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Bactériologie
Transformation
Cours de Bactériologie
 


 

Découvertes :

Le phénomène de transformation a été découvert en 1928 par Griffith chez les pneumocoques.

Les pneumocoques possèdent une capsule polyosidique, dont les propriétés antigéniques varient selon les souches :

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Il existe une centaine de sérotypes capsulaires (sérotypes 1,2,3...).

Les souches capsulées donnent des colonies lisses, ou S ("smooth") et sont virulentes très virulentes chez la souris.

Les pneumocoques peuvent perdre spontanément in vitro leur capsule et leurs colonies prennent un aspect R ou rugueux et deviennent avirulentes.

Griffith montre que des bactéries R vivantes mélangées avec des bactéries S tuées par la chaleur tuent la souris et redonnent des colonies S.

Les souris servent en quelque sorte à sélectionner les rares transformants S très virulents. En 1944, Avery, McCarthy et MacLeod démontrent que le principe transformant impliqué dans cette transformation est de l’ADN: c’est l’ADN des pneumocoques capsulés de sérotype 1 qui fournit l’information génétique aux pneumocoques vivants non capsulés obtenu à partir d’une souche de sérotype 3.

La transformation naturelle :

Seules certaines espèces bactériennes sont aptes à acquérir naturellement de l’ADN exogène: pneumocoques et certains streptocoques, Neisseria, Bacillus subtilis et Haemophilus influenzae.

Pour être transformable, les bactéries doivent être en état de compétence, processus dont les mécanismes sont différents selon les espèces.

La transformation naturelle est un mode de transfert génétique essentiel chez le pneumocoque (gènes codant pour les PBPs conférant la résistance aux ß-lactamines) et les Neisseria (notamment variation de la piline permettant l'échappement au système immunitaire).

Les principales étapes de la transformation ont surtout été étudiées chez les bactéries à gram positif, notamment Bacillus subtilis qui est le modèle le plus étudié.

Pour être transformant, l’ADN doit être bicaténaire et d’un poids moléculaire suffisant (> 5-10 MDa).

L’origine de l’ADN n’a aucune importance : il peut provenir ou non de la même espèce bactérienne ou même d’un eucaryote et être de nature chromosomique, plasmidique ou phagique.

Les différentes étapes de la transformation sont la fixation de l’ADN à la bactérie en état de compétence, puis la fragmentation de l’ADN par des nucléases produisant des molécules bicaténaire de taille convenable (5 à 20 MDa), enfin l'entrée de l’ADN en quelques minutes, processus s’accompagnant d’une dégradation de l’ADN bicaténaire en ADN mono-caténaire.

Ainsi, l’ADN simple-brin est internalisé mais ne peut subsister de façon autonome (incapacité à se répliquer).

Il doit pour se maintenir s'intégrer au chromosome bactérien par recombinaison homologue avec échange avec un gène homologue du receveur.

Pour que ce remplacement allélique ait lieu, il faut de larges homologies entre l’ADN exogène et endogène.

En pratique, l’ADN provient de la même espèce bactérienne ou d’une espèce bactérienne proche.

Conséquences de la transformation :

Le résultat de la transformation est le transfert durable de matériel génétique entraînant :

1) des mutations inactivant certains gènes par insertion [création de gènes mosaïques contenant des fragments de gènes introduits dans les gènes du receveurs, par exemple le gènes des PBPs de S pneumoniae et N gonorrhoeae], ou par délétion ;

2) un apport de nouveaux gènes par remplacement(capsule de pneumocoques...) ou une variation antigénique chez le gonocoque (recombinaisons à partir de pseudogènes...).

Transformation artificielle :

La transformation est utilisée pour manipuler génétiquement les bactéries par introduction d’ADN dans E.coli, par exemple.

La transformation artificielle est différente de la transformation naturelle.

On utilise souvent des espèces bactériennes qui ne sont pas naturellement transformables (E.coli).

On peut introduire de l’ADN bicaténaire intact, notamment des plasmides entiers dont l’ADN peut se répliquer et s’exprimer de façon stable dans les bactéries réceptrices (intérêt pour les manipulations génétiques).

Différentes techniques sont utilisées, reposant sur une désorganisation de la paroi qui permet le passage de l’ADN : choc thermique (changement brutal de température de 0°C à >42°C), choc électrique (électroporation).

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