Génétique bactérienne

étude de l'hérédité et de la variabilité des bactéries génome bactérien est le support matériel de

l'hérédité, la somme des gènes d'un microorganisme

gène est l'unité fonctionnelle de base de l'information génétique

Génétique bactérienne

génome bactérien est représenté par: - L'ADN du chromosom (y compris les gènes essentiels

pour la survie )- L'ADN de plasmides (contenant les gènes qui codent

les caractères de la souche qui donnent des avantages sélectifs)

génotype - toutes les informations codées dans le génome bactérien

phénotype - somme des caractères observés après l’interaction du génotype avec l'environnement

Le phénomène de la variabilité génotypique

- changement soudain, soumis aux descendants d'un ou plusieurs caractères, produit par deux mécanismes • mutation• transfert de l'ADN provenant d'un donneur à un accepteur

La variabilité phénotypique - induite par l'interaction du génome avec les facteurs de

l'environnement;

- est réversible et ne se transmet pas héréditaire ;

- est basé sur le contrôle de la transcription du gène et de la traduction d'ARNm dans la synthèse protéique par l’induction ou répression de ces gènes.

I.Mutation

représente un changement dans la séquence de nucléotides dans un gène, causé par une erreur dans la réplication

événement rare, spontané et imprévisible mutations accumulées dans des milliards

d'années, sous l'effet de la sélection naturelle explique l'évolution des espèces

de nouveaux gènes résultant d'une mutation sont appelées allèles et occupent le même locus génétique que le gène d'origine

Mutation

Mécanismes moléculaires de la mutation

- substitution d'une paire de bases par une autre paire, le remplacement d'un codon par un autre codon

- insertion ou la délétion d'une ou plusieurs bases, avec le décalage du cadre de lecture

Mutations bactériennes observées au

laboratoire : Des mutations de la morphologie des colonies

bactériennes (variation S - R); Des mutations nutritionnels Des mutations entraînant une perte de facteurs de

pathogénicité (les mutants S.pneumoniae avirulentes qui ont perdu leur capsule);

mutations qui conduisent au phénomène de résistance aux antibiotiques

II. Transfert de matériel génétique

• est un transfert d’ADN en sens unique, à partir d'une bactérie donatrice à une autre, réceptrice;

• L’exogenote = matériel génétique transféré

• L’endogenote = matériel génétique propre

Mécanismes de transfert génétique

1. Transformation- la bactérie accepteur est en mesure d'accepter

l'ADN exogène de l'environnement, de bactéries mortes (état de compétence)

- l’exogenote doit fournir une structure bi caténaire et ne représentent pas plus de 1% de la taille du génome des bactéries;

- phénomène a été découvert grâce à des expériences sur des souris avec Streptococcus pneumoniae, en 1928, et a été expliqué deux décennies plus tard.

2.Transduction - Transfert de l'ADN bactérien par des

phages transducteurs

- Il existe deux types de transduction :• généralisée (transfert aléatoire d'un fragment

du génome bactérien);

• spécialisés (le transfert de gènes bactériens situés près du site d'intégration du phages transducteur).

Conversion lysogénique• Le résultat du transfert génétiques réalise

par un phage, présentant des similitudes avec la transduction spécialisée

• gènes du phage transférés encode un facteur de pathogénicité - souches toxigenes de Corynebacterium diphtheriae, Streptococcus pyogenes, etc.)

3. Conjugaison

- transfert génétique impliquant un contact physique entre deux bactéries avec la polarité sexuelle différente;

- bactérie donatrice (mâle) a un plasmide conjugatif (facteur F +) et des gènes codant pour la synthèse de pili sexuels, qui se fixe à des récepteurs spécifiques sur la surface d'un récepteur de la cellule réceptrice (F-, le «féminin»);

Pili sexuels

Pili sexuels(E. coli)

Relations microorganismes-hôte

L'infection est une maladie provoquée par des agents pathogènes vivants. On distingue deux types de bactéries responsables d'infections:

- Les bactéries pathogènes- sont des bactéries responsables d'une maladie même chez le sujet " sain " (ex tuberculose, méningite, choléra,...).

- Les bactéries opportunistes- ne donnent pas habituellement des maladies chez les sujets sains. En revanche, elles peuvent devenir pathogènes chez les patients présentant un déficit immunitaire

La symbiose

• Association d'espèces différentes qui vivent ensemble

• Types:– comensalism– mutualism– parasitisme

• Comensalism– Un microorganisme est hébergé d’un organisme plus

grand

– Celui-ci lui offre des nutriments et les conditions physico-chimiques pour la croissance et la multiplication,

sans bénéficier de l’association • Mutualisme

– bénéfice mutuel de microorganismes

Parasitisme • Bénéfice unilatérale pour un microorganisme

qui se développe à l'aide de l'hôte; il provoque des lésions à l'hôte (la maladie infectieuse).

• Les parasites (organismes vivant aux dépens d’un hôte, sur ou en lui) qui causent des maladies infectieuses sont des agents pathogènes– exoparasites– endoparasites

Parasitisme • Exoparasites restent sur la peau à l'extérieur

(infestation)– avec les puces, les poux, les tiques – avec Sarcoptes scabiei (la gale)

• Endoparasites pénètrent dans les cavités ou ils envahissent les tissus (infection)– avec différents microorganismes – avec des vers parasites

Microorganismes saprophytes

• Pas de pouvoir pathogène• Leur habitat naturel est la matière organique

morte

• Ils ne trouvent pas dans les tissus les conditions physico-chimiques et les éléments

nutritifs nécessaires au leurs développement

Microorganismes pathogènes

• Microorganismes qui possède une capacité envahissante suffisante pour produire une infection à l’hôte avec une défense normale

• Guérison clinique porteurs sains de germes(parasitisme→ commensalisme) infection latente (parasitisme → mutualism)

Microorganismes opportunistes ou facultativement pathogènes

• Peuvent provoquer des maladies quand la situation est favorable (“opportune”).

• Souvent des germes de la flore normale; occasionnellement provenant de l’environnement, d’animaux ou de porteurs sains des germes.

• Ils devient parasites quand– les barrières anti-infectieux sont faibles

– ils acquièrent de nouvelles capacités pathogènes

• Quand les barrières anti-infectieux sont restaurées, les opportunistes retournent à

commensalisme/mutualisme

Contamination et colonisation

• contamination – présence de microorganismes sur les objets ou une surface.

• colonisation - présence de microorganismes et leur multiplication sur la peau et les muqueuses (flore normale); pas de pénétration tissulaire.

- pas de réaction détectable de l'hôte (e.g., réponse inflammatoire)

Les zones du corps de l'homme par rapport à leur

état microbiologique 1. Les zones normalement stériles

• l’environnement interne (sang, lymphe, liquide interstitiel)• les tissus • les séreuses (méninges, plèvre, péricarde, péritoine)

2. Les zones où la contamination est faible et passagère, pratiquement stérile

• les sinus et l'oreille moyenne • l’étage sous-glottique des voies aériennes• les voies biliaires • les voies urinaires du rein à l'urètre proximal • les organes génitaux internes

3. Les zones contaminées, mais pas colonisées • l'estomac • le duodénum • le jéjunum

4. Les zones normalement colonisés • le tégument • la conjonctive • les voies aérodigestives supérieures • iléon terminal, colon• urètre distal • vagin

La flore microbienne

normale

• Les bactéries – les bactéries anaérobies sont 10-1000 fois plus

nombreuses que les bactéries aérobies • Les champignons • Les protozoaires

– dans le tube digestif, en conditions de promiscuité

Rôle de la flore microbienne normale

1. Rôle nutritionnel • synthétise des vitamines du groupe B, des vitamines E et K

2. Rôle protecteur • barrière antimicrobienne ecologique• s'oppose à l’envahissement des surfaces du

corps humaine par des microorganismes de contamination, y compris les pathogènes

• mécanisme:• compétition pour les nutriments • production de substances à l’activité

antimicrobienne

Colonisation microbienne anormale

1. Le traitement avec antibiotiques • Les tétracyclines – Candida• La clindamycine – entérocolite pseudo-membraneuse

(Clostridium difficile)2. Le changement des conditions d'hébergement

• L’incapacité à digérer et absorber les disaccharides → la diarrhée

• L’humidité de la peau → pitiriazis verzicolor• L'hygiène bucco-dentaire manque + forte consommation de

sucreries → la plaque dentaire → cavité du dent3. Absence ou insuffisance des barrières antimicrobiennes

• Manque de l'acide chlorhydrique → colonisation de l’estomac et duodénum → infection des voies biliaires

• Les blessures → bactéries opportunistes • La colonisation de l'oropharynx avec des bacilles à

Gram négatif chez les personnes âgées et chez les patients hospitalisés pour une maladie grave