Cours 6 : génétique bactérienne Flashcards
Qu’est-ce qu’un transfert vertical ?
Transfert entre un parent et sa descendance
Qu’est-ce qu’un transfert horizontal?
Transfert entre deux organismes distincts
Qu’a fait Frederick Griffith ?
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
Quels sont les deux types de pneumocoques ?
- Pneumocoques sauvages encapsulés et virulents (forme S)
- Pneumocoques mutants non capsulés et non virulents (forme R)
Caractéristique des pneumocoques sauvages (s)
Les pneumocoques 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)
Caractéristique des penumocoques mutant (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)
Expérience de Griffith
Comment se fait la 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.
Quel est l’agent transformant dans l’expérience de Griffith ?
L’ADN
Oswald Avery et les autres ont démontré quoi?
Ils 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 quoi?
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.
Quelle est la définition 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)
Quels sont les caractéristique de la transformation bactérienne ?
La compétence bactérienne : Aptitude de certaines bactéries à absorber des fragments d’ADN libre et de les incorporer dans son génome.
Quels sont quelques exemples de facteurs de compétences ?
récepteurs, nucléases, protéines liant l’ADN simple brin
Quels sont quelques exemples de paramètre pouvant influencer la compétence ?
- Espèce bactérienne
- Phase de croissance
- Milieux de culture
- Changement rapide de température
Quels sont quelques exemples de bactéries compétentes ?
Bactéries Gram + : Streptococcus pneumoniae, Bacillus subtilis, …
Bactéries Gram - : Neisseria gonorrhoeae, Haemophilus influenzae, …
Quels sont les quatre (4) étapes de la transformation bactérienne ?
1- Adsorption de l’ADN (récepteur)
2- Entrée de l’ADN (simple brin)
3 -Recombinaison homologue
4- Bactérie transformée (transformant ou recombinant
Quels sont les deux (2) possibilités lors de l’intégration de fragments d’ADN dans une bactérie ?
- Dégradation de l’ADN (transformation sans succès)
- Intégration de l’ADN
(Transformation stable)
Quel est la possibilité lors de la transformation d’ADN par un plasmide ?
Intégration de l’ADN
Quels sont les deux (2) types de bactéries nécessaires pour la transformation bactérienne?
- Une cellule donneuse
- Une cellule receveuse
Comment forcer une transformation bactérienne (sur une bactérie non transformable) ?
- Induction de la compétence chez une bactérie naturellement non transformable par traitement au chlorure de calcium [CaCl2] et d’un choc thermique.
Ensuite :
-Entrée forcée par la déstabilisation de la paroi par un choc électrique
(électroporation)
Comment peut-on faire du clonage grâce à la transformation bactérienne ?
l’ADN de n’importe quelle origine peut être introduit dans des 13
bactéries en l’insérant dans un plasmide avant transformation
Qui a découvert la conjugaison bactérienne ?
J. Lederberg et E. Tatum
Comment ont-ils découvert la conjugaison bactérienne ?
Ils utilisèrent deux souches auxotrophes, présentant plusieurs exigences nutritionnelles différentes (poly-auxotrophes)
Souche A : bio- phe- cys- thr+ leu+ thi+
Souche B : bio+ phe+ cys+ thr- leu- thi-
où + = synthèse et - = absence de synthèse
Quels sont les résultats de l’expérience de J. Lederberg et E. Tatum ?
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) (ils sont devenues prototrophes)
Quelles sont les caractéristiques essentielles de la conjugaison bactérienne ? (3)
- Nécessite un contact physique entre les bactéries (B. Davis 1950)
- Présence d’un facteur de fertilité (F) dans les bactéries donneuses (W. Hayes 1952)
- Transfert linéaire de l’ADN (plasmide ou chromosome) de la bactérie donneuse dans la bactérie receveuse F- (E. Wollman et F. Jacob 1957)
Comment se fait le contact physique entre la bactérie donneuse et celle receveuse ?
Par le pilus (ils ont du sexe - Caroline)
Qu’est-ce qu’un facteur de fertilité (F) dans les bactéries donneuses ?
L’hyppthèse que les bactéries donneuses ont un facteur qu’elles peuvent partager au bactérie receveuse F-. F+ donne à F-.
Où se situe le facteur de fertilité F pour les bactérie F+ ?
Sur un plasmide
Qu’est-ce qu’une bactérie donneuse Hfr ? (Haute Fréquence de Recombinaison)
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)
Où se retrouve les gènes de la bactéries donneuse Hfr dans la bactérie receveuse F- ?
Les gènes se retrouvent dans le chromosomes bactérien à des sites spécifiques (les gènes se sont intégrés au chromosomes)
Vrai ou Faux : Les bactéries donneuses Hfr transforme les bactéries F- en F+ ?
Faux : Hfr x F- = recombinant bactérien
Qu’est-ce qu’une bactérie donneuse F’ ?
F’ est issu de l’excision d’un Hfr et d’ADN chromosomique.
Qu’est-ce qu’une excisison 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.
(il donne le plasmide + une partie du chromosome) -> génétiquement différent du plasmide
Que se passe-t’il lors d’un croisement F’xF- ?
Les descendants F- deviennent fréquemment F+ et intègrent l’ADN excisé avec le Hfr
Comment appelle t’on la conjugaison avec un F’ ?
La sexduction
Où se situe le facteur de fertilité de F’?
Sur un plasmide
Résumé des conjugaisons :
A = F+ [plasmide]
B = Hfr [chromosome]
C = F’ (sexduction) [plasmide + partie du chromosome]
Qu’est-ce que le transfert linéaire de l’ADN ?
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).
Quelle est la structure générale du plasmide F ?
Le plasmide F est une petite molécule d’ADN bicaténaire circulaire de 95-100 kpb,
extra ou intrachomosomique (épisome), autoréplicable et autotransférable.
Que veut dire Épisome lorsqu’on parle du plasmide F ?
- Plasmide libre (F+) ou intégré au chromosome de l’hôte (Hfr) et 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+)
Quelles sont les principaux types de plasmides ? (6)
- 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,… (pathogène)
- Production d’antibiotique (Streptomycine)
- Plasmide métabolique: dégradation de substances inhabituelles,…
Est-ce que les principaux types de plasmides peuvent être conjugatifs ? (transférable d’une bactérie à une autre durant une conjugaison avec ou sans plasmide)
Oui
Donne moi la 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)
Quel est le principe de la méthode de cartographie du chromosome bactérien à l’aide de la conjugaison bactérienne ?
- 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)
Est-ce que la vitesse de transfert de l’ADN est constante ? Qu’est-ce que cela permet?
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.
Qu’est-ce qu’un(e) 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
Quels sont les deux types de phages ?
A) Phage virulent : cycle lytique
B) Phages tempérés : cycle lytique oy cycle lysogénique
Décris moi un phage qui a un cycle lytique :
Les phages qui lysent (destruction) toutes les bactéries qu’ils infectent sont appelés phages virulents Ex.: phages de la série T
Décris moi un phage qui a un cycle lysogénique
(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)
Qu’est-ce que le prophage ?
Forme latente du génome viral qui réside dans l’hôte sans le détruire 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)*
Décris moi 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),
Dans quel milieu les bactériophages ont une densité cellulaire plus élevée ?
Dans les milieux liquides : Forte densité cellulaire
(Milique solide : densité cellulaire réduite)
Qu’est-ce que 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 qui agit comme vecteur en transportant une portion du chromosome bactérien
Dis moi les deux types de transduction.
A) Généralisé
B) Spécialisé
Décris moi les grande étapes de la transduction généralisée
Phage tempéré ou virulent transportent un exogénote bactérien.
1) = transfert de marqueur génétique de la donneusse à rec. par vecteur pharique.
2) = recombinaison des marqueurs au génome de la bact rec.
Décris moi la cinétique de la transduction généralisée (4)
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
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) (ADN bactérien)
!Les phages transducteurs ne contiennent pas d’ADN viral !
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)
Décris moi la transduction spécialisée
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
Dis moi la cinétique de la transducton spécialisé (5)
1) Libération du prophage du chromosome d’une bactérie sauvage lysogène donneuseé
Sous certaines conditions de culture (ex.: irradiation aux ultraviolets), le prophage devient susceptible à son excision du chromosome bactérien
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 phagique + bactérien
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)
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 des trois méthodes de transfert d’ADN d’une cellule bactérienne donneuse à une receveuse
1- Transformation
2- Transduction
3- Conjugaison (F+ et Hfr)
