétiques : La conjugaison CF partie amira    2. Résistance aux antibiotiques 3. Chaines métaboliques particulières supplémentaires 4. Facteurs de virulence 5. Production de bactériocines… Ceci conduit a 5 types de plasmides : 1. Plasmide métabolique : permettent l’utilisation de certains nutriments ex : citrate , AA soufrés , urée …) 2. Plasmides de fertilité : permettant les transferts génétiques. 3. Plasmides de résistance : codent globalement pour des facteurs de résistance dans l’environnement (antibiotiques, poisons …) 4. Plasmides bacteriocinogenes : codant pour des antibiotiques tuant les autres bactéries. 5.Plasmides de virulence : codent pour divers facteurs de virulence qui permettent la transformation de la bacterie en pathogne ex : pili , toxines … VI. CLASSIFICATION DES PLASMIDES : 1. Taille , Phénotype : peu de valeur car ne tient pas compte de la plasticité des plasmides. 2. Taille , nombre de copies et phénotype : on distingue : a. Les petits plasmides en grand nombre non conjugatifs pouvant etre mobilisables dont la réplication est relachée b. Les gros plasmides conjugatifs en nombre de copies limité dont la replication est rigoureusement contrôlée. 3. LES GROUPES d’incompatibilité (Inc) 4. Types pilaires : dans ce cas le pili sexuel peut servir de recepteur aux phages il en découle que des plasmides de meme type pilaires sont sensibles au meme phages. Mais cette classification est moins sensible que les Inc. V. Physiologie des plasmides : 1. La replication : elle utilise les enzymes de la bacterie hote , il existe 2 types de replication plasmidique : A. La replication type theta : dans ce cas , a partir d’une amorce d’ARN synthétisée au niveau de la region OriV , une fourche de replication dans l‘unidirectionnelle , ou deux dans la bidirectionnelle vont ce déplacer le long de la molécule d’ADN pour ce rencontrer respectivement au niveau de la region OriV ou au niveau du site de terminaison B. La réplication en cercle roulant : dans ce cas la réplication a lieu après cassure d’un brun au niveau de la région OriV , l’extrémité 3’ servira d’amorce a la réplication quand a l’autre brun il servira de matrice a la synthèse d’ADN. ce meme mécanisme est retrouvé lors du transfert par conjugaison sauf que la cassure a lieu au niveau de la région OriT , le brun transféré dans la cellule réceptrice et celui restant dans la cellule donatrice vont etre répliqués A la fin de la réplication on assiste a la formation de polyméres de plasmides au niveau du site de termnaison (concatemeres) qui subissent une résolution via une recombinaison specifique . Grace au systéme de partage (operon Par) chaque plasmide , en particulier les plasmides rigoureux seront distribués dans chaque cellule fille. L’operon Par code pour des proteines réalisant par polymerisation un filament portant a chaque bout un plasmide qu’il lie par sa région OriV. Plus la polymerisation avance plus les 2 plasmides s’eloignent , lorsque la cellule ce divise ce filament ce romp liberant le plasmide. La résolution des polymeres et le systéme de partage empechent la perte des plasmides lors de la division (cure) 2. FONCTIONS DE LA REGION OriV : cette région joue un role clé dans plusieurs ont processus fonctionnels du plasmide a. Détérmination du spectre d’hote : en fonction du nombre d’éléments requis pour la réplication et codés par le plasmide , celui-ci dépondra plus au moins des fonctions de sa bactérie hote . plus celui-ci est dépendant plus son spectre d’hote sera etroit et vice versa. b. Régulation du nombre de copies du plasmide dans la cellule : le nombre de copies determines deux groupes : - Les plasmides relachés ou en grand nombre de copies - Les plasmides rigoureux ou en petit nombre de copies. Parmi les systémes de régulation du nombre de copies , on trouve la régulation par l’ARN dans le plasmide ColE1 qui , dont une région code pour un ARN II qui lie l’amorce ARN nécessaire a la replication , quand le nombre de copies est elevé l’ARNII en exés lie l’ARNI et la réplication n’a pas lieu entraiant la limitation du nombre de réplicons. C. Répartition des plasmides (en particulier des plasmides rigoureux) sur les bactérie filles via le systéme PAR. D. Détermination des groupes d’incompatibilité via la régulation des mécanismes de régulation de répartition des plasmides. En effet il est impossible pour certains plasmides de coexister , de maniére stable dans une cellule , et il y aura perte d’un des 2 plasmides , dans ce cas la les plasmides ont dis « incompatible » et font partie d’un meme groupe « d’incompatibilité ».. Vi.METHODES D’ETUDE DES PLASMIDES : Les méthodes peuvent etre réparties en méthodes génétiques et des méthodes physiques. 1. Méthodes génétiques : 2 principaux méthodes sont a. Les transferts plasmidiques : consiste en l’acquisition d’un ou plusieurs caractéres phénotypiques suite a une conjugaison entre de bactéries porteuses d’un marqueur de selection chromosomique (ex : résistance a un ATB « Ecoli K12NAL par ex ) ex : hémolyse , vie métabolique , toxine , résistance a un ATB autre que les marqueurs de selection b. La cure plasmidique : consiste en la perte d’un plasmide par par croissance dans des conditions inhibant specifiquement sa replication. la perte du plasmide résulte en la perte de certaines fonctions . dans ce cas le marqueur de selection peut etre le plasmide lui-même. Ex : un plasmide codant pour une beta-lactamase , si perdu , il y aura restoration de la sensibilité de la bacterie a certaines betalactamines. NB : on peut proceder en couplant les 2 méthodes (conjugaison puis cure ) NB : l’association des 2 méthodes donne 2. METHODES PHYSIQUES : A. EXTRACTION ET PURIFICATION DES PLASMIDES : Les bactéries subissent un traitement détergeant doux, suivi d’une centrifugation pour sédimenter le chromosome lourd. Le surnageant subira ensuite un traitement de purification physique et chimique (lyse alcaline couplée a une ultracentrifugation sur gradient Chlorure de césium ou plus moderne par chromatographie. B. REVELATION : -par électrophorèse conventionnelle sur gel d’agarose sans ou après réstriction (typage plasmidique par RFLP) -Hybridation ADN-ADN (Southern blot) VII. CONCLUSION : les plasmids sont des fragments d’and extrachromosomiques ayant des proprieties génétiques unique dont la conaissance est primordiale afin de les utiliser ou de lutter contre uploads/Geographie/ les-plasmides.pdf