05/02/2014 DE WAARD Aurianne L2 Agents infectieux
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Agents Infectieux, Hygiène – Les bactéries: morphologie, taxonomie, physiopathologie 05/02/2014 DE WAARD Aurianne L2 Agents infectieux, Hygiène B. La Scola Relecteur 6 4 pages Les bactéries: morphologie, taxonomie, physiopathologie (suite) Plan : C les variations génétiques par transfert de matériel génétiques I. La transformation II. La conjugaison III. La transduction IV. La transposition Fin du cours du 03/02/14, la diapo est sur l'ENT C. Les variations génétiques par transfert de matériel génétique C'est le mode principal d'évolution des bactéries : des bactéries à la base peu pathogènes peuvent devenir très pathogènes et résistantes aux antibiotiques. Il s'agit d'un passage d'information génétique sous forme d'ADN. On peut transférer plusieurs gènes à la fois. On distingue 4 mécanismes que sont la transformation, la conjugaison, la transduction et la transposition. I. La transformation C'est un transfert d'ADN en solution. C'est le mécanisme le plus simple. L'ADN libéré dans le milieu extérieur va être capté par une autre bactérie. Celles qui donnent l'ADN subissent d'abord une lyse, l'ADN se retrouve dans le milieu extérieur. Il est récupéré par la bactérie réceptrice. Peu d'espèces font cette transformation. Elle nécessite 3 étapes : la première étape est la fixation de l'ADN sur la bactérie réceptrice, puis l'ADN pénètre dans la bactérie qui est en état de compétence avant de s'intégrer à l'ADN de la bactérie par recombinaison génétique. Le fragment d'ADN intégré dans la bactérie est appelé exogénote. C'est Griffith qui a montré ça pour la première fois en 1928. Il injecte des pneumocoques capsulés à une souris, ce qui entraîne la mort de celle-ci. - Il montre que s'il détruit le pneumocoque avant de l'injecter il ne se passe rien. - Avec un pneumocoque non capsulé donc non pathogène, il ne se passe rien. - Dans la dernière expérience, il mélange en solution du pneumocoque non capsulé et vivant et un pneumocoque capsulé mais tué préalablement. Il l'injecte à la souris, qui meurt. Il isole ensuite des organes de pneumocoques capsulés. L'ADN de la souche capsulé a été acquis par la souche non capsulée, devenant ainsi capsulée. 1/4 Agents Infectieux, Hygiène – Les bactéries: morphologie, taxonomie, physiopathologie La transformation est relativement limitée dans la nature. Elle concerne : - les bacilles à gram+ : streptococcus pneumoniae, S. sanguis, bacillus... - les bacilles à gram- : neissera, brahamella, haemophilus... C'est plus limité, l'efficacité est faible mais c'est intéressant d'intégrer des morceaux d'ADN dans la bactérie par électroporation : on soumet la bactérie Gram- à des champs électriques puis il y a une perforation de la membrane et de la capsule. Les bactéries sont alors performantes. - transfert partiel (moins de 1% de l'ADN est transféré) - en laboratoire on utilise l'électroporation, permettant de transformer des bactéries (pour les espèces non transformables), dans le cadre de la recherche ou du génie génétique. Les bactéries acquièrent grâce à ce mécanisme des résistances aux antibiotiques, notamment chez le pneumocoque. Nous avons des streptocoques naturellement présents dans la bouche. Avant on utilisait fréquemment des antibiotiques chez des patients avec des maladies qui ne nécessitaient pas d'antibiotique, ce qui a eu pour conséquence de créer une résistance de ces streptocoques aux antibiotiques. Par la suite, un pneumocoque extérieur peut recevoir les gènes de résistance via les streptocoques oraux et devenir ainsi eux-mêmes résistants aux antibiotiques. II. La conjugaison C'est un transfert sexué. Il se fait par l'intermédiaire d'un pilus sexuel permettant le transfert de matériel génétique d'une bactérie à l'autre. Le transfert se fait entre des bactéries de « sexes » différents (certaines ont en fait un bout d'ADN en plus, on les dit « masculines »). Il se fait sous la dépendance de facteurs sexuels, le facteur F, qui permet le codage du tube. Les bactéries se reconnaissent par chimiotactisme. Le facteur F est porté la plupart du temps par le plasmide, mais aussi directement par le chromosome ou par des transposons. L'ADN dupliqué passe dans le pilus et gagne la bactérie réceptrice, qui récupère donc le plasmide. Elle change de sexe, devient mâle et capable de transférer son ADN à d'autres bactéries. Ces transferts se font la plupart du temps au sein d'une même espèce mais aussi entre des bactéries d'espèces différentes voire de genres différents. C'est un mécanisme très important et notamment dans l'acquisition de résistance aux antibiotiques. Sur le plasmide transféré, on peut avoir la résistance à plusieurs antibiotiques différents. A l'hôpital, on peut entrer, être mis sous antibiotiques et tout à coup avoir des infections à des bactéries résistantes (les souches résistantes peuvent passer d'un patient à l'autre et les bactéries du patient peuvent devenir résistantes). 2/4 Agents Infectieux, Hygiène – Les bactéries: morphologie, taxonomie, physiopathologie III. La transduction On retrouve de nouveau le système bactérie donatrice/réceptrice. Le transfert d'ADN se fait par l'intermédiaire des phages (=virus). Tout le monde vivant est infecté par des virus. On a même découvert à Marseille un virus qui touche un virus. On distingue plusieurs types de phages : -tempérés : transfert de matériel génétique, non pathogènes -virulents : entraînent lyse de la bactérie Ce phénomène concerne de nombreuses bactéries. Le phage s'accroche à la surface de la bactérie, il lui injecte de l'ADN grâce à un tube. La fixation se fait via un récepteur. Il faut que le virus fasse un trou dans la paroi pour pénétrer dans la bactérie grâce à une enzyme : le lysozyme. La bactérie se met à produire des protéines du phage, et donc de nouveaux phages (réplication, puis assemblage et libération) qui vont aller infecter d'autres bactéries. La transduction peut être localisée (restreinte, spécifique), c'est le cas chez les phages tempérés, qui ne tuent pas les bactéries. Le phage s'intègre au génome de la bactérie. Elle produit le génome du phage comme elle produit ses propres gènes. En reproduisant l'ADN du phage, elle peut parfois ajouter des gènes viraux au gène bactérien. C'est ce qu'on appelle la conversion lysogénique. Les bactéries d'une même espèce peuvent donc avoir des pathogénicités particulières, acquises par l'infection du phage. Ce sont très souvent des toxines. (Il peut aussi y avoir des transferts de gènes situés à proximité du gène). La transduction peut être aussi généralisée avec des phages virulents, il y a des transferts aléatoires de gènes. IV. Transposition C'est l'intégration directe de morceaux d'ADN, plus ou moins grands, une succession de gènes, transférés entre bactéries la plupart du temps à l'intérieur du chromosome mais aussi dans les plasmides en l'absence d'homologie de séquence nucléotidique (recombinaison illégitime). Les gènes sont dits transposables et s'organisent en structures appelées transposons. Ces fragments d'ADN peuvent donc être extra chromosomiques mais ils n'ont pas, contrairement aux plasmides, la capacité de se répliquer de façon autonome, c'est-à-dire que ces transposons vont se répliquer que s'ils ont été intégrés à un chromosome. Il y a un échange au sein du génome ou par conjugaison (par un plasmide+++). Cette séquence comporte entre 1 et 4 gènes. Ils codent pour l'enzyme qui permet de s'intégrer ( qu'on appelle transposase). Ces transposons vont être le support de facteurs de virulence ou de gènes de résistance aux antibiotiques. Ces insertions se font via des séquences d'insertion. Le transposons cherche au niveau du chromosome l'équivalent de ces séquences d'insertions. On observe grâce à ce transfert une augmentation de la taille du génome. Tous ces mécanismes de transfert génétique vont expliquer la plasticité du génome bactérien. On a commencé assez récemment à étudier le génome des bactéries. On s'est rendu compte en prenant par exemple le génome d'Escherichia Coli qu'en fait le « corps génome », la partie commune aux escherichia coli n'est qu'une partie modeste (même pas la moitié), le reste n'étant constitué que de gènes extérieurs qui ont été transférés entre différentes souches. La plupart du temps, le transfert se fait entre espèces voisines mais également avec des choses très éloignées (on peut retrouver des séquences de virus, d'eucaryotes..). Le génome bactérien est donc extrêmement plastique. On peut avoir une formation de super souche de bactéries pathogènes à tout moment, nous ne sommes pas dans un monde fini. 3/4 Agents Infectieux, Hygiène – Les bactéries: morphologie, taxonomie, physiopathologie 4/4
