1. OPERON LACTOSE
Cours de Génétique Bactérienne
Dr Aïda Boughammoura

2. OPERON : DEFINITION &
STRUCTURE
Chez les procaryotes, plusieurs gènes peuvent être
transcrits à partir d'un même promoteur en un seul ARNm
polycistronique
Promoteur : région où se fixe l'ARN polymerase
Opérateur : site contrôlant la transcription
+1 : site de démarrage de la transcription
RBS : site de fixation du ribosome
CDS : séquence codant une protéine
Terminateur : site de fin de la transcription

3. OPERON LACTOSE :
ORGANISATION
P P O
lacI lacZ lacY lacA
Promoteur
LacI Opérateur perméase thiogalactoside
Répresseur ß-galactosidase (symport transacétylase
proton/lactose)
4 x 38500 Da 4 x 116350 Da 2 x 46500 Da 2 x 30000 Da

4. OPERON LACTOSE : 3 ENZYMES
Gène lacZ codant la ß-galactosidase
Gène lacY codant la lactose perméase
Gène lacA codant la thiogalactoside transacetylase
>> ces enzymes sont inductibles

5. Clivage du lactose par la
ß-galactosidase

6. OPERON LACTOSE : INDUCTEURS
- Lactose (substrat) converti en son isomère
- Allolactose : inducteur naturel, isomère du lactose
- IPTG : inducteur de synthèse (n'est pas métabolisé)

7. Transgalactosidation du
lactose par la ß-galactosidase
Allolactose : inducteur de l’opéron lactose
NB : IPTG : inducteur de synthèse

8. Contrôle de l’expression de l’opéron
lactose
• Contrôle négatif:
– Gène lacI
– Protéine LacI = répresseur de l’opéron lactose
Allolactose
IPTG
LacI actif LacI inactif
lacZ lacZ
P O P O
LacI se fixe sur lacO
L’opéron lac est réprimé L’opéron lac est exprimé
(/1000)

9. Contrôle de l’expression de
l’opéron lactose
• Contrôle positif:
–Le complexe CRP-AMPc
[Glucose] élevée Répression catabolique :
expression basale
des gènes lac
lacZ
P O
[AMPc] [CRP-AMPc]
[Glucose] faible AMP AMPAugmentation (x 50)
c c
CRP
de l’expression
des gènes lac
AMPc AMPc
CRP
lacZ
P O

10. La répression catabolique via le
système PTS
Glucose
C
B
A ATP
A Adenylate
cyclase
P
PTS (phosphoenolpyruvate-dependent
phosphotransferase systems)
Glucose-6-P AMPc
EIICglc
Glucose Glucose-6-P
EIIBglc-P EIIBglc
EIIAglc EIIAglc-P Activation
adenylate C
HPr-P HPr cyclase B
EI EI-P A
ATP
Adenylate
A cyclase
PEP Pyruvate P
CRP
AMPc
AMPc AMPc
CRP
lacZ
P O

11. Le contrôle de l’opéron lactose
A. Pas de glucose, pas de lactose
AMPc AMPc
lacI
P O
CRP
lacZ lacY lacA
B. Présence de glucose, pas de lactose
CRP
lacI
P O lacZ lacY lacA
C. Présence de glucose, présence de lactose
CRP
lacI
P O lacZ lacY lacA
allolactose
D. Pas de glucose, présence de lactose
AMPc AMPc
lacI
P O
CRP
lacZ lacY lacA
Forte synthèse d’ARNm
allolactose

12. Les mutations dans le
système lactose
Mutations Phénotype
lacZ- β-galactosidase absente ou non
Pas de croissance sur lactose
fonctionnelle
perméase absente ou non
lacY- Pas de croissance sur lactose
fonctionnelle
lacI lacI- Répresseur absent ou non Expression constitutive des
fonctionnel gènes lac
Pas de fixation de l’inducteur donc « Aucune » expression des
lacIs
toujours répresseur gènes lac
Mutation « up » dans le promoteur « Aucune » expression des
lacIq
de lacI : Hyperproduction de LacI gènes lac
Mutation dans le site lacO : Pas de Expression constitutive des
lacOc
fixation de LacI gènes lac

13. Les outils pour étudier le système
lactose
Indicateur histochimique : Seule LacZ
Xgal Non nécessaire
5-bromo-4-chloro-3 indolyl-
inducteur lacZ+
b-D-galactoside
Milieu lacZ-
d’identification Indicateur de fermentation : LacZ et LacY
Milieux Mac Conkey nécessaires
Lactose Inducteur Lac+
Lac-
Seule source de carbone LacZ et LacY
Milieux de Lactose Inducteur nécessaires
sélection
Mélibiose Inducteur LacY nécessaire
faible à 42°C