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BG4 : Mutations et Transferts génétiques chez les bactéries 1 Objectifs du cour

BG4 : Mutations et Transferts génétiques chez les bactéries 1 Objectifs du cours • Définir une mutation; • Enumérer les différents types des mutations bactériennes; • Définir les différents caractères d’une mutation; • Connaitre les différents mécanismes de transfert des gènes: – Transformation bactérienne – Conversion lysogénique – Conjugaison bactérienne – Transduction – Transposition 2 Définition des mutations (1) Ce sont des variations génotypiques correspondant à des modifications de la séquence d’ADN. C'est l'une des causes principales de l'évolution des espèces. 3 Définition des mutations (2) Mutations ponctuelles – Microdélétion: Il s'agit de la perte d'une paire de bases. – Microinsertion (Microaddition): Il s'agit du gain d'une paire de bases. – Substitution : Il s'agit de la substitution d'une paire de bases par une autre à la suite d'une erreur durant la réplication. On distingue deux types de substitutions: • Transition : substitution d'une purine par une purine ou d'une pyrimidine par une pyrimidine. • Transversion : Substitution d'une purine par une pyrimidine ou inversement. Différents types des Mutations 4 Définition des mutations (3) 5 Définition des mutations (4) Macrolésions Il s'agit de mutations qui affectent une séquence de bases. On distingue plusieurs catégories: • Réarrangement : la totalité de l'ADN est présente après ce type de mutation: • Inversion : inversion d'une séquence, • Translocation : excision d'un fragment puis sa réintégration dans un autre endroit. • Duplication : un segment d'ADN est présent en double. • Délétion : perte d'un fragment d'ADN. • Insertion : gain d'un fragment d'ADN. Différents types des Mutations 6 Caractères des mutations (1) Les mutations se caractérisent par leurs: Spontanéité Rareté Discontinuité Stabilité Spécificité et indépendance Les mutations peuvent être : • Naturelles: survenant dans des conditions physiologiques normales; • Induites: survenant sous l’influence de facteurs externes (physiques, chimiques..........) 7 Caractères des mutations (2) • Rareté : la fréquence est faible, de 10-6 à 10-12 selon la bactérie et le caractère considérés. • Spécificité et Indépendance : une mutation ne porte en général que sur un seul caractère à la fois. La probabilité d’avoir 2 mutations distinctes est le produit des 2 probabilités correspondantes. Cela justifie l’utilisation des polychimiothérapies dans certaines infections comme la tuberculose et la lèpre. 8 Caractères des mutations (3) • Stabilité : la variation observée est transmise à la descendance de façon constante. • Spontanéité : la mutation est indépendante de la sélection. Donc 1 antibiotique ne provoque la résistance mais sélectionne les cellules bactériennes résistantes en éliminant celles qui lui sont sensibles. • Discontinuité (brusque): La mutation s’effectue habituellement en une seule étape (loi du tout ou rien). Il faut noter qu’il existe parfois des mutations pleitropes qui affectent plusieurs gènes successivement. 9 Spontanéité Caractères des mutations (4) Pour cela on étale un grand nombre de E.coli sur une gélose sans antibiotique. Lorsque la culture a poussé en donnant des colonies confluentes, on fait, à partir de cette gélose, des répliques sur d'autres boîtes contenant un antibiotique. Des colonies de mutants résistants à l'antibiotique apparaissent sur ces boîtes repiquées dont quelques unes occupent une position identique sur chaque boîte. La culture par réplique de Lederberg et Lederberg (1952) 10 Mécanismes de Transfert des gènes (1) • Ce sont: – Transformation bactérienne – Conversion lysogénique – Conjugaison bactérienne – Transduction – Transposition 11 Transformation bactérienne (1) • = transfert d’un fragment d’ADN d’une bactérie donatrice à une bactérie réceptrice. L’ADN libéré après lyse de la bactérie donatrice doit se fixer sur des récepteurs spécifiques présents à la surface de la bactérie réceptrice en état de compétence. Au cours de la pénétration, un des brins est hydrolysé, et l’autre s’intègre dans le chromosome par recombinaison. • ADN intégré ≤ 1% du chromosome. • Intéresse quelques espèces : -Pneumocoque (acquisition de capsule, résistance à la pénicilline), -autres Streptococcus , -Haemophilus , Neisseria, Moraxella, Bacillus. 12 Transformation bactérienne (2) La transformation implique l’internalisation de fragments d’ADN nu par des bactéries naturellement compétentes. 13 Conjugaison bactérienne (1) • Transfert d’ADN plasmidique ou facteur F par un contact bactérie donatrice F+ et bactérie réceptrice F- mettant en jeu les pili sexuels de la bactérie F+. Il s’établit un pont cytoplasmique à travers lequel s’effectue le passage à sens unique et orienté de l’ADN : la bactérie F-devient F+. • Lorsque le facteur F s’intègre dans le chromosome les bactéries sont appelées HFR (Haute Fréquence de Recombinaison). Elles peuvent transférer, au cours de la conjugaison, une partie de leur chromosome en plus du facteur F, et ce avec une probabilité relativement élevée. • Concerne 90% des transferts génétiques • Se fait entre bactéries de la même espèce ou d’espèces voisines comme E. coli et V. cholerae. 14 Conjugaison bactérienne (2) 15 Transferts génétiques utilisant des phages (1) • Conversion lysogénique Lorsqu’un bactériophage infecte une bactérie, le génome phagique peut s’intégrer dans son chromosome: c’est la lysogénie et le virus est à l’état de prophage. Cette lysogénie peut aboutir à l’acquisition de propriétés nouvelles = c’est la conversion lysogénique. Ex: -Streptococcus pyogenes lysogénisétoxine érythrogène. -Corynebacterium diphteriae lysogénisétoxine diphtérique. -Salmonelles lysogénisées variations antigéniques. L’expression des gènes viraux limite les possibilités de fixation d’autres phages. Cette propriété est exploitée pour la lysotypie des Salmonella, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Yersinia enterocolitica, Listeria monocytogenes. 16 • Transduction Transfert d’un fragment d’ADN d’une bactérie donatrice à une bactérie réceptrice, par l’intermédiaire d’un phage. Cet ADN peut être : -chromosomique transduction généralisée. -chromosomique associé au génome phagique intégré dans la bactérie réceptricetransduction restreinte. -plasmidique transduction plasmidique. Transferts génétiques utilisant des phages (2) 17 Transferts génétiques utilisant des phages (3) 18 Transposition • Transfert de gènes entre deux molécules d’ADN grâce à des transposons (Tn): • Tn=petits ADN de 700 à 10 000 pdb, avec aux extrémités des séquences répétées inversées, renfermant des gènes responsables de leur propre excision et intégration dans l’ADN génomique. • Tn peuvent coder pour des facteurs de Résistance aux Antibiotiques chez E. coli, H. influenzae, N. gonorrhoeae…/. 19 uploads/Litterature/ 4-mutations-et-transferts-genetiques-chez-les-bacteries.pdf