GENETIQUE BACTERIENNE Introduction Les Mutations Les transferts génétiques 

GENETIQUE BACTERIENNE Introduction Les Mutations Les transferts génétiques Les plasmides Le génie-génétique INTRODUCTION La génétique, science de l'hérédité et de ses variations, précise : -la nature du matériel génétique, -le transfert de ce matériel d'une génération à la suivante, -le mode d'expression des caractères transmis. INTRODUCTION Variations dans le monde bactérien Dans une culture pure peuvent apparaître deux types de variations : des variations phénotypiques, des variations génotypiques. INTRODUCTION Variations phénotypiques Changements morphologiques INTRODUCTION Variations phénotypiques Changements morphologiques INTRODUCTION Les variations portent, selon les cas, sur : les enzymes constitutifs, par ,exemple dans la pigmentation. les enzymes adaptatifs: la galactosidase apparaît quand la colonie est cultivée sur un milieu avec lactose. Variations phénotypiques Changements enzymatiques INTRODUCTION Variations phénotypiques Changements biologiques Dans le cas de Pasteurella: colonies fraîchement isolées présentent des formes fluorescentes (présence d'une capsule).: PP ++++ ; PI ++++ Quand ces colonies vieillissent, il y a perte des capsules et on passe alors par une forme I (intermédiaire) qui présente alors : PP 0 ; PI ++ NB: elle ne peut être utilisée comme vaccin, car si cette souche est inoculée à une souris, il y a récupération de la capsule et l'on retrouve donc : PP ++++ ; PI ++++ INTRODUCTION Ces variations du génotype sont liées : Soit à une modification brutale du génome : mutation Soit à un apport de matériel génétique étranger : transfert se rapprochant de la reproduction sexuée des êtres supérieurs (parasexualité). Variations génotypiques LA MUTATION La mutation correspond à l’apparition d’un individu qui diffère de la population d’origine. D’un point de vue moléculaire, la mutation correspond à une modification de la séquence nucléotidique d’un gène bactérien (ADN chromosomique). LA MUTATION Mutation dans une souche S d’entérobactéries LA MUTATION Caractéristiques d’une mutation : la spontanéité LA MUTATION Caractéristiques d’une mutation : la discontinuité Résistance de M. tuberculosis à la streptomycine LA MUTATION Caractéristiques d’une mutation : la discontinuité Résistance des staphylocoques à la pénicilline LA MUTATION Caractéristiques d’une mutation : la rareté Il existe une probabilité d’apparition d’une mutation pour un gène donné, ce taux de mutation est variable selon le caractère considéré et la bactérie (de 10–6 à 10–12). Plus la population est importante plus la probabilité d’observer une mutation donnée est grande. Le taux de mutation peut être augmenté par l’action chimique (acide nitreux, acridine orange) : ce sont des agents mutagènes. LA MUTATION Caractéristiques d’une mutation : la stabilité Après mutation, le retour au génotype normal par mutation inverse est également rare, d’où la possibilité d’utiliser des vaccins vivants atténués (mutants lentogènes) pour la prophylaxie des maladies infectieuses. LA MUTATION Caractéristiques d’une mutation : la spécificité et l’indépendance Deux mutations sont indépendantes. la résistance à un premier antibiotique est totalement indépendante de la résistance à un deuxième antibiotique. Exemple: Une bactérie a 1/107 chance d'être résistante à la pénicilline, 1/108 chance d'être résistante à la Streptomycine et 1/1015 chance d’être résistante aux deux. Ce phénomène justifie l’utilisation des associations d’antibiotiques. LA MUTATION Conséquences des mutations et applications •Le diagnostic bactérien qui peut-être rendu plus difficile par l’apparition de caractères aberrants. C’est pourquoi l’identification d’une bactérie doit être fondée sur plusieurs caractères car il peut y avoir eu des mutations. •L’antibiothérapie avec l’apparition de la résistance de certaines bactéries aux antibiotiques. LA MUTATION Conséquences des mutations et applications •La prophylaxie médicale avec l’utilisation des vaccins vivants atténués (mutants moins pathogènes). Exemple : BC.G. (Bacille de Calmette et Guérin) B19 (Brucella abortus) •L’application en toxicologie : Le test de mutagenèse bactérienne (test de Bruce Ames, 1971) test de Bruce Ames LES TRANSFERTS GENETIQUES Les transferts génétiques sont des phénomènes au cours desquels une portion du génome provenant d'une bactérie donatrice est transmise à une bactérie réceptrice de génotype différent. Ils se traduisent par l'apparition d'un nouvel individu recombinant entre deux lignées distinctes. Trois phénomènes sont actuellement connus chez les bactéries: transformation, conjugaison et transduction LES TRANSFERTS GENETIQUES LES TRANSFERTS GENETIQUES la transformation Expérience de Griffith, 1928 LES TRANSFERTS GENETIQUES la transformation Nature chimique du principe transformateur, AVERY et coll LES TRANSFERTS GENETIQUES la transformation Mécanisme LES TRANSFERTS GENETIQUES la transformation le % de la cellule transformée est sous la dépendance de la concentration du milieu en DNA libre. LES TRANSFERTS GENETIQUES la transformation Résultats 1. Dans les conditions naturelles, la fréquence des bactéries transformées varie entre 1 à 5% dans les meilleures conditions, entre 10-4 et 10-5 , dans les plus mauvaises. 2. Le nombre de caractères transmis est toujours faible< 1 %) 3. C'est un phénomène stable et héréditaire avec substitution d'une portion du matériel génétique de la souche réceptrice par la portion correspondante du matériel génétique du donneur. LES TRANSFERTS GENETIQUES la transformation Applications •Tous les caractères peuvent être transmis, mais le nombre de caractères transmis ensemble est très faible. •Ce phénomène général existe chez d'autres espèces; en particulier Haemophilus, Streptocoques, Bacillus. LES TRANSFERTS GENETIQUES la transformation Applications Ce mode de transfert a un grand intérêt historique : L'ADN est bien le support chimique de l'hérédité, et non les protéines. Il a permis l'établissement des premières cartes génétiques partielles chez les bactéries, et donc des études plus précises sur la virulence, la résistance aux antibiotiques........ C'est une technique de base du génie génétique, utilisée quotidiennement dans les laboratoires lors de clonage. Le concept de transférer de l'ADN par simple contact a été développé avec des ADN viraux dans les années 65, d'où le terme de transfection. LES TRANSFERTS GENETIQUES la transformation Domaine d'application La découverte ultérieure de la transformation "artificielle" a permis alors de transférer divers ADN sous forme de chimère ou hydride comme un plasmide sur lequel sont clonés des gènes bactériens, animaux ou humains à des bactéries non transformables naturellement comme E. coli. LES TRANSFERTS GENETIQUES la transformation Applications Pour les espèces non transformables, la technique d'électroporation liée à la "création de pores" dans la paroi bactérienne lorsque des impulsions électriques à haute tension sont appliquées lors de la culture a été proposée par la suite. La durée et l'intensité de l'impulsion sont à définir pour chaque espèce. En bactériologie médicale, son intérêt est lié à l'émergence d'espèces résistantes aux antibiotiques comme le pneumocoque ou récemment, le méningocoque. LES TRANSFERTS GENETIQUES la conjugaison Transfert génétique qui a lieu lors d'un contact étroit entre deux cellules sexuellement différenciées: une bactérie donatrice ; et une bactérie réceptrice. Le matériel transmis est de deux types : •fraction de chromosome, •ou éléments extrachromosomiques encore appelés plasmides capables parfois de s'intégrer dans le chromosome (épisome). Deux modalités : conjugaison avec recombinaison génétique et conjugaison sans recombinaison génétique. LES TRANSFERTS GENETIQUES la conjugaison Lederberg et Tatum, 1946 LES TRANSFERTS GENETIQUES la conjugaison Expérience de Davis Conclusion: Nécessité d’un contact S1 S2 LES TRANSFERTS GENETIQUES la conjugaison HAYES, 1952 souches A et B poly-auxotrophes, sensibles ou résistantes à la streptomycine. LES TRANSFERTS GENETIQUES la conjugaison Milieu sans S Milieu avec S 300 colonies 300 colonies 300 colonies 0 colonies AR x BS AS x BR HAYES, 1952 La souche A, auxotrophe pour thréonine et leucine, est résistante à la streptomycine. La souche B, auxotrophe pour biotine, méthionine et thiamine, est sensible à la streptomycine. recombinants prototrophes obtenus sur les deux milieux avec une fréquence normale. La souche A, auxotrophe pour thréonine et leucine, sensible à la streptomycine. La souche B, auxotrophe pour biotine, méthionine et thiamine, est résistante à la streptomycine 1)Conclusion: viabilité de la bactérie A est nécessaire pour obtenir des recombinants LES TRANSFERTS GENETIQUES . LES TRANSFERTS GENETIQUES . 2)Conclusion: viabilité de la bactérie A est nécessaire pour obtenir des recombinants; 1) et 2): différenciation sexuelle entre souche A et B LES TRANSFERTS GENETIQUES . Les bactéries de la souche B sont donatrices de gènes et elles se comportent comme des bactéries mâles. Elles transfèrent les gènes permettant l'utilisation de la thréonine et de la leucine, même lorsqu'elles sont tuées par la streptomycine. Les bactéries de la souche A, sont réceptrices de gènes. Elles se comportent comme des bactéries femelles et elles doivent rester vivantes au cours du processus de conjugaison. LES TRANSFERTS GENETIQUES la conjugaison Croisement fertile Les bactéries donatrices de gènes possèdent un facteur de fertilité ou facteur F et elles sont qualifiées de F+. Les bactéries réceptrices de gènes sont qualifiées de F- car elles sont primitivement dépourvues de facteur F. Le facteur F est un gros plasmide (94 500 pb) LES TRANSFERTS GENETIQUES la conjugaison LES TRANSFERTS GENETIQUES la conjugaison OCHIAI, 1951, étudie le problème de la multirésistance aux antibiotiques chez des bactéries entéropathogènes : Salmonelles, Colibacille. En 1959, il a été montré que cette propriété était transférable de Shigella à Escherichia coli, in vivo et in vitro grâce à des plasmides LES TRANSFERTS GENETIQUES la conjugaison Mécanisme LES TRANSFERTS GENETIQUES la conjugaison Mécanisme : transfert d’un plasmide LES TRANSFERTS GENETIQUES la transduction Transfert de matériel génétique d'une bactérie donatrice à une bactérie réceptrice par l'intermédiaire d'un bactériophage. LES TRANSFERTS GENETIQUES la transduction LES TRANSFERTS GENETIQUES la transduction généralisée Erreur d’encapsidation LES TRANSFERTS GENETIQUES la transduction restreinte Excision anormale du prophage LES TRANSFERTS GENETIQUES la transduction restreinte Excision anormale uploads/Industriel/ section-c-genetique-bacterienne.pdf

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