Dr Christian CARRIERE

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GENETIQUE BACTERIENNE

• Dr Christian CARRIERE
• Laboratoire de bactériologie
• Hôpital Arnaud de Villeneuve

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A - Le chromosome bactérien

• ADN double brin
•  Gènes de la vie 
• Protéines structurales
• Protéines enzymatiques

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Le chromosome bactérien
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Le chromosome bactérienApplications pratiques

• 1 - Epidémiologie moléculaire

épidémiologie moléculaire
épidémiologie conventionnelle
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Principe de lépidémiologie moléculaire

• But Comparer des isolats bactériens entre eux
• Même espèce bactérienne
• Coupure par 1 endonucléase
• Migration électrophorétique
• Profils de restriction
• Comparaison des profils
• Technique délectrophorèse en champ pulsé (ECP)

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Variations observées sur les profils dECP
Insertion (D) et perte (E) dun fragment dADN
sur le fragment de 400 kpb
Gain (B) et perte (C) dun site de
restriction sur le fragment de 400 kpb
Profil de référence
A
B
C
D
E
500 kpb
400 kpb
200 kpb
50 kpb
Nombre de différences par rapport au profil de
référence
3 3 2 2
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Interprétation de profils dECP
Nombre de modifications génétiques par rapport à la souche épidémique Nombre de fragments différenciant la souche testée de la souche épidémique Interprétation microbiologique des profils Interprétation épidémiologique
0 0 Semblables Souche faisant partie de lépidémie
1 2 3 Très proches Souche faisant probablement partie de lépidémie
2 4 6 Proches Souche faisant possiblement partie de lépidémie
3 gt ou 7 Différents Souche non reliée à lépidémie
8
M 1 2 3 4
5 6
kb
436,5
194
48,5
9
Epidémiologie moléculaire
Isolats de Staphylocoques - service N 1 (1 à 5)
et - service N 2 (6 à 9)
Isolats de Pseudomonas aeruginosa - 1 à 7 7
patients différents - 8 et 9 fibroscope
M 1 2 3 4 5 6
7 8 9
kb
436,5
194
48,5
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Le chromosome bactérienApplications pratiques
2 - Identification genre et espèce
(taxonomie) ex Escherichia coli

• Ancienne
• dénaturation ou fusion de lADN
• Tm température de fusion
• G - C
• Notion despèce
• - DTm et G-C proches

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Taxonomie bactérienne moderne
gt Espèces rares ou difficiles à identifier par
méthodes commercialisées
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Analyse dune séquence sur Internet
1-Aller sur un site spécifique
2- Copier la séquence à analyser
3- Envoyer la recherche
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Identification dune bactérie après séquençage
Alignement des 2 séquences
Pourcentage didentité entre la séquence
analysée et la séquence la plus proche de la
banque de données
Si le pourcentage est gt à 97 même genre et
espèce
Si le pourcentage est lt à 97 nouvelle espèce
ou nouveau genre
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Les plasmides

• Fragments dADN double brin
• Circulaires
• Intra cytoplasmiques
• Auto réplicatifs
• Portent des gènes de survie
• Adaptation à lenvironnement
• Résistance aux antibiotiques

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B Les variations génotypiques

• Ce sont des modifications du génome bactérien
  essentiellement dues à des mutations
• Pour le clinicien, les applications
• Virulence
• Résistance acquise aux antibiotiques

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Les variations génotypiques

• Que se passe t-il au niveau génomique ?
• Microinsertions et microdélétions
• Mutations faux sens erreur
• Mutations non sens codon stop
• Mutations ponctuelles
• Idem ci-dessus
• Macroinsertions et macrodélétions
• Séquence de type IS (séquences dinsertion)
• Transposons
• Gain ou perte de gènes entiers (Résistance ATB)

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La résistance a un support moléculaire(exemple
des antituberculeux)
Gènes mutés dans la résistance aux
anti-tuberculeux (connus)
ISONIAZIDE katG, inhA, kasA, aphC
RIFAMPICINE rpoB
PYRAZINAMIDE pncA
ETHAMBUTOL embCAB
STREPTOMYCINE rpsL, rrs
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Exemple Mécanisme de résistance à la rifampicine

• Mode daction
• La rifampicine se fixe à la sous-unité ? de lARN
  polymérase
• Empêche l'initiation de la transcription
• perturbe la synthèse des ARN messagers
• Mécanisme de résistance
• 95 des souches portent des mutations ponctuelles
  dans le gène rpoB entre les codons 511 et 533
• Diminution de l'affinité de l'ARN polymérase pour
  la rifampicine

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Mutations dans le gène rpoB
511
533
rpoB
522
511
533
513
516
526
531
Gln
Asp
Ser
His
Leu
Ser
Leu
Tyr Asp Leu Arg
Leu Pro
Tyr Val
Leu Trp
Leu
Pro
Pro
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Propriétés des variations génotypiques

• 1 - Spontanéité
• le mutant résistant préexiste à lutilisation de
  lantibiotique qui le sélectionne

ATB
Bactéries sensibles
Bactéries résistantes à lantibiotique
 
ATB
Population bactérienne
Population bactérienne devenue résistante
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Propriétés des variations génotypiques

• 2 - Rareté
• Taux de mutation probabilité davoir un mutant
  résistant dans une population bactérienne ex
  10-5
• Probabilité davoir 2 mutants résistants à 2 ATB
  produit des probabilités de chaque mutation
• Application Caverne pulmonaire108 bacilles
• Rifampicine Tx mut. 10-7
• Isoniazide Tx mut. 10-5
• Mutant isoniazide et rifampicine  spontané 
• 10-7 x 10-5 10-12

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(No Transcript)
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Propriétés des variations génotypiques

• 3 - Stabilité
• transmissible à la descendance
• 4 - Inductibilité
• U.V., mutagènes

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SUPPORT GENETIQUE DE LA RÉSISTANCE
? Résistance naturelle chromosomique ?
Résistance acquise - chromosomiques,
secondaires à une mutation -
extra-chromosomiques par acquisition de gènes
ex plasmides
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C - Transferts de matériel génétique

• Transformation
• Conjugaison
• Transduction

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Caractéristiques communes à tous ces mécanismes
de transfert

• Ces transferts dADN doivent être suivis de
  recombinaison génétique

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I La Transformation

• Transfert dun fragment dADN en solution dune
  bactérie donatrice à une bactérie réceptrice
• Ce modèle avait permis de démontrer que lADN
  était le support de lhérédité en 1944
• Expériences de Griffith

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La transformation
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Exemple transformation des pneumocoques par de
lADN provenant de Streptocoques ORL

• Les Streptocoques ORL
• Sont des commensaux de la gorge, salive
• Peuvent porter des gènes de résistance aux
  antibiotiques
• Sont sélectionnés par lantibiothérapie
• Transforment les Pneumocoques
• DANGEREUX car les Pneumocoques deviennent à leur
  tour résistants

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II Conjugaison

• Processus sexuel strict
• Contact et appariement
• Sexes différents, pili sexuels
• Pont cytoplasmique
• Transfert dADN chromosomique à sens unique, en
  général partiel

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La conjugaison
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La conjugaison schéma
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La conjugaison bactérienne

• Intéresse surtout les bactéries à Gram négatif
• Nimporte quel gène peut être transféré
  résistance, virulence
• Principal facteur dévolution bactérienne
• Intéresse aussi lADN plasmidique (plasmides
  conjugatifs)

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Transfert de plasmides de résistance par
conjugaison
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III - La transduction

• Transfert de fragments dADN bactérien par
  lintermédiaire de vecteurs bactériophages ou
   phages 
• Les bactériophages sont des virus infectant de
  façon spécifique les bactéries
• Se répliquent dans la bactérie
• Utilisent la  machinerie cellulaire 
• Peuvent lyser la bactérie

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(No Transcript)
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La transduction

• soit conversion lysogénique
• Expression du gène prophage
• Soit cycle lytique
• Réplication du phage

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Exemples de conversion lysogénique

• Production de toxines virulence
• Corynebacterium diphteriae
• Toxine diphtérique diphtérie
• Streptococcus pyogenes (groupe A)
• Toxine érythrogène scarlatine

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RESISTANCE BACTERIENNE
NATURELLE ACQUISE
Qq souches dune espèce Tend à se répandre
Chromosomique Fixe Constante 1 espèce
bactérienne 1 ATB ou 1 famille Transm. Verticale
Mutations Extra-Chromosomique
Chromosomique Rare Stable Spontanée 1 ATB ou 1
famille Transm. Verticale
Éléments Génétiques Mobiles (Plasm.,
Tn.) Fréquent Contagieux Plusieurs ATB
MultiR Transm. Horizontale