Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

LA GENETIQUE BACTERIENNE Par Pr NOUBOM MICHEL CDSB/CC FMSP OBJECTIFS DU COURS O

LA GENETIQUE BACTERIENNE Par Pr NOUBOM MICHEL CDSB/CC FMSP OBJECTIFS DU COURS OBJECTIFS DU COURS • A la fin de ce cours l’étudiant sera capable de : - connaître la structure de l’ADN bactérien et de définir le coefficient de Chargaff - connaître les protéines qui interviennent dans la réplication de l’ADN bactérien - comprendre la notion d’inducteur transcriptionnel et de répresseur dans la régulation transcriptionnelle - définir les différentes mutations, transformations et transpositions - enfin de comprendre la notion de flux génétique PLAN DU COURS I INTRODUCTION II STRUCTURE DE L’ADN III REPLICATION DE L’ADN BACTERIEN IV REGULATION TRANSCRIPTIONNELLE V LES MUTATIONS V.1 CARACTERES DES MUTATIONS VI TRANSFERT DE MATERIEL GENETIQUE VI.1 LA TRANSFORMATION VI.2 TRANSFERT UTILISANT LES BACTERIOPHAGES VI.3 TRANSFERT DES PLASMIDES PAR CONJUGAISON VII TRANSPOSONS ET TRANSPOSITION VIII FLUX GENETIQUE CHEZ LES BACTERIES IX CONCLUSION INTRODUCTION • Pendant longtemps on a pensé que les bactéries ne possédaient pas l’appareil nucléaire. • Les techniques de coloration de cette époque ne faisaient pas apparaître cette structure. • Bien après il avait été démontré que les bactéries possédaient une génétique propre avec un génome haploïde. • L’étude de la génétique bactérienne est considérée aujourd’hui comme la base de la génétique moléculaire. • L’appareil nucléaire est constitué d’un seul chromosome circulaire contenant une seule molécule d’ADN bicaténaire à double hélice. II STRURURE DE L’ADN • Classiquement, la molécule d’ADN bactérienne est présentée comme une double hélice enroulée à la manière d’une échelle de corde autour d’axe imaginaire. • Le montant de l’échelle est constitué de désoxyribose lié entre elle par des phosphates, les barreaux par les paires de bases complémentaire lié par des liaisons hydrogènes. • Cependant certaines bactéries présentent d’autres structure génomique avec un chromosome linéaire (Borrelia burgdorferi) ou avec un chromosome multiple (Brucella melitensis). II STRURURE DE L’ADN • La longueur du chromosome bactérien est très variable : de 6 x 10 5 (Mollicutes) paires de base à 109 paires de base (mycobactéries), contenant 500 à 10.000 gènes. • Les capacités métaboliques d’une bactérie doivent dépendre de la taille du génome: Plus le génome est grand plus les capacité sont importantes et vis versa. • La connaissance du contenu en base permet d’étudier les variabilités génétiques (nombre de combinaison possible entre les nucléotides) II STRURURE DE L’ADN • Pour ce faire, on utilise le coefficient de Chargaff qui est le rapport A+T/ C+G ou le pourcentage G+C par rapport au total des bases. • Il est très important en taxonomie car il varie d’une espèce à l’autre mais très peu à l’intérieur de la même espèce. III REPLICATION DE L’ADN BACTERIEN • Chaque chromosome dispose de tout l’équipement nécessaire à sa réplication. La réplication du chromosome bactérien permet à chaque bactérie fille de recevoir une copie identique du chromosome mère. Cette réplication se fait selon le mode semi- conservateur c’est -à- dire que chaque molécule fille est fait d’un brin de l’ADN maternel et d’un brin d’ADN néoformé III REPLICATION DE L’ADN BACTERIEN • Elle progresse de manière bidirectionnelle à partir d’un site spécifique appelé origine de la réplication. • L’initiation de la réplication bactérienne est contrôlée pour être coordonnée avec la division bactérienne. • La réplication fait intervenir un nombre important de protéines parmi lesquelles : – l’ADN gyrase qui permet la séparation préalable des brins parentaux, – la primase qui catalyse la synthèse des amorces indispensable à l’initiation de la synthèse d’ADN – l’ADN polymérase qui catalyse la réaction de synthèse d’ADN. IV REGULATION TRANSCRIPTIONNELLE • La transcription du RNA est la réaction par laquelle l’information d’un gène est exprimée sous forme du RNA messager. • L’expression des gènes bactériens est contrôlée de façon à optimiser la croissance bactérienne dans des conditions environnementales variées. • La régulation transcriptionnelle chez les bactéries intéresse un groupe de gène impliqués dans un processus commun tel que les processus métaboliques et les facteurs de virulence. IV REGULATION TRANSCRIPTIONNELLE • La régulation peut être positive ainsi la transcription d’un ARNm spécifique suivie de la traduction en protéine est induite par la présence d’une molécule spécifique appelée inducteur transcriptionnel. • La régulation peut être négative et la transcription en ARNm est inhibée par un répresseur. V LES MUTATIONS CHROMOSOMIQUES • Les mutations sont des modifications spontanées ou provoquées indépendantes des conditions de mise en évidence, transmissibles de façon stable dans la descendance et résultant d’une modification du génome bactérien. • Du point de vue moléculaire la mutation correspond à une modification de la séquence des nucléotides d’un gène bactérien. V LES MUTATIONS CHROMOSOMIQUES • V. 1 CARACTERES DES MUTATIONS • Chez les bactéries, l’expression de la mutation est immédiate du fait du caractère haploïde des génomes. • Lors de chaque duplication du génome, 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. • Plus une population est importante, plus la probabilité d’observer une mutation donnée est grande V LES MUTATIONS CHROMOSOMIQUES • Toutes les mutations ne changent pas le phénotype et donc ne modifient pas l’adaptation à l’environnement (mutation neutre). • D’autres diminuent l’adaptation de l’individu à l’environnement et sont éliminées, d’autres l’accroissent et les mutants finissent par remplacer les souches sauvages : c’est la sélection naturelle. • En médecine les mutants résistants sont favorisés par la présence de certains antibiotiques et des antiseptiques. • Le taux de mutation peut être augmenté par l’action de certain agents physiques (rayons UV et X) ou chimiques (nitrosoguanidine, acide nitreux) V LES MUTATIONS CHROMOSOMIQUES • Les mutations sont définies à l’échelle moléculaire comme une modification de la séquence nucléotidique d’un ADN • on distingue : – Les mutations ponctuelles qui correspondent au remplacement d’une base par une autre dans la séquence d’ADN. – Les transitions qui sont les changements d’une base purine par un autre base purine ou d’une base pyrimidique par une base pyrimidique. V LES MUTATIONS CHROMOSOMIQUES • Les transversions sont le remplacement d’une base purique par une base pyrimidique ou l’inverse. • Les mutations par addition du matériel génétique correspondent à l’insertion d’une séquence d’ADN étrangère dans un gène, l’interruption de la séquence normale du gène entraîne bien souvent la perte de la fonction antérieure codée par le gène. • Les mutations par délétion correspondent à la perte d’une séquence d’ADN dans un gène. Une délétion importante peut affecter deux gènes contigus VI TRANSFERT DE MATERIEL GENETIQUE • Si la mutation modifie de façon durable le patrimoine génétique des bactéries, son apparition reste accidentelle et sa sélection l’exception, en revanche les autres mécanismes assurant une modification du patrimoine génétique sont très efficaces et leur transmission se fait à la descendance mais aussi à d’autres bactéries. • La modification se fait sous un mode épidémique. Schématiquement deux modifications de ce type s’opposent selon qu’elles concernent le noyau bactérien uniquement (avec recombinaison) ou le noyau et les plasmides (sans recombinaison). VI TRANSFERT DE MATERIEL GENETIQUE VI.1 LA TRANSFORMATION • C’est le transfert d’un fragment d’ADN d’une bactérie donatrice à une bactérie réceptrice. • C’est un processus fréquent chez les bactéries Gram positif (Streptocoques…) mais aussi chez certaines bactéries Gram négatif (haemophilus…). • L ‘ADN d’une bactérie donatrice libérée naturellement lors d’une lyse bactérienne, est transféré sous forme libre à une bactérie réceptrice. • La bactérie réceptrice doit être dans un état réceptif dit de compétence caractérisé par la présence des récepteurs spécifiques de l’ADN à la surface bactérienne. VI TRANSFERT DE MATERIEL GENETIQUE • La pénétration de l’ADN donatrice s’accompagne d’une hydrolyse de l’un des deux brins de la molécule et l’intégration de l’ADN exogène dans le chromosome de la réceptrice se fait par recombinaison légitime. • La transformation a été très utilisée dans la cartographie du génome, mais elle est surtout à la base de certaines méthodes d’ingénierie génétique applicable à de nombreuses espèces bactériennes. VI TRANSFERT DE MATERIEL GENETIQUE VI.2 TRANSFERTS UTILISANT DES BACTERIOPHAGES • Certains bactériophages peuvent infecter les cellules puis s’intégrer dans le génome sous une forme stable et partiellement exprimé sous forme de protéine appelée prophage. Expression bactérienne du génome viral • Le prophage peut exprimer une partie de ces gènes et ainsi modifier le phénotype de la cellule. • Ce processus est celui de conversion lysogénique. • La lysogénie induit des modifications de la composition des polysaccharides des antigènes de la membrane externe de certaines souches de bactéries (salmonelle) ou la production de certaines toxines (staphylococcus aureus) VI TRANSFERT DE MATERIEL GENETIQUE Transfert de gènes bactériens par virus : Transduction • La transduction est le transfert d’un fragment d’ADN par un bactériophage entre la bactérie donatrice et la réceptrice. • Le bactériophage n’est que le transporteur involontaire de l’ADN. • Le transfert des gènes avec les bactériophages peut se faire par transduction localisée ou par transduction généralisée. VI TRANSFERT DE MATERIEL GENETIQUE Transduction plasmidique • Dans les mêmes conditions que le transfert de l’ADN bactérien par transduction généralisée, l’ADN des plasmides contenu dans une bactérie donatrice peut être transféré dans une bactérie réceptrice par un bactériophage. VI TRANSFERT DE MATERIEL GENETIQUE VI.3 TRANSFERTS uploads/Ingenierie_Lourd/ la-genetique-bacterienne.pdf