Génétique bactérienne et résistance aux antibiotiques Flashcards
Quels sont les 3 modes de résistance aux antibiotiques?
- Altération de la perméabilité
- Modification ou destruction de l’antibiotique
- Modification ou changement de la cible
Schématiser la résistance aux antibiotiques par l’altération de la perméabilité
Schématiser la résistance aux antibiotiques par la modification ou destruction de l’antibiotique
Schématiser la résistance aux antibiotiques par la modification ou le changement de la cible
Donner des médicaments et dire sur quelle partie de la cellule la résistance s’effectue
Donner différents antibiotiques dépendemment s’ils agissent sur P.aeruginosa, E.coli ou S.aureus
Quel est l’impact de la taille du génome d’une bactérie sur sa reproduction?
Un plus petit génome force la bactérie à dépendre plus des facteurs de l’hôte pour sa reproduction
Qu’est-ce qu’un nucléoïde?
C’est la structure qui assure un empaquetage compact du matériel génétique de la bactérie
Donner 4 exemples de la tailles des chromosomes bactériens
Qu’est-ce qu’un plasmide?
C’est un élément plasmique extra chromosomique capable de se répliquer de façon indépendante par rapport au chromosome principal
Il s’agit généralement de molécules circulaires bihélicales
Quels sont les 3 rôles des plasmides?
Ne codent pas pour des fonctions essentielles à la cellule. Cependant, ils peuvent porter de l’information pouvant procurer un avantage unique à la bactérie hôte
- Résistance aux antibiotiques
- Capacité méatbolique supplémentaire
- Facteur favorisant l’infection
Comment est la division des bactéries?
Elle se fait par fission binaire.
Il y a répartition égale des copies du chromosome entre les cellules filles, mais pas toutjours équitable pour le ou les plasmides
L’ADN étant le support de l’information génétique, la cellule doit pouvoir le répliquer avec une très haute précision
* Le temps de génération d’E. coli est d’environ vingt minutes dans des conditions optimales.*
Comemnt sont régulés les mécanismes de base de la bactérie?
Afin de minimiser ses dépenses énergétiques, la bactérie n’active un système que si elle en a besoin.
Ainsi, les bactéries évitent de synthétiser les enzymes d’un sentier métabolique en absence du substrat mais elles sont toujours prêtes à produire ces enzymes si le substrat apparaît dans l’environnement.
Quels sont le 3 types de régulation des gènes d’une bactéries, et quels sont leur sous-types respectifs?
Décrire la régulation du gène tetB
Le gène tetB permet aux bactéries de résister à la tétracycline. Il est sous le contrôle du gène répresseur tetR.
à
*Notez que le gène tetB est précédé d’un promoteur identifié par (P) et que le gène tetR situé sur l’autre brin d’ADN (brin complémentaire, donc dans la direction opposée à tetB), est lui aussi précédé d’un promoteur. *
En absence de trétracycline, la protéine du répresseur (R) est produite et vient bloquer le promoteur de tetB, ainsi que son propre promoteur (pour s’autoréguler), ce qui a pour effet d’empêcher la transcription des deux gènes.
En présence de tétracycline, cet antibiotique vient se complexer à la protéine du répresseur la rendant ainsi incapable de bloquer le promoteur de tetB, ce qui a pour effet de permettre la transcription et ultimement la traduction qui permettra la production de la protéine TetB (une pompe à efflux) responsable de la résistance à la tétracycline.
Quelles sont les 3 caractéristiques de la régulation d’une gène de résistance des bactéries?
- Souvent, les bactéries ne produisent certaines protéines que lorsqu’elles en ont besoin (économie d’énergie).
- La régulation (et l’autorégulation) 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
Donner 5 stratégies développées par les bactéries pour contrôler l’activation-inactivation de leurs gènes
- La régulation transcriptionnelle
- Le regroupement de gènes adjacents dans un opéron
- Le contrôle de plusieurs gènes son contigus dans un régulon (même protéine régulatrice)
- Le contrôle de plusieurs gènes non contigus dans un stimulon (même stimulus)
- La régulation au niveau traductionnel
Quels sont les 2 types de contrôle de la régulation transcriptionnelle&
- Contrôle négatif (répresseur; inductible ou répressible)
- Contrôle positif (activateur; inductible ou répressible)
Qu’est-ce qu’un opérateur?
C’est une séquence d’ADN adjacente à un gène et permettant à une protéine régulatrice (qui sert de répresseur/activateur) de contrôler la transcription de ce gène (ou d’un groupe de gènes consécutifs).
Qu’est-ce qu’un promoteur?
C’est une séquence d’ADN située en amont d’un gène et qui permet la transcription de ce gène en ARNm. Cette séquence est reconnue par l’ARN polymérase et elle est requise pour amorcer la transcription du gène (ou d’un groupe de gènes consécutifs).
Quel est le lien entre promoteur et opérateur?
Promoteur + Opérateur = Pénis (ou protéine, selon ton humeur jugag)
Qu’est-ce qu’un répresseur?
C’est une 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)
Qu’est-ce qu’un activateur
C’est une 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 qu’une mutation
C’est une modification de la séquence des nucléotides de l’ADN. Cette modification sera ensuite transmise à la cellule fille.
Quels sont les 2 types de mutations?
- Mutation spontanée
- Mutation induite
Décrire les mutations spontanées
Elles peuvent être causées par l’action des radiations naturelles (rayons cosmiques) ou encore être le résultat d’erreurs survenues lors de la réplication.
Ces erreurs sont peu fréquentes; 10-7 à 10-11 par paire de base durant une ronde de réplication bactérienne.
Décrire les mutations induites
Les mutations induites peuvent survenir à des fréquences beaucoup plus élevées que les mutations spontanées. Elles sont causées par une variété d’agents physiques, chimiques et biologiques (agents mutagènes).
De quelles natures peuvent être les altérations de l’ADN causées par les mutations? (2)
- Délétions ou insertions de nucléotides
- Substitution de nucléotides
Quels sont les trois types de substitutions de nucléotides?
- Silencieuse
- Mauvais sens
- Non-sens
Qu’est-ce qu’un phénotype sélectionnable?
C’est une propriété qui permet aux mutants sélectionnables d’avoir un avantage sur les autres bactéries dans un environnement ayant des conditions dites sélectives.
C’est le cas des mutants présentant un phénotype de résistance aux antibiotiques
Dans une population bactérienne exposée à une concentration d’antibiotique telle qu’elle exerce une pression sélective, les mutants résistants pourront croître plus rapidement que les parents sensibles et bientôt les remplacer pour former la majorité de la population
Vrai ou faux?
La pression sélective crée la mutation
Faux
La mutation est survenue au hasard et elle existait déjà avant que la pression sélective ne s’exerce
QUels sont les 5 groupes de systèmes de réparation pour l’ADN bactérien?
- Réparation directe de l’ADN
- Réparation par excision
- Réparation par recombinaison
- Réponse SOS (peut stimuler le tranfert de gènes)
- Réparation sujette à erreur (peut induire des mutations)
* L’action de certains antibiotiques peut activer les systèmes de réparation *
Quels sont les 3 mécanismes permettant aux bactéries de s’échanger de l’information génétique entre les cellules (transfert horizontal)?
- Transformation
- Conjugaison
- Transduction
Qu’est ce qu’une « compétence »?
C’est la capacité qu’on certaine cellules à être transformées par de l’ADN externe
Cette compétence peut être acquise par l’exposition à des agents chimiques (CaCl2) ou physiques (décharge électrique) ou chez certaines espèces, elle est naturelle. (Bacillus sp., Haemophilus influenzae , Neisseria sp. (gonocoque, méningocoque), Streptococcus pneumoniae (pneumocoque))
Décrire le mécanisme de transformation lors de l’échange de gènes entre bactéries
Les espèces bactériennes peuvent acquérir de nouvelles propriétés telles la résistance à un antibiotique ou un facteur permettant une infection plus virulente, par simple contact avec l’ADN provenant de bactéries mortes.
La transformation est beaucoup plus efficace entre bactéries d’une même espèce qu’entre bactéries d’espèces différentes
Décrire la conjugaison dans l’échange de gènes chez les bactéries
C’est l’échange de matériel génétique qui ressemble le plus à un échange de type sexuel chez les bactéries.
La conjugaison requiert des contacts cellule-cellule et l’échange de matériel génétique est toujours unidirectionnel passant d’une cellule “mâle” à une cellule “femelle”.
En général, les gènes nécessaires à cet échange sont codés par de gros plasmides appelés plasmides conjugatifs. Le plus connu de ces plasmides est le facteur de fertilité F de E. coli.
Donner un exemple de plasmides conjugatifs
Les plasmides conjugatifs de type R (résistance aux antibiotiques) ont été observés tant chez les bactéries à Gram négatif que chez les bactéries à Gram positif tels Streptococcus et Clostridium. Par contre, la conjugaison chez ces dernières bactéries utilise un mécanisme distinct du pili sexuel afin d’assurer le « rapprochement » entre les cellules bactériennes donatrice et réceptrice.
Qu’est ce que le mécanisme de mobilisation?
Certains plasmides non conjugatifs peuvent être transférés en même temps que le plasmide conjugatif
Dcérire la transduction lors de l’échange de gènes chez les bactéries
Le transfert de gènes par transduction est médié par les bactériophages.
Ces virus parasites uniquement des bactéries et utilisent la machinerie cellulaire de leur hôte pour faire reproduire tant leur enveloppe protéique (capside) que leur matériel génétique (ADN ou ARN du phage).
Quels sont les 3 types de cycles de vie des bactériophages?
- Lytiques
- Lysogéniques
- Chroniques
Décrire le cycle lysogénique d’un bactériophage lambda
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.
En A, un événement vient rompre le cycle lysogénique en permettant à l’ADN du phage de s’exciser du chromosome de l’hôte.
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.
Comparer la transduction spécialisée à la transduction généralisée
Dans la transduction spécialisée (A)un génome hybride phage-bactérie est créé quand le génome du prophage (trait plein) est improprement excisé du génome de l’hôte (trait ouvert) puis empaqueté à l’intérieur du phage.
La transduction généralisée (B) est le résultat de l’empaquetage accidentel de fragments de l’ADN de l’hôte (trait ouvert) à l’intérieur d’une capside de phage.
Qu’est-ce que phage virulent ou phage strictement lytique?
C’est un phage uniquement capable d’un cycle de croissance lytique (le cycle lytique entraîne la mort des cellules bactériennes)
Qu’est-ce qu’un phage lysogène ou phage tempéré?
C’est un bactériophage capable de lysiogénie. Il est capable d’entrer dans la cellule sans la détruire et d’intégrer son matériel génétique dans le génome bactérien où il sera répliqué comme une partie intégrante du chromosome (cycle lysogénique)
Qu’est-ce qu’un phage chronique?
C’est un bactériophage capable de sortir de la cellule bactérienne sans la lyser.
Définir la tranduction spécialisée
Dans la transduction spécialisée un génome hybride phage-bactérie est créé quand le génome du prophage est improprement excisé du génome de l’hôte.
C’est un phénomène rare avec une fréquence de 1 x 10-6-10-7.
Par contre, ces bactériophages hybrides peuvent se propager.
Définir la tranduction généralisée
La transduction généralisée est le résultat de l’empaquetage accidentel de fragments de l’ADN de l’hôte à l’intérieur d’une capside de phage. Ce type de phage ne peut se propager suite à l’infection initiale, car l’information pour synthétiser les nouvelles capsides est absente.
Nommer 5 gènes tranférés par transduction
- la toxine de Corynebacterium diphteriae
- l’entérotoxine de certaines souches de E. coli
- la toxine du streptocoque (S. pyogenes) responsable de la scarlatine
- certaines toxines de Clostridium botulinum
- certains gènes de résistance aux bêta-lactamines chez les Pseudomonas
Décrire la transposition de l’échange de gènes chez les bactéries
La transposition implique le mouvement de segments d’ADN à l’intérieur d’une même cellule. Elle requière donc une certaine proximité physique entre les endoits où le tranfert a lieu. Cependant, ces mouvements peuvent s’opérer entre différents éléments génétiques susceptibles d’être présents simultanément dans une même cellule
Quelles sont les 3 classes de transposons
- Séquences d’insertion (IS)
- Transposons complexes (composites avec IS + autres gènes)
- Phages transposables
Quel est le rôle des transposons complexes?
Ils 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
Qu’est-ce que les intégrons
Ce sont des 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.
Ces intégrons peuvent se retrouver à l’intérieur de transposons complexes ainsi que sur des plasmides.
Qu’est-ce que le système de restriction-modification de classe II?
C’est un système qui protège les bactéries contre l’invasion d’ADNs étrangers. Cela permet aux bactéries de conserver leur spécifité génétique
Quel est le rôle de la nucléase de restriction
Elle détruit l’ADN étranger non méthylé, restreignant ainsi l’entrée de matériel génétique nouveau
Quel système de restriction est encore plus spécifique que celui de restriction-modification?
CRISPR/cas
Quel est le rôle du systèmes CRISPR
Lorsqu’un nouveau phage infecte une bactérie, il incorpore une courte séquence dérivée du génome du phage, conservant ainsi une « mémoire » spécifique des infections passées.
Agissant un peu à la manière d’un « système immunitaire » bactérien, les séquences CRISPR sont transcrites et traitées pour générer de courtes molécules d’ARN CRISPR qui patrouillent l’intérieur de la bactérie à la recherche de séquence de phages qui pourraient infecter la bactérie. Si l’ARN CRISPR reconnait une séquence d’envahisseur, il guide la protéine Cas qui sert à couper l’ADN étranger, prévenant ainsi l’infection de la bactérie par le phage.
Quel est le rôle de la flore bactérienne?
Elle remplie des fonctions essentielles particulièrement pour la digestion mais aussi au niveau du système immunitaire par exemple, en stimulant la réponse de l’hôte ou tout simplement en occupant une niche écologique qui autrement pourrait être envahie par des espèces pathogènes
Quele est l’effet de l’administration de médicaments antibactériens sur la flore bactérienne?
Cela perturbe l’équilibre de cette flore pouvant entraîner des désordres passagers et même parfois des pathologies très importantes.
L’administration répétée d’antibiotiques favorise la sélection de souches résistantes, non seulement à l’intérieur d’un patient, mais aussi dans son environnement.
En ajoutant à cela l’effet des antibiotiques utilisés dans l’alimentation animale et le grand nombre d’individus traités, on réalise que les antibiotiques sont des facteurs non négligeables influençant la nature de l’écosystème microbien.
Donner 8 exemples de produits pharmaceutiques synthétisés par des méthodes de l’ADN recombiné à l’aide d’autres microorganismes, ainsi qu’avec des cellules eucaryotes plus complexes
- l’hormone de croissance humaine
- l’insuline humaine
- l’alpha-1-antitrypsine humaine
- l’érythropoïétine humaine
- la DNase humaine
- l’activateur du plasminogène humain
- le vaccin contre l’hépatite B
- des anticorps monoclonaux humanisés
Qu’est-ce que le diagnostic par PCR?
L’identification d’une bactérie prend, en général, entre 2 et 3 jours avec les techniques basées sur les critères morphologiques, biochimiques et métaboliques couramment utilisés en laboratoire.
Avec les technologies génétiques comme l’amplification en chaîne par la polymérase (PCR), on prévoit que d’ici quelques années, l’identification des bactéries et de leurs gènes de résistance ne prendra que quelques heures, voir même seulement une heure.
Schématiser une extension d’amorce
Schématiser la réaction d’amplification par la polymérase (PCR)
