Les plasmides sont des éléments génétiques extrachromosomiques présents chez les procaryotes qui permettent la réplication autonome et peuvent conférer des avantages tels que la résistance aux antibiotiques. Introduits par Joshua Lederberg en 1952, leur compréhension a évolué, révélant des rôles variés incluant la virulence et le métabolisme. Ils se transmettent verticalement et horizontalement entre bactéries, influençant la pathogénicité et la résistance aux médicaments.

1. Les plasmides sont des éléments génétiques extrachromosomiques qui ne sont pas
essentiels á la croissance, et portent des gènes qui leur permettent de se
répliquer de manière autonome. Ce sont des réplicons
PLASMIDES

2. Historique
• Le terme Plasmide fut introduit par le
biologiste moléculaire américain Joshua
Lederberg en 1952.
• Ce terme s’appliquait á l'époque aux facteurs
sexuels F á la suites des tvx de Hayes en 1953
sur la conjugaison.
• Jacob et Wollman en notant la similitude entre
le facteur F, phage ‫ג‬ et facteur colicinogène
Col E1 suggèrent le mot épisome

3. Episome désigne tout élément
génétique capable de se répliquer
dans l'un des deux états: attaché au
chromosome de la bactérie ou libre
dans le cytoplasme.

4. Figure 3: Comparaison de plasmides non-intégrants (en haut) et
d'épisomes (en bas). 1 ADN chromosomique. 2 Plasmides. 3
Division cellulaire. 4 ADN chromosomique avec plasmides
intégrés.

5. Ce n’est qu’ en 1959 que l’on comprit la
véritable nature et importance de ces éléments.
Durant cette période au Japon des recherches
ont été effectuées sur des malades atteint de
dysenterie bactérienne: isolement d'entéro-
bactéries multi-résistantes (Shigella dysente-
riae) responsables de diarrhées. Ces bactéries
portent des gènes responsables de la résistance
aux ATB appeler le facteur R

6. Peu de temps des facteurs identiques sont
mis en évidence chez les staphylocoques.
Les gènes responsables codent pour la
synthèse de la pénicillinase qui dégrade
la pénicilline, ces éléments de résistance
sont transférés par l’intermédiaire des
bactériophages c.a.d par transduction.
Le terme plasmide a été remis en usage à
l’initiative de Novick en 1963.

7. Les plasmides sont présents chez la
plupart des procaryotes et chez
quelques eucaryotes.

8. Plasmide
Figure 1: Schéma représentant
une bactérie contenant des
plasmides. 1 ADN chromosomique
bactérien (4millions pb). 2
Plasmides (milliers pb)

9. 1.STRUCTURE

10. Les plasmides sont généralement
circulaires double brin . Ils se trouvent
quasi-exclusivement dans les bactéries.
Représentent moins de 5% de la taille du
chromosome. Les plamides naturels varient
en taille d’environ 1kilobase à plus de 1
mégabase.

11. 3 formes ADN trouvées chez le chromosome et
le plasmide:
• Forme native: double hélice circulaire
torsadée.
• Forme partiellement dénaturée :double hélice
circulaire relâchée.
• Forme double hélice linéaire dénaturée.

12. Plusieurs plasmides différents
peuvent coexister dans une même
cellule sous condition de leur
compatibilité mutuelle. Certains
plasmides sont capables de
s'intégrer aux chromosomes; on
appelle ces plasmides des épisomes.

13. Résistance aux antibiotiques
Figure 2: Schéma d'un
plasmide codant la
résistance à un antibiotique
donné. 1 & 2 Gène(s)
codant la (les)
résistance(s). 3 Ori.

14. Les plasmides bactériens codent des fonctions
généralement non-vitales pour le micro-
organisme les hébergeant. Toutefois, ils
contiennent souvent des gènes conférant un
avantage sélectif à la bactérie porteuse,
comme la propriété de rendre la bactérie
résistante aux antibiotiques.

15. 2.Les Propriétés codées par les plasmides ou
activité biologiques
•Les plasmides de virulence (production de
substance à rôle pathogène).
•Production de bactériocine
•Les plasmides de résistance aux ATB et aux
•métaux lourds.
• les plasmides métaboliques

16. Les plasmides de virulence
Il s’avère que les bactéries pathogènes hébergent très
souvent des plasmides conjugatifs qui participent à la
pathogénicité. Les plasmides de virulence portent des gènes
codant des facteurs de virulence, ayant un rôle dans le
pouvoir pathogène des bactéries. Par exemple les
Escherichia coli entérotoxigéniques (ETEC) responsable de
la diarrhée du voyageur (ou tourista) hébergent au moins
deux plasmides, l'un portant les gènes codant un facteur de
colonisation qui assure l’adhérence des bactéries á l'
épithélium intestinal, l'autre codant des toxines.

17. Les plasmides conjugatifs
Les plasmides conjugatifs sont les premiers plasmides qui ont été
découverts chez la bactérie Escherichia coli dans les années 1950.
On les appelle aussi facteurs de fertilité ou plasmides F. Ces
plasmides confèrent à la bactérie hôte la capacité de synthèse de
pili dit sexuels. Par l'intermédiaire de ces pili, la bactérie porteuse
(donneuse) peut transférer une copie du plasmide F par processus
de conjugaison bactérienne.

18. Les plasmides F possèdent au minimum une
origine de réplication et tout les gènes
nécessaires à la synthèse des pili et du
transfert du plasmide. Certains plasmides F
sont des épisomes, c'est-à-dire qu'ils peuvent
s'intégrer dans le génome chromosomique.

22. Ces gènes offrent en contrepartie un
avantage sélectif pour le plasmide et
les bactéries hôtes. On conçoit donc la
nature quasi-ubiquitaire et persistante
des plasmides chez les bactéries
pathogènes.

23. Epidémie de dysenterie (Shigella) en milieu hospitalier (Japon)

24. Les plasmides métaboliques
Les plasmides métaboliques portent des gènes permettant
l'utilisation de certains nutriments. Chez E. coli, les gènes
portés par ces plasmides sont par exemple : l'utilisation du
citrate comme source de carbone, la production de soufre,
l'hydrolyse de l'urée. Chez les salmonelles on a observé la
dégradation du lactose ce qui est totalement inhabituel chez ce
genre bactérien.

25. La plupart de ces plasmides codent la synthèse
d'une ou de plusieurs enzymes

26. Les plasmides de bactériocines
Gartia en 1915 qui a décrit l'action antagoniste
entre 2 souches d’ E.coli. Les substances
responsables rencontrés tout d'abord chez les
entérobactéries puis chez la plupart des bactéries à
Gram+ ou Gram- sont appelées des bactériocines.

27. • Nécessite la présence d’un récepteur
spécifique.
• Le nom de bactériocines dérive de l’ espèce
bactérienne ou le genre sur lequel elles
agissent: - Colicines (E. coli),
- pyocines (Pseudomonas pyocyanea)
-Vibriocine (Vibrio cholerae)
les Colicines s'apparentent aux ATB par le
pouvoir bactéricide mais elles s’ en
différencient par leur nature (protéinique ) par
le mode d'action et par leur transmission
héréditaire

29. Réplication et transmission
Chaque plasmide contient au moins une
séquence d'ADN qui sert d'origine de
réplication, ou ori (un point de départ de la
réplication de l'ADN), permettant à l'ADN
plasmidique d'être dupliqué indépendamment du
chromosome bactérien

30. en utilisant la « machinerie enzymatique »
de la cellule hôte qui ne sont pas les
mêmes selon les plasmides. Exp : Chez
E.coli la plupart des plasmides utilisent
ADN polymérase III pour l'extension de
la chaîne d’ADN alors que d’autres
comme le plasmide Col E1, utilise l’ADN
polymérase I.

31. La fonction des gènes portés par le
plasmide concernent principalement le
contrôle du processus d'initiation de la
réplication et la répartition entre les
cellules filles des plasmides répliqués.

32. Certains plasmides sont présents avec un
faible nombre (1 á 3 copies ) d’ autres
peuvent être présents à plus de 100 copies.
Les bactéries en comportent généralement 5 à 30 copies, les levures entre 50 et 100
exemplaires par cellule.

33. Réplication
• Deux grands types de réplication des
plasmides
• Réplication théta: à partir d’une origine
de réplication, ouverture de deux brins
d’ADN et progression uni ou bidirection-
nelle chez les bactéries à Gram négatif.

34. Réplication par le mécanisme du cercle
roulant chez les bactéries à Gram positif.
Ce mécanisme conduit à un intermédiaire
simple brin.
La plupart des plasmides linéaire se répliquent
en utilisant un mécanisme impliquant une
amorce de nature protéique à l’extrémité 5’
de chaque brin et qui est utilisé dans
l'initiation de la synthèse de l’ADN.

35. (A) Réplication unidirectionnelle.
(B) Réplication bidirectionnelle.
(C) Rolling circle

36. Principales fonctions de la région ori
• Spécificité d’hôte
• Régulation du nombre de copies par cellule

37. REGULATION DE LA REPLICATION
• L'origine de la réplication est un élément
déterminant de ce système d’ autonomie.
• C'est une séquence spécifique de bases au
niveau de laquelle se trouve le ‘’site de
départ’’ pour chaque cycle de réplication
• C'est une petite séquence d’ ADN susceptible
d'amorcer un cycle de réplication.

38. Gène régulateur est composé d’un :
• Gène Cop qui contrôle le gène de
réplication.
• Gène rep contrôle l'initiation.
• Promoteur (origine de la réplication).

39. • Une protéine initiateur sous dépendance d'un gène de
réplication (Rep).
• Une protéine répresseur qui contrôle le gène de
réplication. ( cette protéine est codée par un gène
(Cop) , qui contrôle le nombre de copies ).
• ARN polymérase traverse la séquence origine au
niveau du site promoteur.
• ARN formé sert d'amorce de synthèse de l’ADN
• Elle dissocie les deux brins d’ADN qui constitue des
boucles.
• La boucle reconnue par l’initiateur constitue un
complexe d’attraction de la polymérase de la cellule
hôte ce qui conduit a la synthèse de l’ADN
plasmidique .

40. gène de
réplication
sous dépendance
Contrôle le
gène de
réplication.
ARN POLYMERASE
Amorce
complexe
d’attraction
de la
polymérase

41. CURAGE DES PLASMIDES
• C'est l’inhibition de la réplication des
plasmides. Le plasmide se trouve dilué au
point de disparaitre
• C'est l'élimination des plasmides par des
agents mutagènes( l’acridine , le bromure
d’ethidium, ATB, température etc.

42. 1
2
3
4
5
6
7
8
PLASMIDE
Chromosome
Curage d’un plasmide

43. GROUPES D’INCOMPATIBILITE
• Les plasmides qui partagent des exigences
commune pour leur réplication ne peuvent
coexisté d’une façon stable au sein d’un même
lignée cellulaire = incompatibles.
• Contrairement les plasmides non apparentés
peuvent se maintenir ensemble dans une cellule
Ils sont qualifiés de compatibles

44. TRANSFERT
• Les plasmides sont transmis verticalement aux
cellules filles en nombre égale au moment de la
division cellulaire. Transmis aussi
horizontalement c.a.d cellule à cellule se trouvant
dans le même milieu même espèce ou non dans
ce cas le tansfert se fait par conjugaison.
• Les plasmides peuvent être transmis par
transduction (transfert par l’intermédiaire d’un
phage) ou par transformation (absorption d ADN
dissous présent en solution dans le milieu).

45. LES TRANSPOSONS
• transposons : séquences d'ADN capables de
changer de localisation dans le génome sans jamais
apparaitre à l'état libre. Ces séquences s’intègrent
aux chromosome au niveau de sites définis, ces sites
spécifiques et complémentaires appelés sites
d'insertion.
• Les transposons sont formés d’une série de gènes
portant un élément d'insertion à chaque extrémité.
• Les gènes supportés par les transposons codent pour
un large éventail de caractères de résistance aux
ATB.