ULaval:MED-1206/Microbiologie et infectiologie/Génétique bactérienne
MIC-072. Comprendre le cheminement de l’information génétique
Dogme central de la biologie moléculaire : ADN --> ARNm --> protéine
- Bactéries se divisent par fission binaire.
- Particularités des bactéries :
- Produisent les protéines uniquement quand elles en ont besoin = régulation des gènes.
- Processus actif : nécessite état métabolique actif (plus rapide lors de phase exponentielle).
- Produisent les protéines uniquement quand elles en ont besoin = régulation des gènes.
MIC-073. Distinguer génomes et plasmides chez les procaryotes
Génome bactérien | Plasmide |
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1 seul chromosome, généralement
Compact, empaqueté dans le nucléoïde (pas de membrane nucléaire) Circulaire Gènes essentiels à la croissance de la bactérie, gènes de résistance et potentiellement de sélection 800-4500 k paires de bases (vs 3 milliards chez l’Homme) |
Extra-chromosomiques
Réplication indépendante Circulaire Bihélical Ne codent pas fonctions essentielles
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MIC-074. Expliquer la régulation et l’expression des gènes chez les bactéries
Régulation de la séquence d’ADN | Régulation transcriptionnelle (nombre de transcrits) | Régulation post-transcriptionnelle (quantité du gène qui est actif) |
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Amplification de gène | Activateurs (contrôle positif) | Ajout de cofacteur ou groupe prosthétique |
Réarrangement de gène (mutations) | Répresseurs (contrôle négatif)
Ex : tetR pour tetB |
Clivage protéolytique |
Regroupement de gènes adjacents dans opéron | Interactions avec d’autres molécules | |
Contrôle de gènes non contigus par régulon (même protéine régulatrice) | Régulation transductionnelle | |
Contrôle de gènes non contigus par stimulon (même stimulus) |
MIC-075. Expliquer les concepts de base liés à l’hérédité et aux mutations
- Bactéries se divisent par fission binaire
- E. coli : 20 min
- Réplication fidèle
- 10-7à 10-11= fréquence d’erreurs
- 10-4pour transcriptase inverse du VIH, un rétrovirus (virus à ARN avec transcriptase inverse pour synthétiser ADN)
- Systèmes de réparation :
- Réparation directe de l’ADN
- Réparation par excision
- Réparation par recombinaison
- Recombinaison SOS (peut stimuler transfert de gènes)
- Recombinaison sujette à erreurs (peut induire mutations)
- 10-7à 10-11= fréquence d’erreurs
- Mutations :
- Spontanées
- Rayons cosmiques
- Erreurs de réplication
- Induites
- Agents mutagènes (physiques, chimiques, biologiques).
- Spontanées
- Types de mutations :
- Délétions
- Insertions
- Substitutions de nucléotides
- Silencieuses (aucun effet sur génotype ou phénotype)
- Mauvais sens
- Non-sens (codon stop)
- Conséquences des mutations :
- Mutants à nouveaux phénotypes
- Motilité
- Présence d’une capsule
- Apparence des colonies
- Éléments nutritionnels requis
- Résistance aux antibiotiques
- Ces phénotypes sont sélectionnables :
- Avantage dans un certain milieu (ex : bactéries résistantes dans un milieu avec ABx)
- Mutation survient au hasard et précède l'avantage sélectif (Luria et Delbruck)
MIC-076. Décrire le rôle des échanges génétiques de gènes dans la transmission des gènes de résistance
- Résistance aux antibiotiques
- Par altération de la perméabilité membranaire
- Exemple de tetB àprotéine d’efflux tetB dans le cas de résistance à la vancomycine.
- Par modification ou destruction de l’ATB
- Par modification ou changement de la cible
- Par altération de la perméabilité membranaire
- Cibles fréquentes des ATB
- Gyrases à ADN
- Fragments de l’ADN
- Polymérase à ARN
- Membrane
- Synthèse d’ATP
- Biosynthèse de l’acide folique
- Paroi
- Synthèse des protéines impliquées dans le ribosome
- ARNt synthétase
Transformation | Conjugaison | Transduction | Transposition |
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ADN externe (libre dans le milieu) peut transformer bactéries.
Les bactéries capables de transformation sont dites compétentes. Plus efficace entre bactéries de la même espèce |
Contact entre 2 cellules
Échange de gènes codés par plasmides conjugatifs |
Médiée par les bactériophages
Exemples :
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Mouvement d’ADN dans une même cellule bactérienne
--> Entre plusieurs parties de chromosomes, 2 chromosomes différents, chromosome et plasmide ou phage, entre plasmides, entre phages, etc. |
Exemple :
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Unidirectionnel : de mâle à femelle
Ex : facteur de fertilité F de E. coli |
Transduction lytique (phages virulents)
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Trois classes de transposons (segments d’ADN qui se déplacent dans le génome) :
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Capacité innée
Capacité acquise par :
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Plasmides conjugatifs de type R (résistance aux ATB) : chez Gram (-) et Gram (+) Strep et Clostridium.
Chez Clostridium, mécanisme distinct de pili sexuel pour rapprochement |
Transduction lysogénique (phages tempérés)
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Intégrons :
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Mobilisation :
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Spécialisée :
Généralisée :
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MIC-078. Concevoir la restriction de ces échanges génétiques
Système de restriction-modification de classe II | CRISPR/Cas |
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MIC-079. Énumérer quelques applications de la génétique moléculaire dans la production de médicaments et le diagnostic
- Production de molécules utiles à la science (ex insuline, EPO etc) par ADN recombinant
- Insérer séquences humaines dans micro-organismes avec temps de génération court et stimuler la production des protéines souhaitées mise devant un promoteur fort et inductible
- Diagnostic par PCR
- Identification d’une bactérie de prélèvement plus rapide que par culture (2-3 jours)
- Design des primers/amorces spécifiques à l’ADN qu’on recherche pour l’amplifier
- Identification de souches résistantes