Génétique bactériènne et virale

GENETIQUE BACTERIENNE ET VIRALE


1. Introduction : pendant longtemps, on a cru que les procaryotes ne se reproduisent que par fission binaire (apparenté à la mitose), par ce mode ils forment des clones (des populations génétiquement homogènes). Or, à la fin des années 1940, on démontra que les bactéries pouvaient échanger des gènes, ce qui entraînait dans la descendance un réassortiment des gènes portés par les parents.
On identifia sccessivement trois modes de recombinaisons bactérienne. Ces modes sont unidirectionnels « que dans un sens ». De plus ces transferts :
• N’affectent qu’un seul des deux organismes impliqués dans l’échange de matériels génétique ;
• Reposent sur l’existance de bactéries donatrices (l'exogénote) et de bactéries receptrices (l'endogénote);
• N’exigent pas nécessairement de contact entre les organismes échangeurs.
Ces modes de transfert de gènes sont la transformation, la conjugaison et la transduction.
1. Transformation :
La transformation est un mode de recombinaison basé sur l’intégration, dans une bactérie vivante, d’un fragment d’ADN provenant d’une bactérie morte. Le phénomène fut observé pour la 1ière fois en 1982 par le microbiologiste anglais Griffith.
La transformation a d’abord été observée chez Streptococcus pneumoniæ,puis chez plusieurs espèces de bactéries gram positif (Bacillus subtilis) et gram négatif (E. coli).
Toutefois, les espèces susceptibles de subir la transformation doivent être compétantes, c. à. d. capable d’intégrer à leur génomes des information génétiques suplimentaires.
NB:
- La compétence naturelle est un état physiologique génétiquement programmé qui n'a été bien identifié que chez quelques espèces bactériennes.
- L'ADN transformant et l'ADN de la bactérie réceptrice doivent être similaires et la transformation n'est possible qu'entre bactéries d'une même espèce ou qu'entre bactéries appartenant à des espèces voisines.

Comme l’ADN est très fragile, il se brise en plusieurs morceaux quand il est rejeté du cytoplasme de la bactérie lysée. Il ne reste qu’un petit fragment d’ADN pénètre dans la bactérie.
Les aspects moléculaires de la transformation sont encore mal connus. Des observations laissent croire que :
• La transformation ne résulte pas d’addition de gènes mais d’une substitution de gènes et qu’elle ne met en cause qu’un seul des deux brins d’ADN. Ă son entrée dans la cellule receptrice, l’ADN bicaténaire serait converti en ADN monocaténaire et seule l’une des deux chaînes, choisie au hasard, serait intégrée dans l’ADN de la cellule receptrice. Ce brin monocaténaire s’apparierait avec la zone homologue du chromosome et se substituerait à ce fragment.
• Autrement dit, le fragment du chromosome de la bactérie receptrice serait éliminé et remplacé par le fragment homologue provenant de l’autre bactérie. Cette substitution serait effectuée au moyen d’ endonucléase.


Figure N°1 represente la transformation bactérienne.

2. Conjugaison :
La conjugaison est le seul processus d’échange génétique qui nécessite un contact et un échange direct entre les bactéries. Le matériel échangé est soit un plasmide, soit un fragment du chromosome. Plusieurs expériences ont démontré que ces échanges survenaient suite de la formation d’un tube de conjugaison. Ce tube, formé par un pilus sexuel, crée un pont cytoplasmique ; il sert au transfert du matériel génétique.

La figure N°2 représente la formation de tube de conjugaison lors du transfert du matériel génétique chez les bactéries.

La conjugaison est un transfert génétique unidirectionnel : il s’effectue d’une bactérie donatrice, qualifiée de mâle à une bactérie receveuse, qualifiée femelle. Comme le premier facteur génétique échangé par conjugaison a été appelé facteur F (pour fertilité), ces bactéries mâles et femelles sont respectivement désignées par les symboles F+ et F-.
Le facteur F confère trois propriétés particulières à la cellule qui le porte :
• Il permet la production de pili sexuels,
• Il donne la capacité de transférer l’ADN dans une autre cellule,
• Il empêche la cellule d’agir comme cellule receveuse.
On sait aujourd’hui qu’il existe trois souches différentes désignées par les symboles Hfr (haute fréquence de recombinaison : la fréquence de recombinaison est environ 1000 fois plus élevée que les bactéries F+ ), F+ et F-.
Les bactéries Hfr et F+ sont des bactéries mâles ou doneuses, alors que les bactéries F- sont des bactéries femelles ou receveuses et sont dépourvues de facteur de fertilité.
Les deux souches F+ et Hfr possèdent le même facteur de fertilité mais elles se distinguent l’une de l’autre par le fait que, chez les souches Hfr, ce facteur est intégré au chromosome alors qu’il ne l’est pas chez les bactéries F+. chez ces dernières, il est indépendant du chromosome : il est situé sur un plasmide.

Lorsque le facteur F est intégré au chromosome bactérien, la bactérie devient Hfr. Chez Escherichia coli par exemple, l'intégration du facteur F peut se réaliser à différents endroits du chromosome.


Lors d'une conjugaison entre une bactérie Hfr et une bactérie F-, le transfert va commencer au niveau de oriT. Le transfert se réalise de manière orientée et progressive. Lors du transfert l'intégrité du génome de la bactérie donatrice est assurée par un processus de réplication asymétrique (remis à l'état bicaténaire) (voir schéma ci-dessous). L'ADN monocaténaire transféré est également répliqué (passage à l'état bicaténaire) dans la bactérie réceptrice.

Dans la figure ci-dessous, schématisant une conjugaison Hfr/F-, les réplications asymétriques de remise à l'état bicaténaire sont schématisées par des pointillés
Les gènes transférés peuvent être incorporés dans le chromosome de la bactérie réceptrice recombinaison réciproque entre les régions d'ADN homologues.

Le chromosome circulaire de la cellule Hfr s’ouvre et se sépare à l’extrémité 5’ de son brin complémentaire. L’ouverture s’effectue à côté du site Hfr. Comme ce facteur Hfr peut être intégré à différents endroits, les premiers gènes qui sont transférés varient d’une souche à une autre. Le brin d’ADN monocaténaire transféré synthétise un brin complémentaire à mesure qu’il est dénudé.
Au moment ou la conjugaison est interrompue, un fragment plus ou moins grand du chromosome de la cellule donneuse a été transféré. Ce fragment du chromosome Hfr peut soit rester dans le cytoplasme, soit s’intégrer au chromosome de la cellule receveuse. Dans le premier cas, il n’y a pas de recombinaison. En effet, pour qu’il y ait recombinaison, il faut que le transfert de matériel génétique soit suivi de l’intégration des nouvelles informations génétiques. Dans le second cas, le fragment du chromosome Hfr peut s’apparier à la région homologue du chromosome F- et participer à un échange de brins d’ADN, ce qui entraine une recombinaison génétique. En d’autres termes, la cellule receveuse intègre des informations génétiques apportées par la cellule Hfr.
Le transfert total d’un chromosome prend une centaine de minutes. A cause de cette période relativement longue, le pont de conjugaison est souvent rompu avant que tout le chromosome Hfr n’ait pu être transféré dans la cellule receveuse. De fait, le gène Hfr, qui se trouve à l’extrémité du groupe de linkage, est très rarement transmis et la cellule receveuse reste F- la plupart du temps. La transmission du facteur Hfr signifie donc que le transfert génétique est complet.
Avant que les gènes du chromosome Hfr ne soient intégrés à la cellule receveuse, cette cellule est diploïde pour les caractères transmis, quand le transfert du chromosome est partiel, cette cellule est qualifiée de mérozygote (en grec meros signifie partie) pour marquer le fait qu’elle n’est diploïde que pour les gènes reçus.

3.Transduction :
La transduction est le troisième mode de transfert génétique chez les bactéries. Découvert par Zindel et lederberg en 1952, ce processus est réalisé sans contact direct, comme la transformation. On distingue généralement deux types de transduction : la transduction restriente ou spécialisée et la transduction généralisée.
Comme son nom l’indique, la transduction spécialisée désigne un processus au cours duquel seuls quelques gènes bien déterminés sont transférés d’une bactérie à une autre.
Le transfert se fait indirectement d’une bactérie à une autre par l’intremédiare d’un virus bactériophage.
Ce virus pénètre dans une bactérie qui fait office de donneur. Il s’intègre au chromosome bactérien et se transforme en prophage (le virus ne se reproduit pas dans la bactérie ; il ne provoque pas la lyse mais vit en association avec elle). La bactérie lysogène abrite le prophage pendant un certain nombre de génération puis, par suite de la conversion lysogène, le prophage activé se multiplie dans la bactérie et la tue. Quand une bactérie lysogène entame un cycle lytique, il arrive que de petits fragments de l’ADN bactérien soient incorporés dans les virus bactériophages. Quand ces virus infectent d’autres bactéries, ils apportent avec eux ces fragments porteurs d’information génétiques nouvelles qui s’intègrent en permanence au génome bactérien.
la transduction restriente provient de ce que le bactériophage ne s’intègre que dans un site bien déterminé sur le chromosome de la bctérie. Il est donc normal qu’il emporte toujours avec lui les mêmes gènes. Le phage est un exemple de phage responsable de transduction restriente chez E. coli. ?
Dans le cas de la transduction généralisée, le bactériophage peut transporter et intégrer n’importe quel fragment du chromosome bactérien. Ce second type de transduction s’explique par le fait qu’au début de la lyse, le chromosome bactérien est hydrolysé par des enzymes virales et réduit en petits fragments.
N’importe lequel de ces fragments peut être pris en charge par le bactériophage et inclus dans une autre bactérie. le bactériophage P22 est un exemple de bactériophage impliqué dans la transduction chez Salmonella typhi et E. coli.

merci [Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

Merci bcp Dr hadjer bio [Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image] , svp mettez la référence de ce texte , bien à vous [Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

C'est bon pas la peine de vous déranger [Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image] , on demande la référence juste pour évaluer la crédibilité du texte , merci bcp pour le partage [Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]