GENETIQUE BACTERIENNE DR ASMA FERJANI CHU FARHAT HACHED SOUSSE

INTRODUCTION

Les bactéries sont des organismes haploïdes génétiquement évolutifs. Grande variation des caractères phénotypiques.

2 modifications génétiques intéressantes en bactériologie médicale: 1- Résistance aux antibiotiques ou aux antiseptiques  2- Acquisition d’un facteur de virulence s’exprimant par une pathogénicité.

Les mécanismes des variations génétiques bactériennes :  Mutation au niveau du chromosome de la bactérie  Acquisition d’un matériel génétique exogène par différents phénomènes

I- ORGANISATION ET REPLICATION DE L’INFORMAMTION GENETIQUE

I- organisation et réplication de l’information génétique Le chromosome ADN double brin, circulaire et superenroulé. Longueur très variable selon les bactéries (6 x 105 à 109 pb  500 à 1000 gènes) Les plasmides molécules d’ADN circulaires, superenroulées beaucoup plus petits que le chromosome.

Réplication La réplication débute à un site spécifique du chromosome : origine de réplication

Réplication La réplication progresse de manière bidirectionnelle à partir de cette origine  fourche de réplication.

Réplication chaque brin sert de matrice pour la synthèse du brin complémentaire.

Réplication La réplication du chromosome bactérien: Permet à chaque bactérie fille de recevoir une copie identique du chromosome. est «semi conservatrice » : un brin d’ADN de la bactérie parentale et un brin d’ADN néosynthétisé.

Réplication La réplication des plasmides: Indépendante du chromosome. Un plasmide Peut se transmettre aux cellules filles lors de la division bactérienne peut ne pas être transmis à la bactérie fille. peut se transmettre d’une bactérie à une autre

II- LES MUTATIONS CHROMOSOMIQUES

Définition des mutations Au niveau cellulaire (phénotype) : -L’apparition d’un individu qui diffère de la population d’origine -Les bactéries issues de cette cellule porteront toutes le nouveau caractère.

Définition des mutations D’un point de vue moléculaire (génotype): modification de la séquence nucléotidique d’un gène bactérien  modification du produit du gène correspondant.

Définition des mutations Toutes les mutations ne changent pas le phénotype : mutation neutre Certaines diminuent l’adaptation de l’individu à l’environnement et sont éliminés D’autres l’accroissent et les mutants finissent par remplacer la souche sauvage. C’est la sélection naturelle.

Exemple de Sélection naturelle : la résistance aux antibiotiques Avant antibiotique T1 T2 Après antibiotique ► ► ► ► ► ► ► ► ► ► ► ► ► ► ► ► ► ► ► ► ► ► bactérie résistante à l’antibiotique, ► bactérie sensible

Exemple de Sélection naturelle : la résistance aux antibiotiques INH: isoniazide, Rif: rifampicine

Caractères de la mutation La mutation est un phénomène : Rare  Spécifique  indépendant  Discontinu ou brusque  Stable  Spontané  Induit 

Caractères de la mutation  Rare  le taux de mutation est variable selon le caractère considéré et la bactérie (10-5 à 10-12). Plus la population est importante plus la probabilité d’observer une mutation donnée est grande.

Caractères de la mutation  Spécifique  elle n'intéresse qu'un seul caractère ex: antibiotique ou une famille d'antibiotiques.

Caractères de la mutation   Indépendant : la probabilité pour une bactérie de subir simultanément 2 mutations distinctes est le produit des probabilités individuelles de ces mutations.

Sélection naturelle de la résistance aux antibiotiques Taux de mutation: INH: 10 -7 RIF: 10-8 INH+RIF: 10-15

Caractères de la mutation Discontinu ou brusque : elle apparaît selon la loi du tout ou rien.

Caractères de la mutation Stable : Le caractère acquis est alors transmissible à la descendance, donc héréditaire.

Caractères de la mutation Spontané : la mutation précède la sélection.

Caractères de la mutation Induit : Le taux de mutation peut être augmenté par l’action de produits mutagènes : génotoxiques. certains agents physiques (rayons UV, X) substances chimiques comme des analogues de la guanine.

III- LE TRANSFERT DE MATERIEL GENETIQUE

TRANSFERT DE MATERIEL GENETIQUE Les mutations Les autres mécanismes de modification du patrimoine génétique Rares Transmission à la descendance Modification durable Fréquents Transmission à la descendance et à d’autres bactéries  mode épidémique Transitoire

TRANSFERT DE MATERIEL GENETIQUE Le transfert du matériel génétique se fait par différents mécanismes :

1-La transformation  C’est le transfert d’un fragment d’ADN d’une bactérie donatrice, libéré lors d’une lyse bactérienne, à une bactérie réceptrice

1-La transformation  bactérie réceptrice doit être dans un état réceptif dit de compétence (présence de récepteurs spécifiques de l’ADN à la surface bactérienne).

1-La transformation  Intégration de l’ADN dans le chromosome de la réceptrice par recombinaison homologue mécanisme d’excision puis intégration par substitution de la zone homologue.

L’échange se fait entre: 1-La transformation L’échange se fait entre: bactéries de même espèce espèces apparentées (homologies de séquence nécessaires).

1-La transformation Expérience de Griffith

1-La transformation Ex: pneumocoque

2- Transferts utilisant des bactériophages : la transduction Les Bactériophages ou phages : Virus spécifiques des bactéries

2- Transferts utilisant des bactériophages : la transduction Les Bactériophages

2- Transferts utilisant des bactériophages : la transduction Les Bactériophages Peuvent se multiplier dans la cellule: phage virulent puis sortir en provoquant sa lyse :Cycle lytique

2- Transferts utilisant des bactériophages : la transduction Les Bactériophages Certains s’intègrent dans le génome sous une forme stable: prophage Ils se répliquent avec le chromosome : Lysogénie. Un prophage peut exprimer une partie de ces gènes et ainsi modifier le phénotype de la cellule.

2- Transferts utilisant des bactériophages : la transduction Les Bactériophages Un prophage peut se transformer en un phage virulent: lyse de la cellule

2- Transferts utilisant des bactériophages : la transduction Les Bactériophages

2- Transferts utilisant des bactériophages : la transduction Le prophage Stimulus (ex : augmentation de la température) Phage virulent Réplication lyse de la bactérie qui l’hébergeait +/- introduction de fragments d’ADN bactériens dans des particules virales. introduction de ces fragments dans d’autres bactéries

2- Transferts utilisant des bactériophages : la transduction

3- La conjugaison Mécanisme le plus fréquent dans la nature Il permet à une bactérie de recevoir une molécule d’ADN d’une autre bactérie suite à un contact entre donatrice et réceptrice.

3- La conjugaison Cet appariement met en jeu : des pili sexuels chez les Gram- des adhésines chez les Gram+ zones de contact à la surface des bactéries réceptrices. Les pili se contractent pour favoriser le rapprochement, Des ponts cytoplasmiques vont permettre le passage de l’ADN de la donatrice vers la réceptrice.

La conjugaison se fait entre : les bactéries de la même espèce +++ des espèces différentes.

LE TRANSFERT DE MATERIEL GENETIQUE

IV- TRANSPOSONS ET TRANSPOSITION

TRANSPOSONS ET TRANSPOSITION La transposition C’est un phénomène de transfert de gènes entre 2 molécules d’ADN n’utilisant pas les mécanismes de recombinaison habituels: recombinaison illégitime.

TRANSPOSONS ET TRANSPOSITION Les transposons : Séquences d'ADN capables de changer de localisation dans le génome sans jamais apparaître à l'état libre. Pas de réplication autonome Codent pour les déterminants de la transposition et ceux d'autres fonctions telle la résistance aux antibiotiques.

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