Recombinaisons génétiques chez les bactéries
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MICROBIOLOGIE GÉNÉRALE CHAPITRE VI : RECOMBINAISONS GÉNÉTIQUES CHEZ LES BACTÉRIES Remerciements à Jay pour son cours. La reproduction clonale des microorganismes et un système qui ne peut assurer une variabilité génétique : les mutations ne peuvent être que spontanées. C’est pourquoi existent des phénomènes de parasexualité. Ces échanges ont lieu par trois moyens différents : - Transformation - Conjugaison - Transduction Tout comme la reproduction sexuée, ce type de reproduction distingue une cellule donneuse d’une receveuse. Si l’ADN échangé est linéaire, celui-ci sera intégré au sein du chromosome par recombinaison. I – TRANSFORMATION C’est le plus simple : passage d’un ADN nu du donneur au receveur. Mis en évidence par la mise en contact de souche avirulente avec des virulentes de S. pneumoniae, les avirulentes devenant alors pathogènes. Certaines bactéries sont capables de transformations naturelles, faisant rentrer de l’ADN double brin dans la cellule, mais sous forme simple brin : • Une protéine membranaire affine pour l’ADN produite lors de la période de transformabilité et reconnaissant de 30 à 80 nucléotides, va lier l’ADN à l’extérieur. • Une exonucléase externe débarque, dégrade l’ADN en simple brin en le faisant entrer • Celui-ci est tiré par des facteurs de compétence soluble dans le cytoplasme. • Pour l’intégrer au génome bactérien, une zone d’homologie supérieure à 100 paires de bases entre l’ADN et le chromosome est nécessaire. L’enzyme recombinase RecA va alors permettre un crossing-over menant à l’échange génétique. La compétence artificielle peut également être utilisée. L’on force alors l’ADN à entrer dans la cellule. Pour cela, on possède plusieurs solutions : 6 - Fragilisation et perméabilisation de la membrane aux sels de CaCl2 ou ClLi. On obtient alors 10 transformants/µg d’ADN. - Electroporation : Application d’un champ électrique modifiant la perméabilité de la membrane. Cela forme des pores et on utilise alors un plasmide ou un épisome, tous deux pouvant se répliquer dans le cytoplasme bactérien indépendamment du chromosome. II – CONJUGAISON La ou ça varie, c’est que ce n’est pas un simple ADN de bactérie morte qui se balade et va rentrer dans une bactérie receveuse : ici, on parle d’un transfert d’ADN de bactérie donneuse vivante, à bactérie receveuse vivante. Ceci va se faire à l’aide du pili sexuel. Il existe deux types de conjugaisons, celle-ci se faisant de manière unidirectionnelle à l’aide d’un facteur sexuel ou + facteur de fertilité, qui est un plasmide se retrouvant sous un faible nombre de copies. Une bactérie le possédant est dite F et représente une cellule donneuse. A l’inverse, une cellule receveuse n’en possède donc pas et est dite F . Ce plasmide, F, est composé d’environ 100kb et possède trois fonctions essentielles : • Autonomie de réplication • Fonctions de transfert du plasmide dans la receveuse, régulées par tra et oriT • Fonctions d’insertions dans le génome receveur, régulées par Tn et IS. + - Conjugaison F /F Par Krys3000 (Groupe « The Trust » - http://www.cours-en-ligne.tk/) Page 1 + Le premier type de conjugaison, qui consiste à envoyer le plasmide de la bactérie donneuse F dite « mâle » vers la bactérie receveuse F dite « femelle ». 5 étapes : 1. Le pili sexuel du mâle s’accroche à la femelle : un pont cytoplasmique ou pont de conjugaison se forme. 2. Une exonucléase vient couper l’ADN sur un seul brin, au niveau du gène oriT. 3. Ce simple brin coupé passe par le pont cytoplasmique, alors que l’ADN du plasmide se resynthétise côté mâle. 4. L’ADN arrivé du côté femelle se réplique : on a ainsi le plasmide de chaque côté. 5. Séparation Conjugaison Hfr + - Parfois, lors d’une conjugaison F /F , un bout d’ADN chromosomique se retrouve dans la cellule receveuse. Ce phénomène est + du au fait que le plasmide, avant d’être envoyé, est au préalable intégré au chromosome lui-même. La souche F devient une souche dite « souche Hfr » pour Haute Fréquence de Recombinaison. Une souche Hfr peut transférer alors une partie du chromosome de l’hôte dans une souche F pendant la conjugaison. En revanche, la souche F , après conjugaison, ne devient que très rarement Hfr. III – TRANSDUCTION C’est un transfert d’ADN par l’intermédiaire d’un bactériophage, c'est-à-dire un virus tueur de bactéries. C’est un parasite intracellulaire obligatoire qui se multiplie dans les bactéries en utilisant tout ou partie de la machinerie de synthèse de l’hôte. Il en existe deux classes : - Les phages virulents, qui infectent l’hôte, s’en servent pour produire de nouveau phage, lysent ensuite la bactérie en éjectant de nouveaux phages : c’est le cycle lytique. - Les phages tempérés, qui ne tuent pas forcément leur hôte. Ils peuvent utiliser le cycle lytique, comme les phages virulents, ou ils peuvent suivre un cycle alternatif, la lysogénie. Dans ce cas, le phage ne se réplique pas, mais son génome s’intègre dans le chromosome de l’hôte par recombinaison site-spécifique. On l’appelle alors prophage, et la cellule hôte est appelée lysogène. Lorsque le prophage est silencieux, il ne gène pas la bactérie, qui peut continuer à vivre. De plus, celle-ci est ainsi protégée d’une surinfection par un autre virus. Il arrive donc parfois que le phage se trompe, et au lieu de reprendre les copies de son propre ADN pour infecter quelqu’un d’autre, il prends l’ADN bactérien, et participe ainsi à un transfert d’ADN de bactérie à bactérie. Par Krys3000 (Groupe « The Trust » - http://www.cours-en-ligne.tk/) Page 2
