Cours 14 - Génétique bactérienne Flashcards
Cas du jeune homme sportif qui a eu une plaie infectée: qu’aurait-il dû faire?
- importance d’intervenir rapidement
Premières causes de mortalité à l’échelle mondiale + % (2016)
- MCV (31%)
- Infections (16%)
- Cancers (16%)
- Blessures (9%)
- Autres (28%)
Causes de mortalité par maladies infectieuses: progression 2002 vs 2016
- infections respiratoires
- VIH-SIDA
- Maladies impliquant la diarrhée
- Malaria
- Maladies infantiles
- ITSS non VIH
- Méningite
- Hépatite B et C
- Maladies parasitaires et vectorielles
- Dengue
- Autres maladies infectieuses
- Grand total
- infections respiratoires: baisse
- VIH-SIDA: baisse
- tri-thérapie
- Maladies impliquant la diarrhée: augmentation
- difficile à contrôle dans les pays en voie de développement
- malaria: mieux
- grâce aux filets distribués aux bébés et à l’éducation faite à la population
- Maladies infantiles: baisse
- campagnes de vaccination bien acceptées, puisqu’ils ont vu leurs enfants mourir
- ITSS non VIH: baisse
- Méningite: augmentation
- Hépatite B et C: baisse
- Maladies parasitaires et vectorielles: baisse
- Dengue: augmentation
- Autres maladies infectieuses: baisse
- Grand total: baisse
Que fait l’industrie pharmaceutique mondiale face à la résistance aux antibiotiques?
- Il demande aux gouvernements de travailler avec eux afin de combattre la menace grandissante de la résistance aux Ab
- 85 compagnies inclues
Est-il possible qu’une infection soit causée à une bactérie résistante à tous les Ab disponibles?
- Oui
- C’est qui est arrivée à une dame: résistance à 26 antibiotiques
- Ça a pris 6 jours pour s’en rendre compte
- Patiente placée en isolement pour éviter que d’autres personnes contractent cette infection
- Elle en meurt
Nommez quelques maladies émergentes
- Tuberculose panrésitante
- S. aureus résistant à Vancomycin
- Malaria résistant aux médicaments
Semaine mondiale pour un bon usage des antibiotiques/antimicrobiens
- Campagne mondiale pluriannuelle de l’OMS depuis 2015
- Antibiotiques, antiviraux, antifongiques, antiparasitiques
- Utilisation des antimicrobiens augmente la résistance des micro-organismes à cause que l’on sélectionne les micro-organismes qui sont résistants
- Plus de morts dus à des résistances que de morts dus au VIH
Problème dans le développement actuel des Ab
- Coûte cher à développer
- Permet de guérir le patient: pas attirant pour les compagnies pharmaceutiques
- Pas capable d’en découvrir des nouveaux
- Dans l’année ou les années qui suivent, une résistance apparait forcément
Pourquoi les bactéries sont bons pour développer des résistances?
- Sélection naturelle: sélection de ceux qui résistantes aux Ab utilisés
- Capables de survivre dans des conditions / milieux extrêmes
Arbre de la vie
- bactéries
- archées
- eucaryotes
Dogme de la biologie moléculaire
- Formation d’ARNm: copie de l’ADN matrice (transcription)
- Ribosomes traduisent l’ARNm en protéines (traduction)
- Protéines: principaux acteurs du vivant
Principaux acteurs du vivant
protéines
Qu’est-ce qui permet aux vivants (dont les bactéries) de conserver la fidelité dans la transmission de l’info lors de leur transcription et réplication?
Ils ont 2 copies du code génétique
Qu’est-ce que l’ARNm?
- message TEMPORAIRE
- copie de travail qui sera utile à la traduction
- on s’en débarrasse après qu’elle ait été utilisée!
ADN ou ARN le plus stable?
ADN
Ribosomes: qu’est-ce que c’est
- lire l’ARNm afin de le traduire en protéines
- fait lui-même de 2 sous-unités de protéines
Différentes fonctions possibles des protéines
- Fonction enzymatique
- Structure (ex. cytosquelette des cellules)
- Mouvement (dans les muscles)
- Transmission d’infos (hormones)
- Régulation de l’expression des gènes (à quel moment on utilise tel gène)
- Perméabilité de la cellule (porines, pompes)
- Immunité (anticorps)
Quels sont les outils de travail de la cellule?
protéines
Pourquoi dit-on que les protéines sont versatiles?
se replient sur elles-mêmes
3 types de résistance aux Ab
-
Altération de la perméabilité de la membrane / paroi
- bloque l’entrée de Ab dans la cellule
-
Modification ou destruction de l’Ab
- à action enzymatique
- couper ou modifier l’Ab: ne peut plus agir
- confiner l’Ab
-
Modification ou changement de la cible
- Médic n’est pas capable de reconnaître la cible
Quelles sont les cibles des Ab?
Notes prises en classe:
- Biosynthèse de l’acide folique = processus clé pour la bactérie
- besoin d’utiliser les 2 médic en combinaison puisqu’il existe des voies intermédiaires
- donner les 2 médic permet de bloquer les 2 étapes principales
- Paroi - bêta-lactamines: les humaines en ont pas, donc bonne cible pour les Ab
- Ribosome est différent chez l’humain de chez les bactéries: pas la même protéine et donc encore une fois bonne cible pour les Ab
Eucaryotes vs Bactéries: Principales différences exploitées pour les antibiotiques
- ex. paroi cellulaire faite de bêta lactamine chez les bactéries, mais pas les humains
- ex. ribosomes: pas les mêmes protéines chez les humains vs bactéries
À quoi ressemble l’ADN des bactéries? Pertinence dans le cas des Ab?
- E. coli dans ce cas-ci
- ADN d’une seule cellule de E. coli
- Ab peut attaquer les protéines qui permettent de garder l’ADN compact
Les Ab sont spécifiques à quoi?
- Bien qu’il existe des Ab à large spectre, la majorité ciblent un élément (ex. protéine, structure, etc.) qui est présent que dans une partie des bactéries
- Et donc les Ab sont spécifiques aux bactéries qui possèdent cette étape
- Même à l’intérieur des sous-divisions des bactéries Gram + et Gram -, les Ab sont spécifiques
Dates de l’âge d’or des Ab
- années 50-60
Quand a été découvert le dernier Ab?
années 90
Signification de la taille des génomes bactériens
Un plus petit génome oblige les bactéries à dépendre plus des facteurs de l’hôte pour leur reproduction.
Génomes des bactéries: chromosomes vs plasmides
- Types de gènes dans les chromosomes vs plasmide
- chromosome: essentiel, virulence, résistance
- plasmide: virulence et résistance
- Les plasmides sont plus petits que le chromosome bactérien et leur taille peut varier entre 1 et 1 000 kilo paires de bases.
- La plupart des bactéries ont un seul chromosome et en général celui-ci est circulaire.
- Les plasmides peuvent encoder de l’information pouvant procurer un avantage unique à la bactérie hôte.
Chromosome des bactéries
- La plupart des bactéries ont un seul chromosome et en général celui-ci est circulaire.
- Types de gène
- essentiel
- virulence
- résistance
Plasmides des bactéries
- Les plasmides sont plus petits que le chromosome bactérien et leur taille peut varier entre 1 et 1 000 kilo paires de bases.
- Les plasmides peuvent encoder de l’information pouvant procurer un avantage unique à la bactérie hôte.
- Types de gènes
- virulence
- résistance
Exemples de taille de génomes bactériens + leur signification
- génome plus gros:
- infos supplémentaire, et donc souvent processus infectieux plus complexe
- besoin de moins de facteurs de l’hôte pour vivre (plus de potentiel)
- souvent possède des plasmides en plus des chromosomes
Division des bactéries
- Processus qui prend 20 min
- Répartition égale des copies du chromosome entre les cellules filles mais pas toujours équitable pour le ou les plasmides.
- Réplication de l’ADN (chromosome + plasmides)
- Élongation de la cellule
- Formation d’un septum (septum = invaginaton)
- Compléter le septum en formation des parois distinctes
- Séparation de la cellule
- Formation de 2 cellules filles
Qu’est-ce que la régulation de l’expression des gènes?
- Objectif : Minimiser ses dépenses énergétiques.
- Moyen: Activer seulement au besoin.
- Mais toujours être prêts à produire ce qu’il faut pour répondre rapidement.
- bactérie active ce qu’elle a besoin au bon moment
Types de régulation de l’expression des gènes
-
Changements dans le nombre de transcrits (régulation transcriptionnelle) - MOYEN #1 CHEZ LES BACTÉRIES
- Activateurs
- Répresseurs
- Changement dans la séquence d’ADN
- Amplification d’un gène
- Réarrangement de gènes (mutations)
- Changement dans la qualité de produit de gène actif
- Ajout de cofacteur ou groupe prostétique
- Clivage protéique
- Interactions avec d’autres macromolécules
Quel est le type de régulation de l’expression des gènes #1 chez les bactéries? Expliquez ce type de régulation
- Changements dans le nombre de transcrits (régulation transcriptionnelle)
- Activateurs
- Répresseurs
Quel est le type de régulation de l’expression des gènes #1 chez les humains? Expliquez ce type de régulation
- Changement dans la qualité de produit de gène actif
- Ajout de cofacteur ou groupe prostétique
- Clivage protéique
- Interactions avec d’autres macromolécules
- cofacteur = ion actif
- protéine est seulement activée au bon moment
- clivage de protéines: protéines ne sont pas activées directement après leur synthèse – proenzyme
- couper une enzyme pour qu’elle devienne active
- ex. pepsinogène en pepsine
- interactions avec d’autres macromolécules: assemblage avec d’autres protéines
Qu’est-ce que le “changement dans la séquence d’ADN”?
- type de régulation de l’expression des gènes
- plus pour les champignons que pour les bactéries
- Changement dans la séquence d’ADN
- Amplification d’un gène
- Réarrangement de gènes (mutations)
Quelles sont les composantes de la régulation transcriptionnelle?
- Promoteur
- Opérateur
- Répresseur
- Activateur
- Contrôle négatif
- Contrôle positif
Qu’est-ce qu’un promoteur? un opérateur?
- éléments de la régulation transcriptionnelle
-
Promoteur: Séquence d’ADN située en amont d’un gène ou groupe de gènes
- Permet la transcription de ce gène en ARNm.
- Séquence reconnue par l’ARN polymérase
- Séquence requise pour amorcer la transcription du gène (ou d’un
groupe de gènes consécutifs).
-
Opérateur: Séquence d’ADN adjacente à un gène ou groupe de gènes
- Séquence reconnue par une protéine régulatrice (qui agit comme répresseur ou activateur)
- Contrôle la transcription de ce gène ou groupe de gènes
Pour simplifier : promoteur + opérateur = P
Qu’est-ce qu’un répresseur? Un activateur?
- éléments de la régulation transcriptionnelle
- Répresseur : protéine inhibant la transcription d’un gène (ou de plusieurs gènes) en se liant à une séquence spécifique de nucléotides de l’ADN (à un opérateur, par exemple).
- Activateur : protéine qui stimule la transcription d’un gène ou d’un ensemble de gènes. Ces protéines reconnaissent généralement une séquence spécifique sur l’ADN située à proximité d’un promoteur.
Qu’est-ce que le contrôle négatif vs positif? (régulation transcriptionnelle)
- Contrôle négatif (répresseur; inductible ou répressible).
- Contrôle positif (activateur; inductible ou répressible).
- inductible ou répressible: veut dire que sa présence pour être favorisée ou bien diminuée selon le contexte
Expliquez la régulation du gène tetB
- Dans cet exemple, la tétracycline agit comme inducteur puisqu’en se complexant avec le répresseur, elle empêche ce dernier de bloquer le promoteur.
- Le promoteur, n’étant plus obstrué par le répresseur, la polymérase à ARN peut donc produire l’ARNm.
Résumez la régulation de l’expression des gènes
- À retenir:
- En général, les bactéries ne produisent certaines protéines que lorsqu’elles en ont besoin (économie d’énergie).
- La régulation (et l’autorégulation) de l’expression des gènes est ordinairement un processus actif qui exige que la cellule soit dans un état métabolique actif.
- Ainsi, la régulation sera plus rapide durant la phase de croissance exponentielle des bactéries que durant les phases de latence et de plateau ou de décroissance.
- La régulation est souvent un processus comprenant des boucles de contrôle comme dans le cas de l’autorégulation.
Types de régulation de l’expression des gènes possibles selon les molécules impliquées
- Régulation simple: Un promoteur pour contrôler un gène.
- Régulation dans un opéron: Un seul promoteur pour contrôler plusieurs gènes adjacents.
- Régulation par un régulon: Une seule protéine régulatrice (répresseur/activateur) pour contrôler plusieurs gènes situés à différents endroits dans le génome.
- Régulation par un stimulon: Le contrôle de plusieurs gènes non contigus par un même stimulus.
Définir: régulation simple
Un promoteur pour contrôler un gène.
Définir: régulation dans un opéron
Un seul promoteur pour contrôler plusieurs gènes adjacents.
Définir: régulation par un régulon
Une seule protéine régulatrice (répresseur/activateur) pour contrôler plusieurs gènes situés à différents endroits dans le génome.
Définir: régulation par un stimulon
Le contrôle de plusieurs gènes non contigus par un même stimulus.
Types de modifications de la séquence des nucléotides de l’ADN + types de mutations et leurs caractéristiques
-
Modification de la séquence des nucléotides de l’ADN
- Substitution
- Délétion
- Insertion
- Réarrangement
- Transmises à la cellule fille
- Peuvent être spontanées ou induites
-
Mutations spontanées
- Erreurs lors de la réplication (ADN Polymérase)
- Erreurs aléatoires
- Peu fréquentes; 10-7 à 10-11 par paire de base /ronde de réplication bactérienne
-
Mutations Induites
- Fréquences beaucoup plus élevées
- Agents mutagènes
- Physiques; Chimiques; Biologiques
Mutations: Quelles sont les modifications de la séquence des nucléotides possibles? Caractéristiques?
- Substitution
- Délétion
- Insertion
- Réarrangement
- Transmises à la cellule fille
- Peuvent être spontanées ou induites
Mutations: Quelles sont les caractéristiques des mutations spontanées?
-
Mutations spontanées
- Erreurs lors de la réplication (ADN Polymérase)
- Erreurs aléatoires
- Peu fréquentes; 10-7 à 10-11 par paire de base /ronde de réplication bactérienne
Mutations: Quelles sont les mutations induites? Caractéristiques?
-
Mutations Induites
- Fréquences beaucoup plus élevées
- Agents mutagènes
- Physiques; Chimiques; Biologiques
Type de mutations
- Mauvais sens
- Non sens
- Silencieuse
- Sauvage
Qu’est-ce qu’une mutation de type “mauvais sens”?
- mauvais acide aminé
- diminution de la performance de la protéines dans la majorité des cas
- mais il peut arriver que ça procure un avantage aux bactéries (ex. résistance à un Ab)
Qu’est-ce qu’une mutation de type “non sens”?
- codon stop à la place d’un acide aminé
- protéines tronquée
- souvent inactive
- TRUC: ce que codon n’a aucun sens…
Qu’est-ce qu’une mutation de type “silencieuse”?
- pas bonne série de nucléotide (la séquence génétique est différente), mais l’acide aminé est le même au final
- et donc pas de différence dans la protéine au final
- protéine fonctionne convenablement
Qu’est-ce qu’une protéine de type “sauvage”?
- protéine normale, sans mutation
Expliquez les mutations du type: “Phénotype: non-utilisation du lactose”
- ligne de bactéries au milieu: bactéries normales
- points plus blanchâtres au-dessus: mutans qui ne peuvent utiliser le glucose
Dans quel genre de population bactérienne voit-on des mutans?
TOUTES les populations bactériennes ont des mutans
Expliquez les mutations du type: “Phénotype: morphologie allongée des bactéries”
- bactéries plus longues: peut être avantageux ou problématique
Expliquez les mutations du type: “Phénotype: capsule”
- pas de zone grise autour de la bactérie: pas produire de capsule
- et donc plus facile pour le système immunitaire de s’en débarrasser
Plupart du temps: les mutations sont-elles avantageuses ou désavantageuses?
désavantageuses
Expliquez les mutations du type: “Phénotype: résistance”
- individus des bactéries mutans sont capables de se développer malgré la présence d’Ab
- état donné que ce trait est avantageux dans ce cas-ci ces quelques bactéries vont prendre le dessus
Définir: phénotype
Phénotype: effet observable d’une mutation
Quelles sont les caractéristiques d’un phénotype pour qu’il ait un effet sur une population?
Phénotype (observable) + sélectionable = effet sur une population
Que se passe-t-il lorsqu’une mutation survient et qu’elle est avantageuse pour la survie / développement d’une bactérie?
- elle devient maître du monde
Mutations et fenêtre de sélectivité par Ab
- La concentration des antibiotiques va affecter la croissance des bactéries susceptibles dans une population ainsi que celle des bactéries résistantes retrouvées dans cette population.
- La sélection des mutants résistants peut survenir sous la Concentration Minimale Inhibitrice (CMI en français; MIC in english) de la fraction susceptible (à partir de la concentration minimale sélective; MSC) et aussi au dessus de la CMI de la population susceptible, tant que la CMI des bactéries résistantes (MICres) ne sera pas atteinte.
- La concentration suboptimale des antibiotiques durant le traitement (pensez pharmacocinétique/pharmacodynamique) peut sélectionner les mutants résistants.
- MICsusc: minimal inhibiting concentration of susceptible bacteria
- concentration minimale pour inhiber la majorité de la population
- MICres: minimal inhibiting concentration of resistant bacteria
- concentration minimale pour les bactéries résistantes
- et donc toujours devoir donner plus d’Ab pour tuer les bactéries résistantes également
Graphique: concentration vs temps lors de l’administration des Ab + lien avec la fenêtre de sélection par les antibiotiques
- La concentration des antibiotiques va affecter la croissance des bactéries susceptibles dans une population ainsi que celle des bactéries résistantes retrouvées dans cette population. La sélection des mutants résistants peut survenir sous la Concentration Minimale Inhibitrice (CMI en français; MIC in english) de la fraction susceptible (à partir de la concentration minimale sélective; MSC) et aussi au dessus de la CMI de la population susceptible, tant que la CMI des bactéries résistantes (MICres) ne sera pas atteinte.
- La concentration suboptimale des antibiotiques durant le traitement (pensez pharmacocinétique/pharmacodynamique) peut sélectionner les mutants résistants
- Bref:
- traitez vite (population, biofilm)
- traitez efficacement (antibiotique, dose, durée)
Comment éviter que les souches résistantes survivent lors du tx par Ab?
- principe de la fenêtre de sélection par Ab
- Traitez vite
- population
- biofilm
- Traitez efficacement
- Ab
- dose
- durée
Quelles peuvent être les actions entreprises en plus des Ab afin de tx une infection pour supporter les Ab?
- Actions chirurgicales (ex. si biofilm)
- Actions immunologiques (ex. si abcès)
De quelle manière la durée recommandée de l’antibiothérapie pourrait-elle changer dans les prochaines années?
- pourrait diminuer
- pour l’instant: Trop peu d’études pour conclure sur la réduction de la durée de l’antibiothérapie…à suivre
Groupes distincts de systèmes de réparation de l’ADN chez les bactéries
- La réparation directe de l’ADN
- La réparation par excision
- La réparation par recombinaison
- La réponse SOS (peut stimuler le transfert horizontal de gènes)
- utilisée lorsque la bactérie est en train de mourir (en urgence!)
- La réparation sujette à erreur (peut entraîner des mutations)
Lien entre systèmes de réparation de l’ADN chez
les bactéries et Ab
- L’action de certains antibiotiques peut activer les systèmes de réparation
- ex. Bêta-lactamines et quinolones à faible concentration
Que peut-il se passer lors de l’usage de certains Ab à faible concentration?
- L’action de certains antibiotiques peut activer les systèmes re réparation
- ex. Bêta-lactamines et quinolones à faible concentration
Manières d’échanger des gènes chez les bactéries
- Transformation
- Conjugaison
- Transduction
- (Transposition)
Échanges de gènes: définir transformation
La transformation se fait par absorption d’ADN libre à partir de cellules lysées dans l’environnement
Échanges de gènes: définir transduction
Au cours de la transduction, le matériel génétique est introduit à partir d’un phage dans les génomes bactériens.
Échanges de gènes: définir conjugaison
La conjugaison implique le transfert d’ADN à travers des pili conjugatifs et constitue le mécanisme prédominant de transfert d’ADN entre bactéries.
Mécanisme prédominant d’échange de transfert d’ADN chez les bactéries
La conjugaison implique le transfert d’ADN à travers des pili conjugatifs et constitue le mécanisme prédominant de transfert d’ADN entre bactéries.
Décrire: transformation par de l’ADN libre
- Cette capacité qu’ont certaines cellules d’être transformées (modifiées génétiquement) par de l’ADN externe libre est appelée compétence.
- La compétence est naturelle chez certaines espèces bactériennes telles:
- Bacillus sp.
- Haemophilus influenzae
- Neisseria sp.
- Streptococcus pneumoniae
- La bactérie réceptrice est compétente grâce à une machinerie protéique lui permettant de faire entrer l’ADN externe dans sa cellule et de l’intégrer dans son génome par recombinaison homologue.
- Simple contact avec des fragments d’ADN provenant d’autres bactéries (mortes).
- Nouvelles propriétés telles que:
- Résistance à un antibiotique
- Facteur de virulence
- Beaucoup plus efficace entre bactéries d’une même espèce.
- Très peu efficace entre bactéries d’espèces différentes.
Définir: compétence
- Cette capacité qu’ont certaines cellules d’être transformées (modifiées génétiquement) par de l’ADN externe libre est appelée compétence.
- Section: échange de gènes - transformation par de l’ADN libre
Bactéries chez lesquelles la compétence est naturelle
La compétence est naturelle chez certaines espèces bactériennes telles:
- Bacillus sp.
- Haemophilus influenzae
- Neisseria sp.
- Streptococcus pneumoniae
Lien entre transformation par de l’ADN et libre et Ab
- Les antibiotiques peuvent favoriser la transformation :
• En imposant une pression sélective aux bactéries transformées par des gènes de résistance.
• En agissant comme stimulus externe induisant ou augmentant la compétence.
• En favorisant la lyse de cellules, libérant ainsi l’ADN servant à la transformation. - Des travaux récents suggèrent que la transformation peut être stimulée chez certaines bactéries exposées à des médicaments non-antibiotiques dans des concentrations observées en clinique et dans l’environnement.
Décrire: étapes de la conjugaison
- Création d’un pili sexuel
- Échange de plasmide unidirectionnel de la cellule donatrice à la cellule réceptrice
Donner différents segments qu’il est possible de retrouver dans un plasmide
- Origine de réplication
- Fonctions de transfert
- Gènes de résistance
À quoi ressemble à conjugaison?
Conjugaison observée entre différentes espèces de bactéries
Décrire: transduction (échange de gènes)
- Bactériophages ou phages : Virus qui parasitent uniquement les bactéries
- Transduction: Transfert de gènes médié par les bactériophages.
- Capside: Enveloppe protéique des bactériophages qui renferme leur matériel
génétique (ADN ou ARN du phage). - Les cycles de vie des bactériophages peuvent prendre plusieurs formes :
• lytiques
• lysogéniques
• chroniques
Définir: bactériophage ou phage
- Virus qui parasitent uniquement les bactéries
- Section transduction de l’échange de gènes
Définir: capside
- Enveloppe protéique des bactériophages qui renferme leur matériel génétique
- section transduction (échange de gènes)
Formes que peuvent prendre les cycles de vie des bactériophages + signification
Les cycles de vie des bactériophages peuvent prendre plusieurs formes :
• lytiques: une fois la bactérie infectée, le phage se fait multiplier, puis lyse la bactérée
• lysogéniques: potentiel de lyser la bactérie
• chroniques: pas tuer la bactérie
Que se passe-t-il lors du cycle lysogénique (puis lytique) d’un bactériophage?
- Bactériophage en mode lytique
- Transfert d’ADN ou d’ARN à la bactérie
- Le génome du phage s’intègre dans le matériel génétique de la bactérie
- La cellule produit les protéines du code génétique du phage
- Tellement de production de phages que la bactérie explose
- Lors de la lysogénisation, le matériel génétique du phage (trait plein) s’intègre dans le chromosome (trait ouvert) de la bactérie et y est répliqué en même temps que le chromosome sans affecter l’hôte qui contribue ainsi à propager l’ADN du phage.
- En A, un événement vient rompre le cycle lysogénique en permettant à l’ADN du phage de s’exciser du chromosome de l’hôte.
- Par la suite en B, de nouvelles particules de phage sont produites et sont libérées entrainant la lyse cellulaire et la mort de la bactérie dans le cadre du cycle lytique.
À quoi ressemble l’empaquetage optimal du génome du phage?
Quel type d’échange de gènes (chez les bactéries) peut causer un empaquetage accidentel? Expliquez les types d’empaquetage accidentel.
- transduction
-
Spécialisé: Rare mais peut se propager par la suite
- génome du phage: une partie de son génome + du génome de l’hôte (hôte = bactérie)
-
Généralisé: Plus fréquente mais ne peut se propager
- génome du phage: juste le génome de l’hôte (hôte = bactérie)
Expliquer: empaquetage accidentel de type spécialisé
- dans l’échange de gènes chez les bactéries, plus précisément la transduction
- Dans la transduction spécialisée un génome hybride phage-bactérie est créé quand le génome du prophage (trait rouge) est improprement excisé du génome de l’hôte (trait ouvert) puis empaqueté à l’intérieur du phage
- Rare mais peut se propager par la suite
- Plus d’impact a long terme puisque peut se propage
Expliquer: empaquetage accidentel de type généralisé
- dans l’échange de gènes chez les bactéries, plus précisément la transduction
- La transduction généralisée est le résultat de l’empaquetage accidentel uniquement de fragments de l’ADN de l’hôte (trait ouvert) à l’intérieur d’une capside de phage.
- Plus fréquente mais ne peut se propager
- Moins d’impacts à long terme puisque peut pas se propager
Exemples de gènes transférés par transduction
- la toxine de Corynebacterium diphteriae
- l’entérotoxine de certaines souches de E. coli
- la toxine du streptocoque responsable de la scarlatine
- certaines toxines de Clostridium botulinum
- certains gènes de résistance aux bêta-lactamines chez les Pseudomonas
Définition: transposition
- type d’échange de gènes chez les bactéries
- Mouvement de segments d’ADN à l’intérieur d’une même cellule
- Requière une proximité** **intracellulaire entre les endroits où le transfert a lieu
Transposons simples
- séquences d’insertion (IS)
- enzyme transposase: coupe un morceau d’ADN d’un endroit de la cellule
- enzyme ADN polymérase et ligase permettent de remplir les espaces
- section transposition, échange de gènes chez les bactéries
- Insertion de l’élément IS (séquences d’insertion) au site cible de l’ADN receveur
- Les espaces sont remplis avec de l’ADN par l’ADN polymérase et l’ADN ligase
Décrire: transposons complexes
- Composites avec IS + autres gènes
- IS = séquences d’insertion
- Les transposons complexes ont une importance médicale considérable car ils peuvent encoder à l’intérieur de leur région centrale, des gènes de toxines ou de résistance aux antibiotiques.
Types de transposons
- Séquences d’insertion (IS), les transposons les plus simples
- Transposons complexes (composites avec IS + autres gènes)
- Phages transposables
- Rétrotransposons (intermédiaire ARN impliqué dans la transposition)
- Etc.
NOTE: Les transposons complexes ont une importance médicale considérable car ils peuvent encoder à l’intérieur de leur région centrale, des gènes de toxines ou de résistance aux antibiotiques.
Définir: intégrons
- Éléments génétiques qui recrutent des gènes de résistance et les intègrent les uns à la suite des autres devant des promoteurs forts assurant l’expression de multiples gènes simultanément
- on peut en intégrer jusqu’à 17 = 1 promotteur permet de résister à 17 Ab différents!
- La bactérie “collectionne” ces gènes de résistance
Définir: microbiote
Ensemble des microbes, bactéries, archées, fungi, protistes, virus vivant dans un environnement spécifique comme par exemple chez un hôte comme l’humain (notre microflore).
Définir: microflore
Ensemble des microbes, bactéries, archées, fungi, protistes, virus vivant dans un environnement spécifique comme par exemple chez un hôte comme l’humain (notre microflore).
Définir: microbiome
Ensemble des génomes microbiens colonisant un environnement /composition et théâtre d’activité de ces micro-organismes dans leur écosystème particulier.
Statistiques en lien avec les bactéries qui vivent dans le corps humain
- 500 à plus de 1000 espèces bactériennes différentes vivent dans/sur le corps humain.
- 10 fois plus de cellules bactériennes que de cellules humaines nuclées (1014 vs 1013).
- Nb total de gènes du microbiome >150X le nb de gènes humain.
Lien entre microbiote et système immunitaire
Notre corps est un écosystème et notre microbiote est une partie essentielle de notre système immunitaire.
Nombre de microbes chez le bébé dans l’utérus? Chez le nouveau-né?
- Bébé in utero: pas de microbes (stérile)
- Les premiers bons microbes du bébé lui sont transmis lors de l’accouchement
Bébé et microflore
- Les premiers bons microbes du bébé lui sont transmis lors de l’accouchement
- La naissance par voie vaginale ou par césarienne affecte la flore du bébé
- pas la même flore selon le mode d’accouchement
- Des recherches sont en cours pour « renaturaliser » le microbiote des bébés nés par césarienne
- On ne connait pas encore bien l’impact de ces flores distinctes sur la santé des bébés
- Mais on sait que le bébé acquiert bcp de sa flore avec l’intégration de son environnement et lors de l’allaitement
Effets du microbiote maternel sur le fétus et le bébé
- Par des effets sur la colonisation précoce, le développement immunitaire et le développement neurologique, le microbiote maternel régule la sensibilité à un certain nombre de maladies infantiles et peut transmettre verticalement des agents pathogènes liés à la dysbiose.
- Microbiote maternel (vaginal, intestinal/ fécal, allaitement, microbes de la peau)
- Allaitement: microbes maternels, nutriments, peptides antimicrobiens
- Signaux transplacentaires depuis le microbiote maternel
- Développement de la muqueuse intestinal et de l’immunité foetale
- Ensemencement du microbiote précoce
- Développement immunitaire et développement neurologique précoces
- Sensibilité aux maladies infantiles, y compris les infestations, l’asthme, l’obésité et les troubles du développement neurologique
À quel moment est-ce que le foetus / bébé acquiert et développe son microbiote de manière importante?
Acquisition/évolution importante du microbiote dans les premiers mois du bébé
Conséquences possibles des perturbations répétées du microbiote par les antibiotiques chez l’enfant
- Effets immunologiques
- Altérations transitoires ou persistantes de l’immunité
- Tolérance altérée au microiote commensal
- Défauts immunologiques et contrôle microbien altéré
- Résistance à la colonisation altérée et pathobiontes et agents pathogènes émergents
- Conséquences cliniques
- Maladie inflammatoire de l’intestin (IBD)
- asthme
- Obésité
- Diabète de type 1
- Dermatite atopique
- Sclérose en plage
- Cancer?
- Autisme?
Risque potentiel de médicaments ciblant l’humain
- Sélection de bactéries résistantes aux antibiotiques???
- 835 médicaments non-antibiotiques ciblant l’humain
- 40 bactéries retrouvées dans notre intestin
- 27% de ces médicaments inhibaient la croissance d’au moins une bactérie
- Dans toutes les classes thérapeutiques
- Surreprésentation des antipsychotiques
- Ex. certains médicaments ne sont pas assimilés de la même manière d’une journée à une autre (même si la dose reste la même) étant donné le changement du microbiote, ce qui change la quantité de médic qui est assimilée et biodsiponible
Expliquez comment se déroule le développement de bactéries résistantes
- Il y a toujours des bactéries résistantes dans une population
- En présence d’un antibiotique, les bactéries résistantes vont être sélectionnées et donc survivre pour éventuellement dominer dans la population, rendant ainsi l’antibiotique inefficace
Transmission verticale et horizontale de la résistance
-
Transmission verticale
- mutation
-
Transmission horizontale
- conjugaison
- transformation
Comment la résistances aux anti-microbiens peut-elle se répandre? Entre quoi?
- La résistance aux antimicrobiens peut se répandre par de multiples voies
- *directes et indirectes** entre les humains, les animaux et leur environnement
- La majorité des antibiotiques utilisés dans le monde le sont pour les animaux produits pour notre alimentation
Pression sélective et dispersion des bactéries résistantes
- (a) Un individu (humain ou animal) sous thérapie aux antibiotiques est un foyer où il y a une haute concentration d’antibiotiques (ombre rouge) et bactéries résistantes (points noirs)
- (b) Dispersion de l’antibiotique et des résistants dans l’environnement
- (c) Plusieurs individus traités en même temps
- (d) Sélection continue des bactéries résistantes pendant et après la thérapie
Éléments barrières et éléments augmentant l’échange des gènes de résistance
- Dans le sol:
- moins de mobilité
- moins de sélection
- Chez l’humain
- plus de mobilité
- plus de sélection
- Moins de 0.1% des gènes de résistances retrouvés dans les bactéries du sol se retrouvent dans les bactéries isolées chez l’humain
Décrire: Systèmes de restriction/modification
- une protection contre les gènes étrangers
- (a) Dans le génome de la bactérie, de courtes séquences d’ADN (4-8 nucléotides en palindromes) peuvent être reconnues et coupées par des enzymes de restriction
- (b) À chaque enzyme de restriction, correspond aussi une enzyme de modification qui ajoute un groupement méthyle à la séquence palindromique, la protégeant ainsi de la coupure par l’enzyme de restriction. La bactérie peut donc protéger son génome tout en pouvant détruire les génomes envahissants tels ceux des phages, plasmides et bouts de chromosomes étrangers qui ne sont pas méthylés au niveau des séquences palindromiques
Expliquez: CRISPR/Cas
- une sorte de système de mémoire immunitaire pour bactéries
- Dans le génome de la bactérie, les régions CRISPR sont composées de courtes répétitions d’ADN (diamants noirs) et d’espaceurs (boîtes de couleurs).
- Lorsqu’un nouveau phage infecte la bactérie, un nouvel espaceur dérivé du génome du phage est incorporé parmi les espaceurs existants.
- La séquence CRISPR est transcrite et traitée pour générer de courtes molécules d’ARN CRISPR.
- L’ARN CRISPR associe et guide la protéine de coupe de l’ADN bactérien (Ciseaux: protéine Cas9) à une séquence cible correspondante dans le phage envahissant.
- La protéine Cas9 coupe et détruit le génome viral envahissant.
- Mes notes:
- collection de bactériopahes
- si ADN que l’on a déjà vu, on fait le ménage; CISP/Cas coupe et se débarrasse de ce segment
Exemples de produits pharmaceutiques synthétisés par les bactéries et d’autres types de cellules
- Il y a actuellement sur le marché plusieurs produits pharmaceutiques synthétisés par les bactéries et d’autres types de cellules:
- l’hormone de croissance humaine
- l’insuline humaine
- l’alpha-1-antitrypsine humaine
- l’érythropoïétine humaine (EPO)
- la DNase humaine
- l’activateur du plasminogène humain
- le vaccin contre l’hépatite B
- des anticorps monoclonaux humanisés
- etc.
Expliquer: Extension d’amorce par la polymérase à ADN
une technique pour recopier un brin d’ADN
Expliquer: Réaction d’amplification d’ADN par la polymérase
utilisation pour le diagnostic rapide
Réaction d’amplification par la polymérase: étapes + c’est quoi?
- Production rapide de milliards de copies de molécules d’ADN et ainsi pouvoir les détecter
- Dénaturation (1er cycle) - à 95 degrés Celsius
- Appariement des amorces (1er cycle) - à 55 degrés Celsius
- Élongation (1er cycle) - à 72 degrés Celsius
- Fin du 1er cycle: 2 copies
- Dénaturation (2ème cycle) - à 95 degrés Celsius
- Appariement des amorces (2ème cycle) - à 55 degrés Celsius
- Élongation (2ème cycle) - à 72 degrés Celsius
- Fin du 2ème cycle: 4 copies
- Fin du 3ème cycle: 8 copies
- Fin du 30ème cycle: 230 = 109 copies
- Fin du 40ème cycle: 240 = 1012 copies
Usage de la polymérase en clinique / labo
- Extension d’amorce par la polymérase à ADN: une technique pour recopier un brin d’ADN
- Réaction d’amplification d’ADN par la polymérase: utilisation pour le diagnostic rapide
Utilité des Ab + comment se forme résistance?
(Campagne OMS)
- Les antibiotiques sont des médicaments utilisés pour traiter et prévenir les infections bactériennes.
- La résistance survient lorsque les bactéries évoluent en réponse à l’utilisation de ces médicaments.
Résistance: qui / quoi devient résistant?
(Campagne OMS)
- Ce sont les bactéries, et non les êtres humains ou les animaux, qui deviennent résistantes.
Conséquences de la résistance aux Ab?
(Campagne OMS)
- Les bactéries résistantes peuvent provoquer chez l’homme ou l’animal des infections plus difficiles à traiter que celles dues à des
bactéries non résistantes. - La résistance aux antibiotiques entraîne une augmentation des dépenses médicales, une prolongation des hospitalisations et une hausse de la mortalité.
Évolution de la résistance aux Ab si on continue comme cela? Stratégies pour aider la situation?
(Campagne OMS)
- Il faut d’urgence changer dans le monde entier la façon dont nous prescrivons et utilisons ces médicaments.
- Même si l’on met au point de nouveaux antibiotiques, la résistance demeurera une grave menace sans une modification des comportements.
- Cette évolution doit comporter des mesures pour réduire la propagation des infections, notamment par la vaccination, le lavage des mains, les rapports sexuels à moindre risque et une bonne hygiène alimentaire.
Ampleur du problème de la résistance aux Ab
(Campagne OMS)
- La résistance aux antibiotiques atteint désormais des niveaux dangereusement élevés dans toutes les régions du monde.
- De nouveaux mécanismes de résistance apparaissent et se propagent dans le monde entier, compromettant notre capacité à traiter les maladies infectieuses courantes.
- Pour un nombre croissant d’infections, comme la pneumonie, la tuberculose, la septicémie et la gonorrhée et les maladies d’origine alimentaire, le traitement devient plus difficile, voire impossible parfois, du fait de la perte d’efficacité des antibiotiques.
- Dans les pays où ils sont délivrés sans ordonnance pour l’homme ou l’animal, le problème de l’émergence et de la propagation des résistances est encore pire.
- De même, dans les pays dépourvus de guides thérapeutiques normalisés, les antibiotiques sont prescrits de manière excessive par les agents de santé et les vétérinaires et surconsommés par le grand public.
- Si nous ne prenons pas des mesures d’urgence, nous entrerons bientôt dans une ère postantibiotique dans laquelle des infections courantes et de petites blessures seront à nouveau mortelles.
Prévention et lutte pour la résistance aux Ab (niveau sociétal)
(Campagne OMS)
- L’usage abusif ou excessif des antibiotiques accélère le phénomène de la résistance, de même que de mauvaises pratiques de prévention et de lutte contre l’infection.
- On peut prendre des mesures à tous les niveaux de la société pour réduire l’impact et limiter la propagation des résistances.
Prévention et lutte pour la résistance aux Ab (niveau individuel)
(Campagne OMS)
• n’utiliser ces médicaments que s’ils sont prescrits par un professionnel de santé qualifié;
• ne jamais exiger d’antibiotiques si votre agent de santé vous dit que vous n’en avez pas besoin;
• toujours respecter les conseils du soignant lorsque vous utilisez des antibiotiques;
• ne jamais partager vos antibiotiques avec d’autres personnes ou utiliser les médicaments qui vous restent;
• prévenir les infections en vous lavant régulièrement les mains, en suivant les règles d’hygiène pour la préparation de la nourriture, en évitant les contacts proches avec des malades, en ayant des rapports sexuels protégés et en tenant vos vaccinations à jour;
• préparer les aliments de façon hygiénique en respectant les Cinq clés pour des aliments plus sains (les garder propres, séparer les aliments crus et cuits, bien les cuire, les conserver aliments à une
température adaptée) et choisir des aliments, notamment les produits d’élevage sans antibiotiques.
Ce que les responsables politiques peuvent faire pour aider la lutte et prévention contre la résistance aux Ab
(Campagne OMS)
- veiller à mettre en place un plan d’action national robuste pour endiguer la résistance aux antibiotiques;
- améliorer la surveillance des infections résistantes aux antibiotiques;
- renforcer les politiques, les programmes et la mise en œuvre des mesures de prévention et de lutte contre les infections;
- réglementer et favoriser l’usage rationnel et la mise à disposition de médicaments de qualité;
- diffuser les informations sur l’impact de la résistance aux antibiotiques.
Ce que les professionnels de la santé peuvent faire pour aider la lutte et prévention contre la résistance aux Ab
(Campagne OMS)
- faire de la prévention en veillant à la propreté des mains, des instruments et de leur environnement;
- ne prescrire et délivrer des antibiotiques que quand ils sont nécessaires, en application des directives en vigueur;
- signaler les infections résistantes aux antibiotiques aux équipes de surveillance;
- parler à leurs patients de la prise correcte des antibiotiques, des résistances et des dangers d’un usage abusif;
- parler à leurs patients de la prévention des infections (par exemple, par la vaccination, le lavage des mains, les rapports sexuels à moindre risque ou en se couvrant la bouche et le nez pour éternuer).
Ce que le secteur des soins de santé peut faire pour aider la lutte et prévention contre la résistance aux Ab
(Campagne OMS)
investir dans la recherche et le développement de nouveaux antibiotiques, vaccins, produits de diagnostic et autres outils.
Ce que le secteur agricole peut faire pour aider la lutte et prévention contre la résistance aux Ab
(Campagne OMS)
- ne donner des antibiotiques aux animaux que sous contrôle vétérinaire;
- ne pas utiliser les antibiotiques comme facteurs de croissance ou pour prévenir les maladies chez les animaux;
- vacciner les animaux pour réduire le besoin d’antibiotiques et utiliser des solutions de remplacement à ces médicaments s’il en existe;
- promouvoir et appliquer les bonnes pratiques à chaque étape de la production et de la transformation des aliments d’origine animale et végétale;
- augmenter la sécurité biologique dans les exploitations agricoles pour éviter les infections en améliorant l’hygiène et le bien-être des animaux.
Évolution récente de nouveaux Ab
(Campagne OMS)
- Bien que de nouveaux antibiotiques soient en cours de développement, aucun d’entre eux ne sera sans doute efficace contre les formes les plus dangereuses de bactéries résistantes aux antibiotiques.
- Compte tenu de la facilité et de la fréquence des déplacements dans le monde actuel, la résistance aux antibiotiques est un problème mondial, qui exigera des efforts de la part de tous les États et de nombreux secteurs.
Impacts de la résistance aux Ab
(Campagne OMS)
- Lorsqu’une infection ne peut plus être traitée par un antibiotique de première intention, on doit recourir à des médicaments plus coûteux. De plus, la prolongation de la maladie et du traitement, souvent dans le cadre d’une hospitalisation, accroît les dépenses de santé, ainsi que la charge financière pesant sur les familles et la société.
- La résistance aux antibiotiques compromet les acquis de la médecine moderne. En l’absence d’antibiotiques efficaces pour prévenir et traiter les infections, les transplantations d’organes, la chimiothérapie et certaines interventions chirurgicales telles que les césariennes deviendront beaucoup plus dangereuses.
Action de l’OMS pour réduire la résistance aux Ab
(Campagne OMS)
- L’OMS accorde une grande priorité à la lutte contre la résistance aux antibiotiques. Un Plan d’action mondial pour combattre la résistance aux antimicrobiens, qui inclut la résistance aux antibiotiques, a été approuvé par l’Assemblée mondiale de la Santé en mai 2015. Il vise à préserver notre capacité de prévenir et traiter les maladies infectieuses à l’aide de médicaments sûrs et efficaces.
- Ce plan d’action mondial définit 5 objectifs stratégiques:
1. améliorer la sensibilisation et la compréhension du phénomène de résistance aux antimicrobiens;
2. renforcer la surveillance et la recherche;
3. réduire l’incidence des infections;
4. optimiser l’usage des agents antimicrobiens;
5. consentir des investissements durables pour combattre la résistance aux antimicrobiens. - En septembre 2016, les Chefs d’État réunis lors de l’Assemblée générale des Nations Unies se sont engagés à adopter une approche coordonnée pour s’attaquer aux causes fondamentales de la résistance aux antimicrobiens dans plusieurs secteurs, en particulier la santé humaine, la santé animale et l’agriculture. L’OMS aide ses États Membres à élaborer leurs propres plans d’action nationaux pour lutter contre la résistance aux antimicrobiens.
Initiatives de l’OMS pour réduire la résistance aux Ab
(Campagne OMS)
-
Semaine mondiale pour un bon usage des antibiotiques
Cette semaine est organisée en novembre de chaque année, depuis 2015, sur le thème «Antibiotiques : à manipuler avec précaution». Cette campagne mondiale pluriannuelle est l’occasion d’organiser des activités chaque année plus
nombreuses. -
Système mondial de surveillance de la résistance aux antimicrobiens (GLASS)
Ce système soutenu par l’OMS facilite l’application d’une approche standardisée de la collecte, de l’analyse et de la communication des données sur la résistance aux antimicrobiens au niveau mondial, afin de soutenir la prise de décisions et de motiver les actions locales, nationales et régionales. -
Partenariat mondial pour la recherche-développement d’antibiotiques (GARDP)
Le GARDP est une initiative commune de l’OMS et de l’Initiative sur les médicaments pour les maladies négligées (DNDi) destinée à favoriser la recherche-développement dans le cadre de partenariats public-privé. D’ici à 2023, ce partenariat vise à mettre au point et à proposer jusqu’à 4 nouveaux traitements grâce à l’amélioration des antibiotiques existants et à la mise plus rapide sur le marché d’antibiotiques nouveaux. -
Groupe de coordination interorganisations sur la résistance aux antimicrobiens (IACG)
Le Secrétaire général de l’Organisation des Nations Unies a créé l’IACG en vue d’améliorer la coordination entre les organisations internationales et de garantir une action mondiale efficace pour contrer cette menace à la sécurité sanitaire. L’IACG, coprésidé par le Vice-Secrétaire général de l’ONU et par le Directeur général de l’OMS, est composée de représentants de haut niveau des institutions des Nations Unies concernées, d’autres organisations internationales et d’experts de différentes domaines.
