genetique microbe

1. Les mécanismes de transferts génétiques
bactériens et leurs conséquences
PLANCHAGE
GENETIQUE BACTERIENNE

2. Plan
I. Introduction
II. Historique
III. rappel
a. Structure et organisation du matériel
génétique
b. Réplication de l’adn
IV – les acteurs de transfert horizontal des gènes
1-elements génétiques mobiles
a- Plasmide
1-definition
2-caracteristique
3-regulation de réplication des plasmides
4- Classification des plasmides sur la base de leur mobilité
5- Rôle des plasmides
b- Element transposable
1- définition
2- Structure générale des éléments génétiques
transposables
3- Les séquences d’insertion (IS)
4- Transposons composite
a - Mecanisme de transposition
5- transposons non composite
a-Mecanisme de transposition
6 -transposons conjugatifs
a- Mecanisme de transposition
7- Conséquences génétiques de la mobilité des
transposons
8- Intégrons
9- Cassette
a- Expressions des cassettes

3. Plan
C - bacteriophages
1- Structure des bactériophages
a- Phages caudés
b- Phages à symétrie cubique
c- Phages filamenteux
d- Phages pléiomorphes
2- Cycle lysogénique et lytique du
phage
a- Adsorption et pénétration
b- Cycle productif ou lytique
c- Cycle lysogénique

4. Plan
V- les mecanismes de transfert genetiques
1- transformation bactérienne
a- Expérience de griffitih
b- Etat de compétence
c- Mécanisme de la transformation
d- Conséquence de la transformation chez les bactéries
2- conjugaison bactérienne
A. expérience de Lederberg et tatum
B. Les modes de transfert par conjugaison chez les Gram-
 Croisement F+ * F-
 Croisement HFR * F-
 Croisement F’*F-
3- Transduction bactérienne
A. Transduction généralise
B. Transduction spécialisée
C. Conversion lysogenique

5. I-INTRODUCTION
• La génétique microbienne a pour objet l’étude du
génome des micro-organismes à savoir les gènes, leurs
variations génotypiques et de leurs expressions
phénotypiques.
• Chez les bactéries comme chez la plupart des êtres
vivants ,cette information est inscrite dans la structure
d’une molécule qui est l’acide désoxyribonucléique (ADN)
qui forme le chromosome de la cellule.
• L’ADN et l’ARN sont des macromolécules classées dans la
catégorie des acides nucléiques. Ces deux molécules
jouent un grand rôle en génétique.

6. II- HISTORIQUE

7. III- rappel
• a- Structure et organisation du matériel génétique
• Structure chimique des ac.nucléiques:
• Ce sont des polymères formés d’unités élémentaires appelés
nucléotides

8. • a -Structure et organisation du matériel génétique
III- rappel

9. • b- La réplication chez les procaryotes:
III- rappel

10. • b- La réplication chez les procaryotes:
III- rappel

11. • b- La réplication chez les procaryotes:
III- rappel

12. • b- La réplication chez les procaryotes:
III- rappel

13. • b- La réplication chez les procaryotes:
III- rappel

14. • b- La réplication chez les procaryotes:
III- rappel

15. • b- La réplication chez les procaryotes:
III- rappel

16. a- Plasmide :
1-definition :
-sont des molécules d’ADN le plus souvent circulaire,
cytoplasmique
- Eléments facultatifs
IV – les acteurs de transfert horizontal des
gènes

17. a- plasmide :
2- Caractéristique de plasmide :
Autoréplicatif: Le plasmide est capable d’une réplication autonome (réplicons )
Réplication de type thêta : La réplication de plasmide est uni ou bi directionnelle a
partir d’une origine oriV de réplication
IV – les acteurs de transfert horizontal
des gènes

18. a- plasmide :
2- Caractéristique de plasmide :
Réplication cercle roulant :
Ce mécanisme est utilisé par et pC194 DE Staphylococcus aureus
Un brin est coupé en oriV. la réplication et le brin déplacé sert de matrice pour la
synthèse d’une autre molécule de DNA double brin
IV – les acteurs de transfert horizontal
des gènes

19. a- plasmide :
3-Regulation de la réplication des plasmides :
tous les plasmides régulent leur réplication afin de ne pas trop charger la
cellule hôte
Les plasmides à grand nombre de copies « plasmides relâchés » , possèdent
un mécanisme qui inhibe l’initiation de sa réplication lorsque le nombre de
copies atteint un certain niveau
, les plasmides à petits nombres de copies « plasmides stricts ou rigoureux »
ne répliquent qu’une ou très peu de fois pendant chaque cycle cellulaire et
doivent avoir un mécanisme de régulation de la réplication plus strict
IV – les acteurs de transfert horizontal
des gènes

20. 3-Regulation de la réplication des plasmides :
-Régulation de la réplication par un RNA
IV – les acteurs de transfert horizontal
des gènes

21. 3-Regulation de la réplication des plasmides :
• -Régulation de la réplication par une protéine Ex : Les plasmides itérons
origine de réplication appelées itérons
et un gène qui code pour une protéine initiatrice de la réplication, appelée Rep.
Les itérons, qui sont la cible des protéines initiatrices Rep, jouent un rôle dans
l’initiation de la réplication
IV – les acteurs de transfert horizontal
des gènes

22. a- plasmide :
Réplication et incompatibilité
• Selon la définition de Novick et coll., l’incompatibilité est l’incapacité pour
deux plasmides différents de co-exister de façon stable dans la même
cellule-hôte
• L’incompatibilité si deux plasmides ont des séquences identiques pour les
régions impliquées dans la réplication.
• Ces deux plasmides, ne peuvent donc pas être distingués, :
• ni par le mécanisme de sélection pour la réplication,
• ni par le système de contrôle de réplication.
IV – les acteurs de transfert horizontal
des gènes

23. a - plasmide :
Réplication et incompatibilité
IV – les acteurs de transfert horizontal des
gènes

24. a- plasmide :
3-Regulation de la réplication des plasmides :
Les cellules qui perdent un plasmide pendant la division
cellulaire sont dites « guéries » ou «curées » de leur
plasmide.
Plusieurs mécanismes empêchent cette cure :
* Le système de partage
*Les systèmes toxine-antitoxine
IV – les acteurs de transfert horizontal
des gènes

25. • Le système de partage :
• C’est un système qui permet à chaque cellule fille de garder son plasmide
lors de la division cellulaire
• Les deux plasmides se lient entre eux avant de se lier au site membranaire,
puis, chaque copie s’associe avec chacun des sites lorsque le site se divise.
•
IV – les acteurs de transfert horizontal
des gènes

26. *Les systèmes toxine-antitoxine : « si tu m’abandonnes, tu meurs »
• C’est un système de forçage du plasmide à être conservé par la bactérie
• le plasmide produit un poison mais aussi son antidote.
• Le poison est mortel et stable. L’antidote bloque l’effet du poison.
• Si le plasmide est perdu, le poison s’accumule dans le cytoplasme et
l’antidote va vite être dégradé. La cellule va être empoisonnée et va mourir
IV – les acteurs de transfert horizontal des
gènes

27. a- plasmide :
2- Caractéristique de plasmide :
• Autotransferable:
• Classification des plasmides sur la base de leur mobilité
• Les plasmides autotransférables ou conjugatifs sont capables de s’auto
transférer d’une cellule donatrice vers une cellule réceptrice.
• Les plasmides mobilisables ne peuvent pas s’auto transférer, mais peuvent
transférer vers une autre cellule grâce aux plasmides conjugatifs
IV – les acteurs de transfert horizontal
des gènes

28. a- plasmide :
2- Caractéristique de plasmide : plasmides transferables
• Les plasmides conjugatifs codent pour de la « machinerie » de conjugaison
• Préparation de l’ADN pour le transfert : Ce complexe comprend une relaxase, un
site d’origine de transfert oriT et une protéine de couplage T4CP (type IV coupling
• Auto transfert : le transférosome ou appareil d’appariement MPF code pour pilus
qui permet aux deux cellules de rester accouplées et d’autre part, un système de
sécrétion de type IV ssst4
IV – les acteurs de transfert horizontal des
gènes

29. a- plasmide :
• 2- Caractéristique de plasmide
• Les plasmides mobilisables : se caracterise par absence de transferosome peuvent
diffuser par conjugaison uniquement en présence d’un plasmide conjugatif
IV – les acteurs de transfert horizontal des
gènes

30. a- plasmide :
• 3- rôle de plasmide :
• Facteur R : resistance aux ATB conférant la résistance à plusieurs antibiotique
IV – les acteurs de transfert horizontal des
gènes

31. a- plasmide :
• 3- rôle de plasmide :
Facteur métabolique : Codent pour la Fermentation de certaine sucres, et
l’utilisation de certains acides aminée
Facteur de virulence : sont responsables de la transmission de caractères pathogènes
Facteur Colicinogéne : codent pour la synthèse de colicines
IV – les acteurs de transfert horizontal des
gènes

32. • b - éléments transposables Gènes mobiles :
• 1 – définition : séquences d'ADN capables de changer de localisation dans le génome
sans jamais apparaitre à l'état libre
• 2- caractéristiques communes des éléments génétiques transposables :
• Migrent d’un réplicon à l’autre au sein d’une bactérie
• Peuvent modifier l’expression génétique
• Peuvent apporter des gènes nouveaux
• Peuvent entraîner des réarrangements génomiques
2-1- Différents éléments transposables Gènes mobiles :
 - Les séquences d’insertion (IS)
 - Les transposons (Tn)
 - Les intégrons
IV – les acteurs de transfert horizontal
des gènes

33. • b - Eléments transposables mobiles :
3- Les séquences d’insertion (IS) :
• sont les plus simples de petite taille bordées par des séquences répétées inversées (IR )
• contiennent un seul cadre ouvert de lecture (Orf) qui code pour la transposase
Ils provoquent des mutations par délétion qui sont polaires
IV – les acteurs de transfert horizontal des
gènes

34. • b - Eléments transposables mobiles :
• 4- Transposons composites :
Ils sont composés d’une région centrale, codant pour des marqueurs sélectifs, flanquée de
deux IS de même type à chaque extrémité
Le mécanisme de transposition peut être de type « copier-coller » ou « couper-coller’’
IV – les acteurs de transfert horizontal des
gènes

35. • b - Eléments transposables mobiles :
4-a-Mécanisme de transpostions : (transposition non réplicative) non conservative
• Transposition conservative :
l'élément de transposition se déplace en
tant qu'entité physique directement d'un
site à l'autre
*la transposase coupe au site cible
d'une façon décalée
*Réparation de brèche par conversion
génique
*deux copies dl’une dans le réplicon
donneur, l’autre dans le réplicon cible
*conséquence pas de perte des
séquence nucléotidique chez le donneur
IV – les acteurs de transfert horizontal des
gènes

36. • b - Eléments transposables mobiles :
• 5-Transposons non composites ou unitaires
• Ils se caractérisent par l’absence d’IS à leurs extrémités, mais ont des séquences
terminales répétées inversées(IR à leurs extrémités qui sont reconnues par la
transposase
• Le mode de transposition pour les transposons non composite est une
transposition réplicative
IV – les acteurs de transfert horizontal des
gènes

37. • b - Eléments transposables mobiles :
• 5-a - Mécanisme de transpostions : (transposition réplicative )
• Action de transposase par fusion entre donneur et cible et formation de co-integrat
puis la réplication de transposons
• Action de resolvase permet ainsi la resolution
IV – les acteurs de transfert horizontal des
gènes

38. • b - Eléments transposables mobiles :
• 6-Transposons conjugative :
• ils cumulent les propriétés d’intégration des phages et les propriétés de transfert des
plasmides conjugatifs
• Ils portent : Un gène int et un gène xis codant pour une intégrase (Int) et une
excisionase (Xis) qui catalysent l’excision, en générant une forme intermédiaire
circulaire, puis l’ intégration de la forme circulaire dans une nouvelle cible
• Des gènes impliqués dans le transfert conjugatif
IV – les acteurs de transfert horizontal des
gènes

39. • b - Eléments transposables mobiles :
• 6-a Transposons conjugative :
Après réplication, deux molécules d’ADN sont produites
IV – les acteurs de transfert horizontal des
gènes

40. • b - Eléments transposables mobiles :
• 7-Conséquences génétiques de la mobilité des transposons
• rôle adaptatif dans l’amplification et la dispersion de gènes ou groupes de
gènes à forte valeur sélective
• les éléments transposables ont des effets mutateurs sur les génomes cibles :
• Les mutations polaires des IS
• des éléments contiennent des promoteurs
IV – les acteurs de transfert horizontal des
gènes

41. • b - Eléments transposables mobiles :
8 - Intégrons
• Les intégrons sont incapables d’auto réplication.
Ce ne sont pas des éléments génétiques mobiles mais sont mobilisateurs.
• Les intégrons sont des éléments génétiques retrouvés exclusivement
chez les bacteries
• Ils constituent un système original de capture et d’expression de gènes de
résistance aux antibiotiques présentés sous forme de cassettes mobiles
IV – les acteurs de transfert horizontal des
gènes

42. • b - Eléments transposables mobiles :
8 - Intégrons
• Exemple d’intégrons :
• Les intégrons diffèrent des transposons par plusieurs caractéristiques :
• les cassettes ne contiennent aucun gène codant pour une protéine
catalysant leur mouvement
• les cassettes ne sont pas flanquées à leurs extrémités de séquences
inversées répétées.
IV – les acteurs de transfert horizontal des
gènes

43. • b - Eléments transposables mobiles :
9- Les cassettes
• Les cassettes sont des éléments mobiles capables d'être intégrés ou excisés.
• Les cassettes intégrées sont sous le contrôle du promoteur Pc
• L’intégration des cassettes se fait préférentiellement par recombinaison entre
le site attI de l’intégron et le site attC de la cassette
IV – les acteurs de transfert horizontal des
gènes

44. • b - Eléments transposables mobiles :
9 – a : EXPRESSION DES CASSETTES
Les cassettes sont toutes orientées dans la même direction et sont dépourvues de promoteur.
Les gènes sont co-transcrits comme au sein d'un.
L'expression des cassettes est tributaire de la position par rapport au promoteur
La pression de sélection antibiotique peut favoriser des réarrangements de cassettes afin de
permettre le positionnement d'une cassette faiblement exprimée à une localisation plus proche
du promoteur.
IV – les acteurs de transfert horizontal des
gènes