Rechercher dans le site  |   Devenir membre
      Accueil       |      Forum     |    Livre D'or      |     Newsletter      |      Contactez-nous    |                                                                                                          Envoyer par mail  |   Imprimer








loading...

 
Bactériologie
Exploitation de la séquence du génome des bactéries
Cours de Bactériologie
 


 

La détermination de la séquence d'un génome bactérien permet de préciser les fondamentaux de la bactérie :

loading...

taille du génome, GC%, nombre de phases de lecture potentielles, fraction codante du génome et enfin nombre de pseudogènes, qui s'il est important (Mycobacterium leprae et Rickettsia prowazeki) témoigne d'une réduction génomique en cours.

L'analyse de la séquence permet aussi de préciser les voies métaboliques présentes et leur bonne concordance avec la physiologie connue de la bactérie.

Mais la seule analyse de la séquence nucléotidique n'apporte que des informations limitées et les seules données de séquence sont loin de résoudre toutes les questions concernant la biologie d'un microorganisme.

Différentes possibilités s'ouvrent alors aux microbiologistes pour pousser les investigations.

Comparaison de génomes :

La comparaison est une façon simple de Mycobacterium « faire parler » les génomes.

Dans l'idéal, on dispose de la séquence nucléotidique de plusieurs souches appartenant à la même espèce ou à des espèces proches, il est alors possible de comparer leur séquence et de rattacher les différences à des phénotypes spécifiques d'une souche, tel que le pouvoir pathogène par exemple.

Ainsi la séquence nucléotique d'une souche d'Escherichia coli K-12, souche de laboratoire non virulente, a été comparée à la séquence d'une souche d'Escherichia coli O157/H7 responsable d'entérites hémorragiques.

Cette comparaison a révélé qu'il existe un squelette commun de 4100 kb à ces deux souches et que les gènes de ce squelette sont très proches voire identiques (98% d'identité).

En revanche, un nombre important de séquences sont spécifiques à chacune des deux souches.

Ainsi la souche virulente possède 1340 Kb d'ADN répartis en 177 îlots sur le chromosome ; dont certains étaient connus (gènes codant pour le système de sécrétion de type III permettant l'adhésion intime et la disparition des microvillosités) mais d'autres inconnus jusque là et qui pourraient contribuer au pouvoir pathogène.

De façon surprenante, 530 kb d'ADN sont spécifiques de Escherichia coli K-12 et ne sont pas retrouvés dans la souche pathogène.

Des comparaisons similaires entre Mycobacterium tuberculosis et leprae ont apporté une explication à l'impossibilité de M.leprae de se diviser en dehors de l'homme.

En effet alors que le génome de M.tuberculosis a une taille de 4,4 Mb celui de M.leprae n'est que de 3,3 Mb.

A cette perte de 1000 kb s'ajoute le fait que la séquence codante de ces 3,3 Mb est très faible ceci en raison du nombre important de pseudogènes. On estime ainsi que M.leprae a la capacité de produire 2000 protéines de moins que M.tuberculosis.

Cette réduction de génome explique qu'un nombre important de voies métaboliques manquent chez ce pathogène et empêchent sa croissance in vitro. Dans certaines circonstances, la comparaison de génome n'apporte que des informations limitées, notamment lorsqu'il existe de fréquents transferts horizontaux.

Dans ce cas, les différences observées peuvent être spécifiques de la souche dont la séquence est connue et ne pas refléter une différence phénotypique propre au groupe bactérien étudié.

Ceci est le cas de Neisseria meningitidis, pathogène pour lequel il est intéressant de connaître les différences avec Neisseria gonorrhoeae compte tenu des différences évidentes de pouvoir pathogène.

A ce jour, la séquence génomique de 2 souches de N.meningitidis a été réalisée, une souche de sérogroupe A (Z2491) et une souche de sérogroupe B (MC58), ainsi que la séquence d'un isolat de N.gonorrhoeae (FA1090).

Des comparaisons de génomes montrent que 17% des phases de lecture de Z2491 ne sont pas dans la souche de gonocoque, mais 8% du génome de Z2491 n'est pas non plus dans l'autre souche de méningococque (MC58), cette importante variabilité de génome entre les souches de Neisseria interdit de porter des conclusions quant à l'intérêt des 17% de séquences de Z2491 absentes chez le gonocoque quant à leur rôle dans la spécificité du pouvoir pathogène de N.meningitidis.

Le seul moyen de pallier à ceci est de comparer plusieurs isolats de N.meningitidis avec plusieurs souches de N.gonorrhoeae pour ne garder que les séquences communes à tous les méningocoques et absentes des gonocoques.

Le moyen le plus efficace pour ceci est l'emploi  « arrays ».

Pour ce faire, la totalité des gènes d'une bactérie est amplifiée et déposée à l'aide de robots sur une membrane d'hybridation (macroarrays) ou sur une glace de verre (microarrays ou puces à ADN).

Ces dernières sont beaucoup plus petites que les macroarrays et permettent le dépôt de plusieurs dizaines de milliers de gènes pour seulement quelques milliers avec les macroarrays.

Ces supports solides sont ensuite hybridés avec l'ADN chromosomique des souches dont on désire réaliser la comparaison.

La lecture et l'interprétation sont réalisées à l'aide d'une informatique appropriée.

Les gènes pour lesquels aucune hybridation n'est détectée sont absents de la souche testée.

Bien entendu cette information n'apporte que des renseignements négatifs dans la mesure où il ne tient pas compte d'éventuelles séquences présentes dans l'ADN testé mais cette fois absentes de la souche avec laquelle l'array a été construit.

De telles comparaisons portant sur un grand nombre de souches appartenant au même genospecies mais exprimant différents niveaux de virulence apporteront des renseignements quant aux mécanismes du pouvoir pathogène.

Étude du transcriptome :

Le transcriptome est l'identification de l'ensemble des gènes qui sont exprimés dans une situation donnée.

L'emploi d' arrays permet de quantifier le niveau d'expression de chaque gène.

Pour ce faire, les supports solides sont hybridés non plus avec l'ADN génomique d'une souche mais avec l'ARN extrait de la souche.

En comparant le profil d'expression dans deux conditions différentes, il est possible d'obtenir des informations importantes sur la régulation des gènes.

En fonction de l'environnement dans lequel la bactérie se développe, le transcriptome varie et permet ainsi de préciser les gènes préférentiellement exprimés.

Le regroupement de ces gènes permet l’identification des « clusters » dont l'expression est nécessaire dans tel ou tel environnement.

Étude du protéome Le but est d'identifier l'ensemble des protéines produites par une bactérie et de rattacher chaque protéine à une phase de lecture.

Là encore, il existe une variabilité en fonction des conditions de croissance.

La comparaison protéome-transcriptome sera nécessaire.

Que pensez-vous de cet article ?

  Envoyer par mail Envoyer cette page à un ami  Imprimer Imprimer cette page

Nombre d'affichage de la page 3085







loading...
loading...

Copyright 2017 © Medix.free.fr - Encyclopédie médicale Medix