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…