4 Flashcards
Quels sont les 3 mécanismes d’échange d’information génétique chez les bactéries?
- Transformation
2.Conjugaison - Transduction
Qui a développé le mécanisme de transformation bactérienne?
Frederick Griffith (1928)
Étudie le transfert de la virulence de la bactérie pathogène Streptococcus pneumoniae.
Quels sont les principes de l’expérience de Griffith?
A. Types morphologiques de pneumocoques (S et R)
B. Transformation des pneumocoques de forme R en pneumocoques de forme S.
C. Agent transformant : l’ADN.
Quelles sont les caractéristiques des pneumocoques S et R?
1) Pneumoccoques sauvages encapsuler et virulents (forme S) :
-Les pneumocoque entourés d’une capsule de polysaccharides (encapsulés) sont virulents (septicémie mortelle) et ils forment sur un milieu solide des colonies dont le contour est lisse (forme S: smooth ou forme L : lisse)
2) Pneumocoques mutants non capsulés et non virulents (forme R)
Les pneumocoques mutants sans capsule ne sont pas virulents et ils forment sur un milieu solide des colonies dont le contour est dentelé (forme R : rough, rugueuse)
Que décrit l’étape de transformation des pneumocoques de forme R en pneumocoques de forme S?
Des souris inoculées avec un mélange de pneumocoques S virulents tués par la chaleur (non pathogènes) et de pneumocoques R non virulents vivants (non pathogènes) meurent. De plus, des pneumocoques S virulents vivants sont isolés à nouveau de ces souris mortes.
Il semble que les débris (agent transformant) des pneumocoques S chauffés (non vivants) transforment des pneumocoques R vivants en forme S.
= transformation
Live Smooth S strain kills mouse
Heat killed s strain doesn’t kill mouse
Live Rough strain doesn’t kill mouse
Heat killed S strain + live R strain kills mouse
Qu’à découvert Oswald Avery? Quel est l’agent transformant?
-En 1944, Oswald Avery, C.M. Macleod et McCarthy ont démontré que l’ADN présent dans les débris des pneumocoques S tués par la chaleur est la seule classe de molécules qui transforme des colonies rugueuses (pneumocoques R vivants) en colonies lisses (pneumocoques S vivants). Les protéines et les lipides n’ont aucun pouvoir de transformation.
-La démonstration que l’ADN est l’agent transformant constituait pour la première fois une preuve que la substance responsable de l’hérédité (gènes) était l’ADN. On croyait jusque là que c’était les protéines car elles sont plus complexes que l’ADN.
C’est quoi le processus de transformation bactérienne?
Processus dans lequel une bactérie receveuse absorbe de l’ADN nu libéré dans le milieu par la lyse, accidentelle ou provoquée de bactéries donneuses.
Ces fragments d’ADN absorbés peuvent se recombiner au chromosome de la bactérie réceptrice pour ainsi produire des transformants (recombinants bactériens).
C’est quoi la compétence bactérienne? Quels paramètres peuvent influencer la compétence?
Aptitude de certaines bactéries à absorber des fragments d’ADN libre et de les incorporer dans son génome.
Facteurs de compétence : récepteurs, nucléaires, protéines liant l’ADN simple brin.
Paramètres pouvant influencer la compétence:
-Espèce bactérienne
-Phase de croissance
-Milieux de culture
-Changement rapide de température
Quels sont des exemples de bactéries compétentes?
Bactéries Gram + : Streptococcus pneumonia, Bacillus subtilis
Bactérie gram - : Neisseria gonorrhoea, Haemophilus influenzae
Quels sont les étapes de la transformation bactérienne?
a) Absorption de l’ADN (récepteur)
b) Entrée de l’ADN (simple brin)
c) Recombinaison homologue
d) Bactérie transformée (transformant ou recombinant)
Décrit les étapes d’une transformation bactérienne avec de l’ADN chromosomique et de l’ADN plasmique.
a) Dans le cas de la transformation non réussie avec l’ADN chromosomique, plusieurs choses peuvent se produire. Les fragments d’ADN du chromosome bactérien peuvent être pris par la bactérie, mais ils peuvent ne pas s’intégrer correctement au chromosome bactérien. Il peut être dégradé avant de pouvoir s’intégrer. Cependant, peut être pris une recombinaison non réciproque et être intégré, menant à une transformation stable.
b) En revanche, lors de la transformation avec un plasmide, le processus peut être plus réussi. Un plasmide est une petite molécule d’ADN circulaire distincte du chromosome bactérien. Lorsque la bactérie prend le plasmide, elle peut l’intégrer dans son propre cytoplasme et le reproduire activement. Cette intégration peut être stable, ce qui signifie que le plasmide reste dans la bactérie même lorsqu’elle se divise et se multiplie. Cela peut être avantageux pour la bactérie, car le plasmide peut contenir des gènes qui confèrent des capacités supplémentaires, comme la résistance aux antibiotiques ou la capacité de produire certaines protéines.
Le transfert génétique peut se faire de quels façons?
Horizontal ou latéral.
La génie génétique peut nous permettre de faire quoi?
-Induction de la compétence chez E.col (bactérie naturellement non transformable) par traitement au chlorure de calcium (CaCl2) et d’un choc thermique.
-Entrée forcée par la déstabilisation de la paroi par un choc électrique (électroporation)
-Clonage : de l’ADN de n’importe quelle origine peut être introduit dans des bactéries en l’insérant dans un plasmide avant transformation.
Que découvrent J.lederberg et E.Tatum? (1946)
Ils utilisèrent deux souches auxotrophes, présentant plusieurs exigences nutritionnelles différentes (poly-auxotrophes).
Les souches auxotrophes sont des organismes qui présentent un défaut génétique les empêchant de synthétiser un certain composé organique essentiel à leur croissance.
Source A : Bio- Phe- Cys- Th+ Leu+ Thi+
Source B : Bio+ Phe+ Cys+ Thr- Leu- Thi-
(+ = synthèse)
(- = abscence de synthèse)
Bio: Biotine
Phe: Phenylalanine
Cys : Cystéine
Thr : Thréonine
Leu :leucine
Thi: Thiamine
Quel est le principe de l’expérience de Lederberg et Tatum?
Ils étalèrent soit environ 10^8 bactéries de la souche A ou de la souche B (groupes témoins), soit un mélange de bactéries des deux souches (groupe expérimental: le mélange est préalablement incubé pendant 4 à 5 heures dans un milieu riche) sur des boîtes contenant du milieu minimal (eau, sels minéraux, glucose et agar).
Quelles sont les résultats de l’expérience de Lederberg et Tatum?
A) Groupes témoins
Aucune colonie n’apparaît sur les milieux ensemencés avec des bactéries de la souche A ou de la souche B (milieu minimal)
B) Groupe expérimental
Environ 10 colonies deviennent visibles (croissance) sur le milieu ensemencé avec le mélange de bactéries de la souche A et de la souche B (fréquence : 10^1 /10^8 = 10^-7 = 1/10 000 000 )
Ces colonies sont nécessairement prototrophes* puisqu’elles sont capables de croître sur milieu minimal sans supplément nutritionnel.
Un prototrophe est un organisme autotrophe qui peut produire tous les composants nécessaires à sa survie et à sa croissance à partir de matières premières simples telles que le dioxyde de carbone, l’eau, les sels minéraux et une source d’énergie comme la lumière ou des composés chimiques.
Quelle conclusion tirer des résultats de l’expérience de Lederberg et Tatum?
Les nouvelles colonies de type prototrophe (Bio+ Phe+ Cys+ Thr+ Leu+ Thi+) obtenues sur le milieu minimal sans supplément nutritionnel (groupe expérimental) sont des bactéries recombinantes résultant problablement d’un échange de matériel génétique entre les deux souches bactériennes.
Quelles sont les caractéristiques essentielles de la conjugaison bactérienne?
1) Nécessite un contact physique entre les bactéries (B.Davis 1950)
2) Présence d’un facteur de fertilité (F) dans les bactéries donneuses (W. Hayes 1952)
3) Transfert linéaire de l’ADN (plasmide ou chromosome) de la bactérie donneuse dans la bactérie receveuse F- (E. Wollman et F. Jacob 1957)
Quel expérience justifie la nécessité d’un contact physique entre les bactéries (B.Davis 1950)
Expérience du tube en U.
Le contact physique entre les deux souches est essentiel pour produire des bactéries prototrophes (recombinants)
Met-THr+Leu+Thi+ et Met+ Thr-Leu-Thi- séparés par fritted glass filter.
C’est quoi un facteur de fertilité (F)? Quelles bactéries l’ont? Sur quoi se trouve-t-il?
W. Hayes 1952
Il démontra que le transfert de gènes observé par Lederberg et Tatum
s’effectuait dans un sens déterminé. Il émit donc l’hypothèse de la présence
d’un facteur de fertilité (F) dans les bactéries donatrices. Le facteur de fertilité est un élément génétique présent dans les bactéries donneuses, qui leur permet de transférer leur matériel génétique à d’autres bactéries lors de la conjugaison.
A) Bactéries receveuses: F- (sans facteur de fertilité)
B) Bactéries donneuses: F+ (avec un facteur de fertilité F)
Lors d’un croissement F+ x F, les descendants ne sont que rarement modifiés
dans leur auxotrophie, mais les souches F deviennent fréquemment F+
⇒Le Facteur de fertilité F est sur un plasmide
Le facteur de fertilité est intégré à quoi?
C) Bactéries donneuses: Hfr (haute fréquence de recombinants)
* Les bactéries donneuses transferts des gènes chromosomiques avec une
grande efficacité, mais ne transforment pas les bactéries receveuses en cellule
F+. (croissement Hfr x F: recombinants bactériens)
→Le facteur de fertilité F est intégré dans le chromosome bactérien à
des sites spécifiques
C’est quoi le transfert linéaire de l’ADN? Comment le
Transfert linéaire de l’ADN (plasmide ou chromosome) de la bactérie donneuse dans
la bactérie receveuse F-
(E. Wollman et F. Jacob 1957)
Le chromosome circulaire (Hfr) ou le plasmide F de la donneuse est transféré dans la receveuse F- de façon linéaire à partir d’un point spécifique appelé origine de
transfert [O] (transfert orienté et progressif).
Quelle différence entre les cellules F+ et les cellules Hfr?
Cellule F (F+) :
Dans les cellules F (ou F+), le facteur de fertilité F est généralement présent sur un plasmide séparé du chromosome bactérien. Il agit comme un élément distinct et peut être transféré en entier lors du processus de conjugaison.
Cellule Hfr :
En revanche, dans les cellules Hfr, le facteur de fertilité F est intégré dans le chromosome bactérien à des sites spécifiques. Cela signifie que le plasmide F est intégré dans le chromosome bactérien, et non pas présent comme une entité distincte. L’acronyme Hfr signifie “haute fréquence de recombinaison”.
C’est quoi la conjugaison bactérienne par définition?
Mécanisme qui consiste en un transfert linéaire et unidirectionnel du chromosome
bactérien (Hfr) ou du plasmide F de la cellule donneuse à la cellule receveuse (F-) à
l’aide d’un contact direct entre les cellules (contact initié par le pilus sexuel)
Quelles sont les étapes de la conjugaison bactérienne : F+ x F-?
- Rétraction du pilus
- Paire de cellules stabilisées.
Plasmide F coupé sur un brin. - Transfert d’un brin de la cellule F+ vers la cellule F-. Réplication simultanée du plasmide F dans la cellule F+.
- Début de la synthèse du brin complémentaire dans la cellule receveuse.
- Achèvement du transfert et de la synthèse d’ADN. Séparation des cellules. La cellule F- devient une cellule F+ contenant un plasmide F et un chromosome bactérien (la cellule F- avait juste un chromosome bactérien)
pilus : Le terme “pilus” fait référence à de fines extensions protéiques présentes à la surface de certaines bactéries. Certains types de pili, appelés pili sexuels, sont impliqués dans le processus de conjugaison bactérienne. Ils agissent en permettant la liaison entre une bactérie donneuse contenant des plasmides de conjugaison et une bactérie receveuse.
V/F. la cellule F- se réfère à une bactérie qui ne possède pas le plasmide F, également connu sous le nom de facteur de fertilité F.
Vrai
C’est quoi la structure générale du plasmide F (plasmide conjugatif)?
Le plasmide F est une petite molécule d’ADN bicaténaire circulaire de 95-100 kpb, extra ou intrachomosomique (épisome), autoréplicable et autotransférable.
Épisome
-Plasmide libre ou intégré au chromosome de l’hôte.
C’est quoi un épisome? Quand est-ce que son élément génétique est susceptible de se répliquer?
Plasmide libre ou intégré au chromosome de l’hôte.
Élément génétique suceptible de se répliquer dans l’un des deux états:
1) Intégré au chromosome de la cellule hôte (Hfr)
2) Libre dans le cytoplasme : plasmide F (F+)
Quels sont les Principaux types de plasmides
- Plasmide F: Facteur de fertilité (Escherichia, Pseudomonas, Staphylococcus,…)
- Plasmide R: Résistance aux antibiotiques et autres inhibiteurs…
- Plasmide Col: Production et résistance aux bactériocines (colicine)
- Plasmide de virulence: enterotoxines, invasion, antigènes,…
- Production d’antibiotique (Streptomycine)
*Plasmide métabolique : dégradation de subtances inhabituelles
Peuvent être conjugatifs (transférables d’une bactérie à une autre durant une conjugaison promue ou non par un autre plasmide)
Intégration du plasmide F se fait à quels sites?
Intégration du plasmide F à des sites spécifiques : Hfr Hayes, Hfr C (Cavalli), Hfr B7
Que se passe lors de la conjugaison dentre une cellule Hfr lac+ pro+ et une cellule F- lac- pro-?
Conjugaison avec un temps court :
Lorsque la conjugaison a lieu sur une période courte, le transfert d’ADN est généralement partiel.
La cellule F- acquiert certaines caractéristiques du donneur Hfr, mais le transfert incomplet d’ADN peut ne pas suffire à modifier complètement le phénotype de la cellule F-. Ainsi, la cellule F- devient lac+ (positif pour le gène lac) mais reste pro- (négatif pour le gène pro) dans un temps court de conjugaison.
Conjugaison avec un temps long :
Si la conjugaison se poursuit sur une période prolongée, il y a une plus grande probabilité que davantage d’ADN soit transféré de la cellule Hfr à la cellule F-.
Dans ce cas, la cellule F- peut devenir lac+ (positif pour le gène lac) et pro+ (positif pour le gène pro) en raison du transfert plus complet d’ADN, ce qui se produit lorsque la conjugaison est prolongée.
Comment est utilisé la conjugaison (justifiant son importance)?
Transfert génétique horizontal ou latéral : La conjugaison bactérienne est l’un des mécanismes de transfert génétique horizontal, permettant aux bactéries d’échanger des fragments d’ADN entre elles. Cela contribue à la diversité génétique et à l’adaptabilité des populations bactériennes face à des environnements changeants, ainsi qu’à l’émergence de nouveaux traits et de résistances.
Cartographie du chromosome bactérien à l’aide de la conjugaison bactérienne
Cartographie par conjugaison interrompue :
unité de minute :
utilise des croisements entre des souches Hfr et des souches F-, permet de mesurer la fréquence de recombinaison entre les marqueurs génétiques.
Quel est le principe de la méthode de cartographie par conjugaison interrompue ?
- Croisement Hfr x F-
- Échantillons prélevés à intervalles de temps réguliers
- Agitation courte mais violente (inhibition du transfert: conjugaison interrompue) - Étalement sur des milieux sélectifs différents permettant de dénombrer différents types de recombinants bactériens (conjugants)
- La vitesse de transfert de l’ADN étant relativement constante, le temps d’entrée des marqueurs génétiques donne une idée exacte de la distance relative (en unité de temps) qui les sépare
Comment fonctionne la méthode de cartographie du chromosome bactérien en
unité de temps (minutes)?
À l’aide de différentes souches Hfr, la carte chromosomique d’ E. Coli fut divisée en 100 minutes, chaque minute
correspondant à environ 20 loci. Par convention, la position 0 (zero) se situe au locus thr de la souche HfrH (Hayes) et la direction du transfert s’effectue dans le sens horaire
