MICRO COURS 9 : Génétique bactérienne

Question 1

Nommez les 3 modes de résistance des bactéries face aux antibiotiques

Answer 1

• Altération de la perméabilité
• Modification ou destruction de l’antibiotique
• Modification ou changement de la cible

Question 2

Décrire : Nucléoïde

Answer 2

• Contrairement aux eucaryotes, les bactéries ne possèdent pas de noyau délimité par une membrane mais plutôt une structure appelée nucléoïde qui assure un empaquetage compact du matériel génétique.
• La plupart des bactéries ont un seul chromosome circulaire.

Question 3

Décrire : Plasmide

Answer 3

• Certaines bactéries
• des éléments extra chromosomiques capables de se répliquer de façon indépendante par rapport au chromosome principal
• molécules circulaires bihélicales
• plus petits que le chromosome bactérien
• leur taille peut varier entre 1 et 1 000 kilo paires de bases.
• ne codent pas pour des fonctions essentielles à la cellule.
• peuvent porter de l’information pouvant procurer un avantage unique à la bactérie hôte:
  
  • Résistance aux antibiotiques.
  • Capacité métabolique supplémentaire.
  • Facteur favorisant l’infection.

Question 4

Les bactéries se divisent comment?

Answer 4

par fission binaire.

Question 5

La bactérie n’active un système que si elle en a besoin.

Expliquez pourquoi.

Answer 5

• 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.

Question 6

Énumérez les types de régulation de gène des bactéries

Answer 6

Question 7

Choisir la bonne énoncée :

A) 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.

B) La régulation sera plus lente durant la phase de croissance exponentielle des bactéries que durant les phases de latence et de plateau ou de décroissance.

Answer 7

A) 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.

Explication : La régulation (et l’autorégulation) des gènes est ordinairement un processus actif qui exige que la cellule soit dans un état métabolique actif.

Question 8

Nommez les stratégies développées par les bactéries pour contrôler l’activation-inactivation de leurs gènes (5)

Answer 8

• La régulation transcriptionnelle.
  
  • contrôle négatif (répresseur inductible ou répressible).
  • contrôle positif (activateur inductible ou répressible).
• Le regroupement de gènes adjacents dans un opéron.
• Le contrôle de plusieurs gènes non contigus dans un régulon (même protéine régulatrice)
• Le contrôle de plusieurs gènes non contigus dans un stimulon (même stimulus).
• La régulation au niveau traductionnel.

Question 9

Définir : Mutation

Answer 9

• une modification de la séquence des nucléotides de l’ADN.
• Cette modification sera ensuite transmise à la cellule fille.
• Une mutation peut être spontanée ou induite.

Question 10

Les mutations spontanées peuvent être causées par l’action de quoi?

Answer 10

• 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.

Question 11

Les mutations induites peuvent survenir comment?

Answer 11

• à des fréquences beaucoup plus élevées
• elles sont causées par une variété d’agents physiques, chimiques et biologiques (agents mutagènes).

Question 12

Les altérations de l’ADN causées par les mutations peuvent être de différentes natures. Nommez les.

Answer 12

• Délétions ou insertions de nucléotides
• Substitutions de nucléotides
  
  • silencieuses
  • mauvais sens
  • non-sens

Question 13

Vrai ou Faux

Les mutations provoquent une modification inscrite dans le génome de la descendance du mutant.

Answer 13

Vrai

Question 14

Décrire : Génotype

Answer 14

de génotype pour décrire la séquence nucléotidique précise du génome.

Question 15

Définir : Phénotype

Answer 15

Les propriétés observables des mutants

Question 17

Expliquez : Pression sélective

Answer 17

• Certains phénotypes, en plus d’être observables, sont aussi sélectionnables.
• Cette propriété permet aux mutants sélectionnables d’avoir un avantage sur les autres bactéries dans un environnement ayant des conditions dites sélectives.
• C’est le cas notamment 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.
• ATTENTION, la pression sélective ne crée pas la mutation. La mutation est survenue au hasard et elle existait déjà avant que la pression sélective ne s’exerce (expérience de Luria et Delbruck).

Question 18

Vrai ou Faux

Toutes les mutations procurent à la cellule des bénéfices.

Answer 18

Faux

Bien que certaines mutations puissent procurer à la cellule certains bénéfices, plusieurs mutations vont entraîner des effets néfastes.

Question 20

Il existe au moins cinq groupes distincts de systèmes de réparation pour l’ADN bactérien. Nommez les.

Answer 20

• La réparation directe de l’ADN
• La réparation par excision
• La réparation par recombinaison
• La réponse SOS (peut stimuler le transfert de gènes)
• La réparation sujette à erreur (peut induire des mutations)

Question 21

Vrai ou Faux

Les bactéries se reproduisent entre eux de façon sexuée.

Answer 21

Faux

Question 22

Les bactéries peuvent échanger de l’information génétique entre les cellules (transfert horizontal) grâce à trois mécanismes distincts.

Nommez les.

Answer 22

• la transformation
• la conjugaison
• la transduction

Question 23

Décrire : Transformation

Answer 23

• Cette capacité qu’ont certaines cellules d’être transformées par de l’ADN externe est appelée compétence.
• Cette compétence peu être acquise par l’exposition à des agents chimiques (CaCl2) ou physiques (décharge électrique) ou chez certaines espèces, elle est naturelle.
• Ces espèces bactériennes peuvent donc 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.

Question 24

Vrai ou Faux

La transformation est beaucoup plus efficace entre bactéries d’espèces différentes.

Answer 24

Faux

La transformation est beaucoup plus efficace entre bactéries d’une même espèce qu’entre bactéries d’espèces différentes.

Question 25

Décrire: Conjugaison

Answer 25

• est l’échange de matériel génétique qui ressemble le plus à un échange de type sexuel chez les bactéries.
• 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.

Question 26

Décrire : Les plasmides conjugatifs de type R (résistance aux antibiotiques)

Answer 26

• 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.

Question 27

Décrire : Mobilisation

Answer 27

Certains plasmides non conjugatifs peuvent aussi être transférés en même temps que le plasmide conjugatif par un mécanisme appelé mobilisation.

Question 28

Décrire : Transduction

Answer 28

• La transduction se définit comme le transfert d’ADN bactérien d’une cellule à une autre par l’intermédiaire d’une infection par un bactériophage.
• Ces virus parasites des bactéries utilisent la machinerie cellulaire de leur hôte pour reproduire tant leur enveloppe protéique (capside) que leur matériel génétique (ADN ou ARN).

Question 29

Les cycles de vie des bactériophages sont soit __ soit __.

Answer 29

Les cycles de vie des bactériophages sont soit lytiques soit lysogéniques.

Question 30

Vrai ou Faux

Les cycles de vie des bactériophages lytique entraîne la mort des cellules bactériennes.

Answer 30

Vrai

Question 31

Décrire : Phage virulent

Answer 31

Un phage uniquement capable d’une croissance lytique

Question 32

Différenciez la transduction spécialisée vs transduction généralisée

Answer 32

• (A) Dans la transduction spécialisée 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.
• (B) La transduction généralisée 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.

Question 33

Décrire : Phages lysogènes

Answer 33

• Certains bactériophages sont capables de lysogénie, c’est-à-dire entrer dans la cellule sans la détruire et intégrer leur ADN dans le génome bactérien où il sera répliqué comme une partie intégrante du chromosome (cycle lysogénique).
• Les phages lysogènes sont aussi appelés phages tempérés.

Question 34

La transduction généralisée est le résultat de quoi?

Answer 34

• de l’empaquetage accidentel de fragments de l’ADN de l’hôte à l’intérieur d’une capside de phage.
• C’est un phénomène rare avec une fréquence de 1 x 10-6-10-7.

Question 35

Vrai ou Faux

Les bactériophages hybrides (phage-bactérie) peut se propager suite à l’infeciton initiale.

Answer 35

Vrai

Question 36

Parmi les gènes transférés par transduction, on note quoi? (5)

Answer 36

• 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

Question 37

Décrire : Transposition

Answer 37

• 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:

Question 38

Il existe trois classes de transposons. Nommez les.

Answer 38

• les séquences d’insertion (IS)
• les transposons complexes (composites avec IS + autres gènes)
• les phages transposables

Question 39

Les transposons complexes ont une importance médicale considérable. Pourquoi?

Answer 39

car ils peuvent encoder à l’intérieur de leur région centrale, des gènes de toxines ou de résistance aux antibiotiques.

Question 40

Décrire : Intégrons

Answer 40

• 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.

Question 41

Le système le mieux connu qui protège les bactéries contre l’invasion d’ADNs étrangers est quoi?

Answer 41

est le système de restriction-modification de classe II.

Question 42

Expliquez le système restriction-modification de classe II.

Answer 42

• La première composante du système est une enzyme appelée méthylase qui va modifier l’ADN de l’hôte à certaines séquences spécifiques pour le protéger d’une digestion éventuelle par la seconde composante du système, la nucléase de restriction.
• Cette dernière détruira l’ADN étranger non méthylé, restreignant ainsi l’entrée de matériel génétique nouveau.

Question 43

Expliquez : Système CRISPR/Cas

Answer 43

• Lorsqu’un nouveau phage infecte une bactérie, le système CRISPR de la bactérie 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.

Question 44

Vrai ou Faux

Il y a au moins 10 fois plus de cellules bactériennes que de cellules humaines nuclées dans le corps

Answer 44

Vrai

Il y a au moins 10 fois plus de cellules bactériennes que de cellules humaines nuclées dans le corps (10¹⁴ vs 10¹³).

Question 45

Vrai ou Faux

Le nombre total de gènes associés au microbiome humain excède le nombre de gènes humains par un facteur de 300 à 1

Answer 45

Faux, 150 à 1

Question 46

Les antibiotiques sont des facteurs non négligeables influençant la nature de l’écosystème microbien.

Expliquez.

Answer 46

• L’administration de médicaments antibactériens perturbe l’équilibre du 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.

Question 47

Il y a actuellement sur le marché plusieurs produits pharmaceutiques synthétisés par des méthodes de l’ADN recombinant utilisant à l’aide de bactéries, d’autres micro- organismes, ainsi qu’avec des cellules eucaryotes plus complexes.

Nommez des exemples.

Answer 47

• 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
• etc.

Question 48

L’identification d’une bactérie prend, en général, avec les techniques basées sur les critères morphologiques, biochimiques et métaboliques couramment utilisés en laboratoire, combien de jours?

Answer 48

2 et 3 jours

Question 49

Vrai ou Faux

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 minutes.

Answer 49

Faux

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.