Documents de travail – Lycée Senghor – Evreux

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Exercice de rappel sur les virus
1- Vrai ou Faux (justifier lorsque la proposition est fausse)
- Toutes les particules virales possèdent obligatoirement une capside faites de protéines et du matériel génétique
- Toutes les particules virales ont la même structure
- Les virus possèdent un acide nucléique, cet acide nucléique est obligatoirement de l’acide désoxyribonucléique
- Les virus produisent leur propre énergie
- Les virus peuvent avoir comme hôte des cellules eucaryotes ou procaryotes.
- Certains virus peuvent s’intégrer au génome de la cellule hôte
- La libération des virus provoque généralement la mort de la cellule
2- Lister dans l’ordre les étapes d’un cycle viral
Document 1 : La classification des bactériophages

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Activité 1 : A l’aide du document 1, 2a compléter les documents 2 b, 3 et commenter les document 2c, et d
Document 1
Les bactériophages ont des formes et des styles de vie variés. Toutefois, deux groupes se distinguent : les phages
lytiques qui détruisent les bactéries hôtes, et les phages lysogéniques, dont le matériel génétique s’immisce dans le
génome bactérien. Les premiers sont au moins dix fois plus nombreux que les seconds.
Tous les phages partagent les mêmes étapes précoces du cycle infectieux, à savoir la reconnaissance et l’adsorption
sur la bactérie cible, puis l’injection du matériel génétique dans le cytoplasme bactérien. Les deux étapes suivantes,
l’infection elle-même, au détriment de la cellule bactérienne, avec la réplication, la synthèse des protéines virales du
phage, l’assemblage et la lyse bactérienne avec libération des nouveaux bactériophages, sont immédiates pour les
phages lytiques, mais retardées pour les phages lysogéniques.
Pendant ce cycle lysogénique, l’ADN du phage est intégré dans le génome bactérien et la bactérie avec ce prophage
peut se diviser. Cette latence perdure tant que les gènes requis pour la lyse sont réprimés. Ainsi, de véritables
échanges de matériel génétique entre l’hôte et le bactériophage ont lieu durant cette « cohabitation » forcée. [ …]
En réponse à certaines perturbations externes, comme une forte exposition à la lumière ultra-violette, ou une
hausse de température, le phage lysogénique quitte son état dormant et redevient lytique.
Document 2 Un modèle pour l’étude du le cycle lytique : le phage lytique T4
infectant E.coli
a- Présentation du phage T4 b- Cycle lytique
c-Observation au MET d’E.coli infectée par le phage T4
d- Evolution des constituants phagiques suite à l’infection d’une population
bactérienne

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Document 3 : Un modèle pour l’étude du cycle lysogénique : le phage lambda infectant E.coli
a- Présentation du phage lambda
b- Cycle lysogénique

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Activité 2 (en lien avec ETLV )
A l’aide des documents 4 et 5 compléter le tableau comparatif
Document 4 : La transduction généralisée.
Après l’injection de l’ADN d’un phage dans la bactérie donneuse (A), le phage se multiplie par un cycle lytique :
- destruction de l’ADN bactérien : mais malgré cela un gène de la bactérie donneuse reste entier (gène g)
- réplication de l’ADN viral
- formation de capside
- formation de virions : lors de l’assemblage il y a une encapsidation anormale du gène g bactérien, ce qui
forme un page défectif.
- lyse de la bactérie A : libération de phages normaux et d’un phage défectif
Le phage défectif, peut infecter une bactérie receveuse (B). Le gène g, s’apparie à une région homologue gène g’,
c'est-à-dire qu’il s’associe à des paires de bases quasiment identiques du génome de la bactérie. Dans la bactérie B il
y a échange par recombinaison entre le gène g’ et le gène g de la bactérie A. La bactérie B a acquit un caractère
différent. Il y a transfert d’un gène de la bactérie donneuse à la bactérie receveuse.
Document 5 : La transduction restreinte
Un phage tempéré infecte la bactérie donneuse A. Le phage commence son cycle lysogène et s’intègre, sous forme
de prophage, dans le chromosome bactérien.
Suite à une induction par les UV, par exemple, le phage passe d’un cycle lysogénique à un cycle lytique. Il y a
libération d’ADN phagique, si l’excision ne s’effectue pas aux extrémités des gènes phagiques, des gènes de la
bactéries donneuse sont excisés : l’ADN du phage est défectif, il reste à l’état circulaire dans la bactérie, mais ne peut
pas induire un cycle lytique.
La surinfection par le phage tempéré, va déclencher le cycle lytique : il y aura formation de phages normaux et
défectifs.
Après libération, le phage défectif peut infecter une bactérie receveuse. L’ADN du phage défectif s’intègre alors dans
le chromosome bactérien, la bactérie B acquiert un nouveau caractère.
Transduction généralisée Transduction restreinte
Phage(s) acteurs, (pour
chaque phage indiquer la
bactérie infectée et le
cycle viral)
Mode d’intégration du
nouveau gène dans la
bactérie receveuse
Justification du nom de la
transduction…

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Activité 2
-A l’aide des études de cas, compléter la deuxième colonne dans le tableau
-Indiquer dans la troisième colonne le domaine d’application en biotechnologie, et si la présence ou l’utilisation de
bactériophage est un avantage ou un inconvénient pour les biotechnologies, indiquer le domaine d’application
- Enfin faire un travail de synthèse pour cela compléter la première colonne du tableau en indiquant les propriétés
des bactériophages impliquées.
Cas N°1 :
source : Paquet hygiène, Groupe scientifique sur l'eau Institut national de santé publique du Québec, 2002
La norme 10705 spécifie une méthode de détection et de dénombrement des coliphages somatiques par incubation de
l'échantillon avec une souche-hôte appropriée. La méthode est applicable à tous les types d'eaux, aux extraits de
sédiments et de boues, si nécessaire après dilution. La méthode est également applicable aux extraits de coquillages.
Critères d’une eau potable : 0 bactériophage dans 100 mL
Lors du traitement des eaux potables, certains bactériophages peuvent être utilisés comme indicateurs; ce sont surtout
les bactériophages des bactéries coliformes qui ont retenu l'attention. Comme les bactéries coliformes,
particulièrement les coliformes fécaux, ont déjà une fonction indicatrice importante (pollution fécale), les virus
infectant ces bactéries sont donc d'un intérêt particulier.
Les bactériophages des bactéries coliformes, aussi appelés coliphages, sont scindés en deux groupes :
les coliphages somatiques qui infectent la bactérie en s'attachant à la paroi cellulaire, et les coliphages mâles
spécifiques (virus à ARN) qui s'attachent aux pili sexuels ou F.
Dans une eau non désinfectée et vulnérable, et en l'absence d’autres indicateurs de qualité microbienne (coliformes
fécaux, E. coli et entérocoques), la présence de coliphages mâles spécifiques laisse soupçonner une contamination
d'origine fécale plus ou moins récente. Les virus bactériens et animaux ayant une
survie plus longue (de l’ordre de quelques mois) que celle des bactéries indicatrices,
la présence de coliphages mâles spécifiques suggère que des virus entériques
humains pourraient être également présents.
À 100 mL d'échantillon, on ajoute la suspension de cellules hôtes appropriées en
phase de croissance logarithmique et 100 mL de milieu gélifié TSA (trypic soy agar),
à concentrée deux fois, à 45 °C. Ce mélange est réparti dans 5 à 10 boites de Pétri qui
sont ensuite incubées pour la nuit. Les plages de lyse sont alors dénombrées et
exprimées en unité formant des plages par 100 mL (ufp/100mL ).
Cas N°2 :
Sources :
Contrôle des bactériophages dans la transformation laitière avec les filtres Emflon® de Pall, juin 2010
Dea d’œnologie : La lysogénie de Leuconostoc Oenos et son implication dans la fermentation malolactique, Université de Bordeaux II, 1993
Les phages représentent une menace pour tous les processus de fermentation bactérienne car ils ont la capacité de
détruire les bactéries assurant ces fermentations.
Le vin qui est un produit nécessitant une fermentation bactérienne, la fermentation malolactique, n’échappe pas à ce
problème. En outre, les fabricants de bactéries destinées à ensemencer les cuves de vin en début ou en difficulté de
fermentation malolactique, (ces bactéries sont appelées cultures de départ) en sont aussi victimes. Une attaque de
phages dans un milieu de culture extrêmement riche en bactéries, par exemple dans un fermenteur industriel peut
entraîner la perte définitive de la souche bactérienne.
Les ferments lactiques jouent un rôle vital dans la fabrication des yaourts, du beurre, du fromage et autres produits
laitiers fermentés. Ils produisent l’acide lactique qui joue un rôle primordial sur les caractéristiques qualitatives telles
que le goût, l’arôme et la texture, et favorisent le contrôle de la flore microbienne.
Les bactériophages sont un groupe de virus qui ciblent des bactéries spécifiques du ferment lactique, tels que les
Lactocoques. Les interactions spécifiques phage-hôte peuvent entraîner la lyse complète des cellules cibles du virus et
diminuer le rendement de la culture.
L’infection par bactériophage est la cause majeure de défaut de fermentation ou d’une production lente d’acides lors
de la fermentation. Il en résulte des incubations interminables ou des cuves « mortes » typiques.
Tout phage contaminant une cuve de ferments lactiques peut en inhiber l’activité ou tuer des souches ayant une
fonction essentielle telle que la production d’arôme, avec des conséquences négatives sur la qualité du produit final.