Cours 6 : Génétique Flashcards
Qu’est ce qu’un transfert vertical ou horizontale
Transfert vertical: entre un
« parent » et sa descendance
Transfert horizontal: entre
deux organismes distinct
Indiquez les 3 action pour informer l’information génétique chez les bactéries
1) Transformation
2) Conjugaison
3) Transduction
La transformation bactérienne est découvert par qui
Frederick Griffith (1928):
Étudie le transfert de la virulence de la bactérie pathogène
- Streptococcus pneumoniae
Quel est le principe de l’expérience de Griffith ( résumé )
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
Quels sont les types de morphologies de pneumocoques
1) Pneumocoques sauvages encapsulés ( capsule = polysaccharide) et virulents (forme S/smooth )
2) Pneumocoques mutants non capsulés et non virulents (forme R/ dentelé)
Indiquez les étapes et le déroulement de l’expérience de griffith
- 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
- 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
Suite à l’expérience de Griffith qui à confirmez que l’ADN est l’agent transformant
Avery (et Macleod et McCarthy )
Qu’est ce que Avery (et Macleod et McCarthy ) ont prouvé
- 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 en colonies lisses
=> Les protéines et les lipides n’ont aucun pouvoir de transformation - l’ADN est l’agent transformant constituait première pour la fois une preuve que la substance responsable de l’hérédité (gènes) était l’ADN ( on croyait avant que c’était la protéine )
Définissez la 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)
Qu’est ce qu’une bactérie compétente
Certaines bactéries qui ont l’aptitude d’absorber des
fragments d’ADN libre et de les incorporer dans son génome
Qu’est ce que les facteurs qui permettent à une bactérie de devenir compétente
récepteurs, nucléases, protéines liant l’ADN simple brin
Quels sont les paramètres pouvant influencer la compétence ( facteur de compétence )
- Espèce bactérienne
- Phase de croissance
- Milieux de culture
- Changement rapide de température
Donnez des exemples de bactéries compétentes
Bactéries Gram + : Streptococcus pneumoniae, Bacillus subtilis, …
Bactéries Gram- : Neisseria gonorrhoeae, Haemophilus influenzae,…
Donnez les étapes de la transformation bactérienne
a) Adsorption de l’ADN (récepteur)
b) Entrée de l’ADN (simple brin)
c) Recombinaison homologue
d) Bactérie transformée (transformant ou recombinant)
Donnez plus précisement le déroulement de la recombinaison homologue ( transformation bactérienne )
Indiquez les deux types de transformation bactérienne avec l’intégration de fragment d’ADN
Transformation stable
Transformation infructueuse
Expliquez la transformation bactérienne avec le plasmide
Tout le temps transformation stable
Donnez une application ( exemple) de la transformation bactérienne
Génie génétique
-Induction de la compétence chez E. coli (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)
Qu’est ce que la définition de clonage
De l’ADN de n’importe quelle origine peut être introduit dans des bactéries en l’insérant dans un plasmide avant transformation
Donnez une définition de la conjugaison bactérienne
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)
Comment la conjugaison bactérienne à été découverte ( par qui )
J. Lederberg et E. Tatum (1946)
Ils utilisèrent deux souches auxotrophes, présentant plusieurs exigences nutritionnelles différentes (poly-auxotrophes),
SoucheA: bio- phe-cys- thr+ leu+ thi+
Souche B: bio+ phe+ cys+ thr- leu- thi
(+ = synthèse;- = absence de synthèse)
Quels est le principe de l’expérience de Lederberg et Tatum
Ils étalèrent soit environ 108 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)
Indiquez les résultats obtenu lors 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: 101 / 108 = 10-7 = 1/10 000 000)
=> 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 probablement d’un échange de matériel génétique entre les deux souches bactériennes
Indiquez les caractéristiques essentielle de la conjugaison
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)
Indiquez l’expérience de Davis ( caractéristiques essentiel conjugaison )
Un contact physique entre les deux souches est essentiel pour produire des bactéries prototrophes (recombinants) (Expérience du tube en U)
Qu’est ce que Hayes à démontré
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 X de fertilité (F) dans les bactéries donatrices
Qu’est ce qu’un plasmide F
une petite molécule d’ADN bicaténaire circulaire de 95-100 kpb, extra ou intrachomosomique (épisome ), autoréplicable et autotransférable
Qu’est ce qu’un épisome
- Plasmide libre ou intégré au chromosome de l’hôte
- Élément génétique susceptible 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 bactéries receveuse et donneuse
Bactéries receveuses: F- (sans facteur de fertilité)
Donneuse :
1)F+ (avec un facteur de fertilité F)
2) Hfr (haute fréquence de recombinants)
3) F’
Indiquez le déroulement des bactéries donneuse 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
Expliquez la conjugaison de bactérie donneuse Hfr se déroule comment
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) X Hfr
=>Le facteur de fertilité F est intégré dans le chromosome bactérien à des sites spécifiques
Les bactéries donneuse F’ sont issus de quoi
l’excision d’un Hfr et d’ADN
chromosomique.
=> Au cours de ce processus, il arrive que le plasmide fasse une erreur d’excision et emporte une portion du chromosome. On l’appelle alors le plasmide F’ car il est génétiquement distinct du plasmide F
Que ce passe t’il lors d’une conjugaison F’ et F-
Lors d’un croissement F’ x F-, les descendants F deviennent fréquemment F+ et intègrent l’ADN excisé avec le Hfr Conjugaison avec F’= Sexduction
=>Le Facteur de fertilité F’ est sur un plasmide
Expliquez comment se déroule le transfert linéaire de l’ADN entre une bactérie donneuse et receveuse ( conjugaison)
Le chromosome circulaire (Hfr) ou le plasmide F ou 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)
Donnez 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 substances inhabituelles
V/F : les types de plasmide peuvent être conjugatifs (transférables d’une bactérie à une autre durant une conjugaison promue ou non par un autre plasmide)
Vrai
V/F : on peux utiliser la conjugaison bactérienne pour le transfert horizontale et latéral
Vrai
Nommez une application de la conjugaison bactérienne
Cartographie du chromosome bactérien à l’aide de la conjugaison bactérienne
=> Cartographie par conjugaison interrompue: unité de minute
Indiquez 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
Expliquez alors la cartographie de E.coli
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 (zéro) se situe au locus thr de la souche HfrH (Hayes) et la direction du transfert s’effectue dans le sens horaire
Qu’est ce qu’un bactériophage
*Virus de bactéries constitué d’une capside protéique contenant une molécule mono ou bicaténaire d’ADN ou d’ARN et pouvant se retrouver sous deux stades: intracellulaire et extracellulaire
=> Les phages sont des parasites intracellulaires obligatoires
Qu’est ce que les types de bactériophage
- Phage virulent
- Phage tempérés
- Prophage
Qu’est ce que les phages virulents
cycle lytique
*Les phages qui lysent (destruction) toutes les bactéries qu’ils infectent sont appelés phages virulents
Donnez des exemples de phages virulents
Ex.: phages de la série T
Qu’est ce que les phages tempérés
cycle lytique ou cycle lysogénique
* Le phage tempéré peut se comporter comme un phage virulent et suivre le cycle lytique ou demeurer à l’état latent dans une bactérie hôte (cycle lysogénique)
Donnez des exemples de phages tempéré
Ex.: P1 tempéré, P22 tempéré, lambda tempéré
Qu’est ce qu’un prophage
*Forme latente du génome
viral qui réside dans l’hôte sans le détruire
Donnez un exemple de prophage
Ex.: Prophage lambda de E. coli- =>L’ADN du phage lambda s’intègre par recombinaison dans un site spécifique du chromosome d’ E. coli et y demeure dans un état passif (prophage)
Qu’est ce qu’une bactérie lysogène
*Bactéries qui possèdent et transmettent à leur descendance le pouvoir de produire des phages en absence d’infection (elles possèdent l’ADN du phage) Ex.: E. coli (lambda), E. coli (P1)
Donnez l’action des bactériophage dans un milieu solide vs liquide
Solide => création de phage
Liquide => réduction de la densité cellulaire
Quel est de la transduction bactérienne
Transfert génétique au cours duquel un ou plusieurs gènes bactériens sont transmis d’une bactérie donneuse à une bactérie receveuse par l’intermédiaire d’un bactériophage transducteur nqui agit comme vecteur
Il existe deux types de transduction
généralisée ou spécialisée
V/F : La transduction bactérienne se déroule dans un transfert génétique horizontal et latéral
Vrai
Qu’est ce que la transduction généralisé
Transduction dans laquelle les phages tempérés ou virulents transportent un exogénote bactérien qui peut correspondre à n’importe quel fragment du chromosome de la bactérie donneuse.
Ex.: P1 / E. coli, P22 / S. Typhimurium
Quels sont les deux grandes étapes de la cinétique de la transduction généralisé
- Transfert de marqueurs génétiques de la donneuse à la receveuse par l’entremise d’un vecteur phagique
- Recombinaison de ces marqueurs au génome de la bactérie receveuse
Donnez les deux première étape de la cinétique de la transduction généralisé ( plus précisément )
1) Infection phagique des bactéries donneuses
2) Erreur lors de l’assemblage des phages (encapsidation)
- Lors de l’encapsidation du génome phagique, un court fragment d’ADN bactérien peut être incorporé (encapsidé) par erreur et au hasard dans la tête phagique, soit la formation d’un phage transducteur
Quel est la troisième étape de la cinétique de la transduction généralisé (+ précisément )
3) Lyse des bactéries donneuses et libération de phages normaux et transducteurs
-La très grande majorité (>99%) des phages produits sont normaux tandis qu’une minorité possèdent seulement de l’ADN bactérien dans leur capside (Phage transducteurs)
Quel est la quatrième étape de la cinétique de la transduction généralisé (+ précisément )
4) Infections des bactéries réceptrices par les phages normaux et transducteurs
-L’infection d’une bactérie par un phage transducteur (incapable de lyser la bactérie) produira un transductant (après intégration de l’ADN par recombinaison dans le génome de la bactérie réceptrice)
V/F : Les phages transducteurs contiennent de l’ADN viral
FAUXXXX**
Qu’est ce que la transduction spécialisé
- Transduction dans laquelle un phage tempéré, défectif pour une partie de son information génétique, a inséré, de manière stable dans son génome, un fragment d’ADN de la bactérie donneuse correspondant à quelques gènes bactériens spécifiques
Ex.: lambda / E. coli, φ80 / E. col
Donnez la première étape de la cinétique de la transduction spécialisé
1) Libération du prophage du chromosome d’une bactérie sauvage lysogène donneuse
- Sous certaines conditions de culture (ex.: irradiation aux ultraviolets), le prophage devient susceptible à son excision du chromosome bactérien
Donnez la deuxième étape de la cinétique de la transduction spécialisé
2) Erreur d’excision du prophage
-À l’aide d’enzymes phagiques spécifiques, il y a excision normale du prophage produisant ainsi un génome phagique et un génome bactérien intact
- Avec une fréquence très faible (10-6 à 10-7), il peut se produire une erreur d’excision suite à des clivages incorrects. Cette erreur d’excision produit des fragments hybrides d’ADN (ADN phagique +ADN bactérien)
Après l’étape 2 de la cinétique de la transduction spécialisé que se passe t’il
- Puisque le prophage lambda s’intègre dans le chromosome bactérien entre les gènes bactériens gal et bio, certains phages transducteurs contenant gal [phage lambda défectif gal] ou bio [phage lambda défectif bio] peuvent être produits suite aux erreurs d’excision, d’où la transduction spécialisée
Donnez la troisième étape de la cinétique de la transduction spécialisé
3)Lyse des bactéries donneuses et libération des phages normaux et des phages défectifs
La majorité des phages libérés sont normaux tandis qu’une faible proportion sont transducteurs (fréquence de phages lambda défectifs: 10-6 à 10-7)
Donnez la quatrième et cinquième étape de la cinétique de la transduction spécialisé
4) Infection de bactéries receveuses par des phages normaux/défectifs
5) Recombinaison homologue de l’ADN transduit au génome de la bactérie receveuse (transductant )
Résumé les échanges d’information génétique chez les bactéries
1) Transformation
- Streptocoque: R à S (non virulent à virulent) (Griffith)
- ADN est l’agent transformant (Avery)
- Compétence naturelle ou induite
2) Conjugaison
- Auxotrophe à prototrophe (Lederberg et Tatum)
- Contact physique (pilus) , facteur de fertilité (F), transfert linéaire
- Plasmide (F, R, Col …) , Hfr, F+, F-, F’(sexduction); cartographie
3) Transduction
- Bactériophage (virulent ou tempéré)
- Généralisée ou spécialisée
