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Génétique des procaryotes (antibiotiques (variabilité génétique et…
Génétique des procaryotes
spécificités génétiques des bactéries
temps de génération court
reproduction asexuée
haploidie
échanges par transfert horizontaux
ADN bactérien
dans le chromosome
dans les plasmides
dans les bactériophages
chromosome
circulaire (sauf exceptions)
taille très variable (10^6 - 10^9 pb)
unique (ou deux)
nombre de gènes variables (500 - 10 000)
pas d'introns
plusieurs copies du même chromosome
très condensé
ADN plasmide
non essentiel
nécessaire à la survie dans un environnement défavorable
extra-chromosomiques
réplication autonome par des protéines de la cellule hote
circulaires
présence de gènes de résistance aux antibiotiques (surtout sur les plasmides)
présence de gènes toxiques pour d'autres bactéries
présence de gènes de virulence
utiles pour la bactérie
réplication de l'ADN bactérien
synthèse bidirectionnelle
vitesse de réplication : 1000 pb/sec
ADN séparé en deux
plusieurs ORIc : particularité des bactéries
ORIc
réplication semi-conservative
L'opéron
plus génome grand, moins opérons présents
gènes qui ne sont pas tout le temps utilisés
gènes adjacents appartenant à la même unité de transcription qui codent pour des protéines fonctionnement reliées
structure
opérateur : site de liaison du répresseur
promoteur : site de liaison de l'ARN polymérase
régulation négative
opéron lactose chez E.Coli
détecte le manque de glucose : formation du lactose
lacZ : B-galactosidase : décompose le lactose
lacY : galactosidase perméase : protéine de transport
lacA : thiogalactoside acétyltransférase (pourrait permettre de détoxifier la cellule)
lacI : répresseur : bloque la transcription
absence de lactose
lacI encode le répresseur -> actif -> liaison à l'opérateur et empèche la liaison de l'ARN pol
présence de lactose
faible quantité qui entre dans la cellule : converti en allolactose qui se lie au répression : inactif -> libération de lactose
tryptophane : nécessite énormement d'énergie pour être produit : controler par un opéron : s'il manque du tryptophane : synthèse du tryptophane
régulation positive
stimulation de transcription
grace à des protéines activatrices et l'ARN polymérase
opéron lactose : glucose faible : synthèse d'AMPcyclique qui va se lier à la protéine CAP (protéine activatrice) et former un complexe qui peut se fixer proche du promoteur -> transcription stimulée
capables d'adaptation rapide dans leur environnement = régulation d'enzymes
synthèse des enzymes nécessaires et arrêt de synthèse de celle dont la bactérie n'a plus besoin
-> économie d'énergie car synthèse très couteuse
ARNm très labile (se détruit) : ARNm qui deviennent ensuite dispo pour la synthèse de nouveaux transcrits
régulation négative (diminution de la transcription) & positive (stimulation de la transcription)
antibiotiques
produite par bactéries et champignons
inhibe le dvlpmt ou détruit les bactéries
croissance de l'organisme puis antibio = métabolites secondaires
substances produite par des microorganismes
mode d'action
bactériostatique : inhibe la croissance (besoin d'une RI pour détruire le pathogène)
bactéricide : destruction du pathogène : utiliser en immunodéficience
les souches de bactéries acquiérent très vite une résistance contre un nouvel antibiotique
antibiogramme : permet de choisir l'antibiotique le plus efficace contre un microorganisme (obtention de colonies : sensibles, résistantes et intermédiaires)
modes de résistance
altération des récépteurs
diminution de la perméabilité de la membrane (pas d'entrée)
pompe spécialisée pour refoulés les antibiotiques
décomposition de l'antibiotique par les enzymes
pénicilline : 1er antibiotique : obtenu sur à des essais sur des souris (possédant les streptocoques) -> traitement ou non -> mort ou non
nombreuses molécules - toute un cycle beta lactame
variations du mode d'action (inhibition de la synthèse de la paroi...)
apparition résistance : hydrolyse du noyau béta-lactame par une béta-lactamase -> inactivation de l'antibiotique
variabilité génétique et résistance aux antibiotiques
bactéries sensibles à l'antibiotique γ -> variation du génome
mutation à l'origine de la résistance à γ -> traitement par γ
sélection du mutant résistant -> fin du traitement
prolifération bactérienne -> souches avec résistance à γ plus fréquente
= sélection des mutants présents
échanges génétiques
plasmides :
peuvent être plusieurs dans une même cellule mais groupe d'incompatibilité
division cellulaire peut conduire à la perte d'un plasmide
possède
une origine de réplication
gène de conjugaison
gène de synthèse des pili sexuels
site d'initiation de transfert de gènes
séquences d'insertion
éléments génétiques mobiles : transposons : codent pour leur transposition (résistance aux antibiotiques, production de toxines, dégradation du lactose)
transfert de gènes entre bactéries
transformation : ADN transféré libre : ADN nu (+ recombinaison) ou plasmide -> bactéries compétentes
conjugaison : ADN transféré entre bactéries en contact (transfert unidirectionnel)
suite à la reconnaissance des bactéries par les pili sexuels (dans une même espèce)
transduction : ADN transféré par des bactériophages (ADN du donneur dans la capside du bactériophage (erreurs durant le cycle du virus))
variations génotypiques
la diauxie : comment la bactérie va agir en présence de glucose et de lactose : quand il y a du glucose, la bactérie va l'utiliser puis utiliser le lactose : à la transition : adaptation au milieu de la bactérie (arret de la croissance), puis reprise de sa croissance par assimilation du lactose. Quand il n'y a plus de lactose, prise d'un autre sucre ou alors il y a présence de la lyse bactérienne = courbe en forme à palier
c'est donc une variation phénotypique non lié au génotype
les variations phénotypiques ne dépendent pas que des variations génétiques
plusieurs mécanismes d'évolution : mutations spontanées, intégration de virus, intégration d'ADN bactérien, intégration de plasmides, éléments mobiles = transposons
mutations : spontanées, stables au niveau des bactéries (car un seul chromosome) : peuvent changer le génotype (pas forcement le phénotype), peuvent etre bénéfique, neutre et délétère, peuvent etre reversible
insertion
substitution : silencieuse, faux-sens, non-sens
délétion
peuvent être induits par agents physiques (rayons X ou UV) et par agents chimiques
par rapport au phénotype
mutants conditionnels (sensibles Température)
mutants nutritionnels (His+ ou His-)
prototrophe : capable de proliférer dans un milieu de base sans présence de facteur de croissance (AA, vitamines et bases) car capable de les synthétiser lui même (ex : Leu+)
auxotrophe : incapable de synthétiser ses facteurs de croissance à partir d'un milieu minimum = pas de croissance (ex : Leu-)
mutants morphologiques (flagelles, spore, paroi...)
mutants résistants aux agents antimicrobiens
mutants létales
mutants silencieux
détection et isolement des mutants : réplique sur boite
histidine dans le milieu : tout le monde peut croitre
conservation des dispositions : dépot sur deux nouvelles boites
une avec et une sans histidine : permet de comparer les colonies obtenues dans les deux boites
les His- ne vont plus pousser
détection du pouvoir cancérigène
test d'Ames :
Salmonella typhimurium
: modifié : parois plus perméables aux substances et systèmes de réparation d'ADN défectueux (s'il y a une mutation due à la substance : pas de réparation de la mutation)
si cancerigène : beaucoup de colonies vont apparaitre au niveau de la boite
utilisation des bactéries : plus faciles et plus rapide
grâce à des animaux en laboratoire : pas bien !