Génétiques des microorganismes Flashcards
La médecine du futur tissée
dans l’ADN (3 aspects)
- Résistance bactérienne aux antibiotiques
- Dépistage du cancer par le microbiome
- La thérapie génique grâce aux outils
bactériens
Challenge antibiotique pour 2050
trouver des antibiotique fonctionnels et non-toxique
Colonnie résistante
Dans un pétri, les petites colonnes autour du Rx sont résistantes
Phénomène d’adaptation des bactéries
+ un pays donne de l’antibiotique, plus il y a de résistances
les bactéries s’adaptent
La résistance aux antibiotiques existe depuis des
millénaires et +
- Permafrost d’environ
30 000 ans testé pour la
présence de gènes de
résistances aux
antibiotiques - Les gènes conférant la
résistance à la pénicilline,
la tétracycline et la
vancomycine étaient déjà
présents
Corrélation inverse entre consommation
d’antibiotiques et sensibilité aux antibiotiques
Moins on donne d’antibiotique, moins la bactérie est résistante et donc sensible
Anthrax Israel
Définition microbiome
collection of
microorganisms living in a specific
environment
*Dans utérus il y en pas!
*bébé naissance confronte plrs microbiote
Où on a le plus de microbiome dans corps humain
Dans l’intestin, car lorsqu’on mange, on fait entrer des bactéries
Il existe des bonne bactéries! Mais il faut un système immunitaire mature!
Décrit le microbiome humain
- 1013 Human cells
- 1014 bacterial cells
- 1 human gene for
100 bacterial genes - The human gastro-intestinal tract
- Mostly commensal bacteria
- Non-pathogenic beneficial bacteria
Donc si on a un déblaiement du microbiote intestinal=c bad
90% of cells in the
Human body are
microbial cells
Cancer du colon généralités
Third most diagnosed cancer worldwide
Second most deadly cancer worldwide
Asymptomatic donc difficile à trouver
Les espèces bactériennes changent durant l’évolution du cancer du colon
début: Driver bacteria
fin: passenger bactéria
Distinction bactérienne colon en santé versus en forme cancéreuse
Dans le cancer colorectal, qu’est ce que les bactéries peuvent induire
Tumourigenesis or create pro-
inflammatory conditions
ex: E coli libère toxines dans collonocite et mute l’ADN et empêche le bris des liaison covalence de l’ADN et il ne se réplique pu—»Cancer
CANCER ET BACTÉRIES généralités (chlamydia et helicobacter pylori
Les femmes infectées par Chlamydia ont 6,5 fois
plus de risques de développer un cancer du col de
l’utérus que les femmes non porteuses
En 2005, une bactérie vaut le Nobel de médecine à
deux Australiens qui ont découvert que Helicobacter
pylori était responsable des gastrites et ulcères de
l’estomac
Si trop longtemps: provoque cancer mais traite avec antibiotique pour éviter cancer
H pylori induit une cascade oncogénique
- La protéine CagA est
injectée dans la cellule
gastrique et active EGFR
(epidermal growth factor) - (1) L’accumulation de B-
catenine stimule la
transcription de gènes
favorisant la carcinogénèse - (2) L’arrêt de l’apoptose
(oncoprotéine bactérienne) - (3) Diminution de la fonction
protectrice de l’épithélium - (4) Augmentation de la
prolifération cellulaire
Génétique bactérienne: Informations générales sur les bactéries
- Pas de noyau, procaryotes
(« pro » avant et « caryon » noyau) - Un seul chromosome (haploïde)
Entre 1 000 000 et 4 500 000 paires de bases
Contient entre 800 et 4300 gènes
0.1% du génome humain - Prototrophe: peut croître sur milieu qui ne contient
que le minimum nécessaire de nutriments:
Carbone: source dénergie
Azote: utilisée pour la synthèse dacides aminées
Sels minéraux (soufre, phosphore, fer, magnésium)
Nomenclature des gènes (lac his Pol et rec)
lac : gène impliqué dans le métabolisme du lactose
his : métabolisme de l’histidine
pol : implication dans la réplication de l’ADN (polymérase ADN)
rec : implication dans la recombinaison
Si plusieurs gènes sont impliqués dans la même fonction,
ils seront suivis d’une lettre majuscule
Nomenclature des gènes ARN (hisBHAFI )
biosynthèse de l’histidine
La recombinaison est parfois
essentielle pour garder l’information ÉCHANGE GÉNÉTIQUE
Recombinaison entre une
molécule linéaire et une
circulaires:
- Transfère gêne à bactérie formant diploïde récipient
- 2 crossovers sont ajoutés pour introduire une partie du chromosome de la cellule donneuse Le fragment initial est détruit
deux
crossovers
sont nécessaires!
Échange génétique avec 1 crossover (un bout du chromosome donneur dans plasmide receveur)
- Gêne transféré produit un récipient partiellement diploïde
- Coupe le chromosome et il deviens linéaire et meurt
Recombinaison entre deux
molécules circulaires (2 PLASMIDES): un seul
crossover est nécessaire
- Plasmide donneur interagit avec le plasmide de la cellule hote
- Recombinaison
- Intégration
Dire les 3 types d’échanges génétiques
Transformation: uptake free DNA (on fait entrer ADN dans cell receptrice)
Transduction: transfert direct ADN d’un donneur à receveur
Conjugaison: transfert ADN avec bactériophage
Transformation chimique (en laboratoire)
- Choc chimique ou
électrique pour faire enter plasmide gêne de résistance
2.Réplication du plasmide
Indépendante du chromosome
3.Souche résistante à
l`ampicilline et tétracycline
Transformation naturelle
Passe de db à sb
RecA: complexe stabilisant
1.DNA binding receptor lie ADN double brin . Un brin est dégradé et l’autre brin sera stabilisé par RecA
2. L’ADN sb sera intégré dans le chromosome de la bactérie produisant ADN heteroduplex AVEC LES 2 ALLÈLES
a+ du brin de l’ADN qu’on introduit (sb) sur a- (la partie sb du chromosome)
Découverte de la transformation avec Streptococcus pneumoniae
Pathogène de l’humain et la souris
Cause de certaines infections telles pneumonie, sinusite, otite,
méningite, osteomyélite, endocardite, péritonite et autres
Souche non-virulente combinée avec souche virulente heat-killed
Il y a eu transformation
La conjugaison bactérienne
Synonyme: plasmide R (Résistance) ou facteur F (Fertilité)
F+ pilus lie avec un channel de conjugaison bactérie F-
utilisé chez plantes: une partie du chromosome bactérien s’introduit dans le génome de la plante à un endroit précis
Mène à plante modifié génétiquement en jouant avec plasmide
Étape conjugaison
- Le pili de F fait contact avec bactérie F- et l’amène vers elle
2.Conjugation bridge
3.One strand de F entre dans F- (Réplication de F se fait dans les 2 cellules, car la donneuse viens de la donner) - 2 F+ bacteria!
Les trois types de cellules
F-: juste chromosome initial
F+: chromosome initial + Autonomus F factor
Hfr: Chromosome avec un facteur F intégré dans chromosome
Échange génétique par transduction phagique et les 2 types de cycle
Transfert d’ADN phagique à une cellule bactérienne
cycle Lytique: bacteriophage transfert ADN–»Hfr—»Réplication abondante—»prends contrôle cell—»création de nouveaux phages—» phage vont infecter d’autres cell—»ainsi de suite
Cycle lysogénique: Hfr—»réplication du HFr—»division en 2 cellules —-» ainsi de suite
Vibrio cholerae (transduction phagique)
- Bactérie causant le
choléra - La bactérie ne contient
pas l’information
génétique nécessaire
pour la virulence - La toxine rendant la
bactérie virulente provient
d’un phage tempéré
Infection par un bactériophage et
résistance de la cellule procaryote
- Lors d’une
infection, la
majorité des
cellules
bactériennes
lysent - Une minorité de
cellules resteront
intactes et
deviendront
immunes à une
seconde
infection par le
même
bactériophage
Immunité bactérienne
-Le phage (virus
bactérien) infecte la
bactérie
* La bactérie acquiert
une section d’ADN
phagique dans son
chromosome
* La bactérie devient
“vaccinée” contre ce
type de phage
* L’immunité se
transfère aux
cellules filles
L’ADN phagique intègre le
chromosome de l’hôte
cell vole ADN du phage et intègre dans son ADN pour se souvenir de l’ADN du phage
Il y a repeat (soi) et spacer (non-soi) et on transcrit en ARN par ARN polymérase (CRISPR)
- Région promotrice en amont
des CRISPR - CAS: CRISPR-associated
genes (helicase et
exonuclease) - Répétitions palindromiques
de 29 pb - « Repeats » - Les espaceurs sont de 32
pb de longueur « Spacers » - PAM: Protospacer adjacent
motif: permettrait de
distinguer l’ADN étranger
(non-soi) de l’ADN de l’hôte
(soi). Diffère selon les
espèces (NGG, NGA, TTN)
Que fait PAM
Sélection non-aléatoire
des spacers par la
séquence PAM
Action Nucléolytique du crRNA
- La protéine CAS reconnait la
séquence-structure du
« Repeat » (en amont de CRISPR) - La séquence « Repeat » est
reconnue comme l’ADN de l’hôte
et n’est pas utilisée pour
déterminer la cible à couper - crRNA mesure 61 nt: 8 nt de
Repeat, 32 nt Spacer, et 21 nt
Repeat
Modèle du clivage induit par crRNA
L’endonucléase Cas3
coupe l’ADN simple-brin
présent dans le R-loop et région PAM pour faire les séquence repeat
Sommaire des CRISPR
- Protège les bactéries contre les
infections phagiques (virus de bactéries) - Immunité acquise durant une infection
antérieure - Une fois l’immunité acquise pour un
type de phage, elle est spécifique au
phages de la même famille
Manipulation génétique étapes : Clivage induit par Cas9 et ARN guide et Remodelage du génome
1.Clivage induit par Cas9 et ARN guide
2.Remodelage du génome
Clivage induit par Cas9 et ARN guide
couper séquence phage et il meurt via ARN guide qui se lie au bout opposé de l’ADN
coupure par Cas9
en aval de PAM
Remodelage du génome
- « Genome editing »
permet de
reprogrammer un
gène - Bloquer un gène
(codon stop), voir
figure précédente - Corriger
l’expression d’un
gène avec l’ajout
d’une séquence
donatrice
Off-targets de CRISPR EXAM
un nucléotide qui s’apparie pas fonctionne pareil même s’il n’est pas pareil lorsqu’on choisit l’endroit ou faire le clivage avec Cas9
Knock-out et Knock-in de gènes par
CRISPR
Knock-in: les trous se referment
Knock-out: HDR-template viens s’introduire dans le trou
CRISPR et oncogènes
Inactivation des gènes mutés qui déclenchent le cancer (oncogènes) par
l’utilisation de CRISPR
Mais on peut l’utiliser pour réactiver des gênes de réparation des cellules et pour réactiver cell immunité
Thérapie Génique par CRISPR
- Enlève cell du patient
2.CRISPR et Cas9 font leur effet souhaité
3.Les cellules modifiées sont redonnées au patient
