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  • L2-L3- Enseignements intgrs

    UE de lagent infectieux lhte

    Diversit gntique, variation antignique, polymorphisme, chappement, enkystement au sein du

    monde bactrien

    Dr Sylvain Godreuil

    Dpartement de Bactriologie-Virologie, Hpital Arnaud de Villeneuve, CHU Montpellier 1INSERM U1058 : Infection par le VIH et par agents tropisme cutano-muqueux: de la pathogense la prventionFacult de Mdecine de Montpellier

  • Objectifs :

    1. Comprendre les diffrents aspect de la diversit phnotypique et gntique du monde bactrien

    2. Savoir expliquer comment les mcanismes qui gnrent cette diversit chez les bactries

    3. Dcrire comment cette diversit chez les bactries a t exploite pour lutter contre les maladies infectieuses bactriennes

  • PLANPLAN:

    I. Gnralits sur la diversit et polymorphisme phnotypique et gntique bactrien

    I.1 Diversit phnotypique bactrienne

    I.2 Diversit gntiques des bactries

    I.3 Polymorphisme des gnomes et gnes conservs/auxiliaires

    I.4 Mcanisme lorigine de la diversit gntique bactrienne

    II. Utilisation de la diversit phnotypique et gnotypique bactrienne dans la lutte contre les maladie infectieuses

    II. 1 Utilisation de la diversit phnotypique et gnotypique pour l identification des bactries pathognes dans les prlvement clinique

    II. 2 Utilisation de la diversit phnotypique et gnotypique pour l identification des mcanismes de rsistances aux antibiotiques

    II.3 Utilisation de la diversit gntique pour comparer des isolats du mme espce bactrienne: lpidmiologie molculaire

    III. Points importants retenir

  • I.1 Diversit phnotypique bactrienne

    Les progrs de l'analyse bactriologique et biochimique dmontrrent dans les annes 1920-1950, l'existence de variations chez les bactries:

    - aspect de la colonie

    - pigmentation de la culture

    - perte de la capsule (virulence) chez le pneumocoque

    - caractre de fermentation (lactose)

    -acquisition de la rsistance un antibiotique..........

    I. Gnralits sur la diversit et polymorphisme phnotypique et gntique bactrien

  • I.2 diversit gntiques des bactries

    - Lensemble du polymorphisme phnotypique est lie expression de linformation contenue dans les gnes bactriens situ sur le chromosome et le/les plasmides.

    I. Gnralits sur la diversit et polymorphisme phnotypique et gntique bactrien

  • I.2 diversit gntiques des bactries

    Linformation gntique na pu tre que dcrypt que grce la gnomique et au squenage des gnomes bactriens

    I. Gnralits sur la diversit et polymorphisme phnotypique et gntique bactrien

    Double hlice dADN 1953

    Code gntique 1966

    Squences nuclotidiques de gnes

    -squence du bactriophage pHiX174

    -virus singe SV40

    -cytomgalovirus CMV

    Dveloppement et projet politique de squenage

    -projet de squenage du gnome humain

    - Europe : Saccharomyces cerevisiae / Bacillus subtilis

    -1 bactrie pathogne : Haemophilus influenzae

  • I.2 diversit gntiques des bactries

    Linformation gntique na pu tre que dcrypt que grce la gnomique et au squenage des gnomes bactriens

    Squenceur Squence de lensemble du gnome

    I. Gnralits sur la diversit et polymorphisme phnotypique et gntique bactrien

  • I.2 diversit gntiques des bactries

    - Comparer les diffrents gnomes bactriens (> 500 gnomes disponibles):

    Bactries des humains, animaux, plantes, environnements

    Bactries chez lhome; espces commensales vs pathognes; diffrents isolats au sein dune mme espce

    Diversit gntique +++

    Support de Diversit phnotypique

    -Pouvoir pathognes

    -Virulence

    -Rsistance aux antibiotiques

    -Variation de la rponse immunitaire de lhtes envers la bactrie

    -..

    I. Gnralits sur la diversit et polymorphisme phnotypique et gntique bactrien

  • Absence de corrlation taille/virulenceChlamydia trachomatis 1040 kbPseudomonas aeruginosas 6265 kb

    Taille gnome corrle la niche cologique:-Certains bactries se sont spcialises dans une niche cologiques spcifique ex: Chlamydia trachomatis (1040 kb) : pathogne humain stricte = garder que les gnes adapt pour lhomme- Certains bactries des pathognes opportunistes car Pseudomonas aeruginosas (6265 kb) ont une niche cologique environnementale donc la ncessit davoir des gnes de survie en milieux extrieur + les gnes ncessaires la pathognicit chez lhomme

    I.3 Polymorphisme des gnomes et gnes conservs/auxiliaires

    Taille gnome corrle nb de gnes codantChlamydia trachomatis 1000 gnesPseudomonas aeruginosas 5000 gnes

    I. Gnralits sur la diversit et polymorphisme phnotypique et gntique bactrien

  • I.3 Polymorphisme des gnomes et gnes conservs/auxiliaires

    La comparaison de gnomes de bactries despces diffrentes a mise en vidence:

    -des gnes conservs tout au long des gnrations gnes de mnage = ncessaire survie et lvolution des espce bactrienne ex: gne codant lARNr 16S = traduction++

    gne rpoB, qui code pour la sous-unit bta de la ARN-polymrase ADN-dpendante= transcrition+++

    Gyrase; ..

    -Gnes variable: prsent/absent avec des mutations une mutations = gnes

    Concept espce genomique (Lan et Reeves)gnes conservs (gne core)gnes variables (gnes auxiliaires):

    Gnes transfertsPhnotypiquesAdaptation une niche cologique

    I. Gnralits sur la diversit et polymorphisme phnotypique et gntique bactrien

  • I.4 Mcanisme lorigine de la diversit gntique bactrienne ?

    La comparaison des gnomes bactriens disolats despces diffrentes ou dune mme espce met en vidence un grand polymorphisme gntique entre ces isolats.

    2 grands mcanismes sont lorigine de ce polymorphisme gntique:

    -Mutation gntique

    -Transfert latral de matriel gntique exogne

    Mutation:Spontane : pr-existante dans une population bactrienne Induite : rayonnements de type UV, substances chimiques Discontinue: apparait selon la loi du tout ou rien Stable : hrditaire. Rare : le taux moyen tant de l'ordre de 10-6. Spcificit - Indpendance : la probabilit pour une bactrie : de subir simultanment deux mutations distinctes est le produit des probabilits individuelles de ces mutations. Modification de la structure du gne : silencieux ou modification de fonction

    Conclusion: Il s'agit d'un mcanisme mineur d'volution bactrienne,

    I. Gnralits sur la diversit et polymorphisme phnotypique et gntique bactrien

  • Transfert latral de matriel gntique exogne: 4 mcanismes principaux

    -Transduction

    -Transformation

    -Conjugaison plasmidique

    -Transposons

    -Intgrons

    I. Gnralits sur la diversit et polymorphisme phnotypique et gntique bactrien

  • Transduction

    1

    2

  • Transformation bactrienne

    Streptocoque commensal

    Streptococcus pneumoniae

    protines de paroi

    gnes codant pour protines de paroi

    antibiotique (pnicilline)

    Pneumocoque sensibilitdiminue au ATB

  • D R Conjugaison plasmidique

    D bactrie donatrice

    R bactrie rceptrice

    chromosome

    plasmide

  • Chromosome

    Plasmide Plasmide

    T T

    Gnes R

    Gnes de rsistance

    transposasesT

    Transposon

  • Intgrons

    I P

    ADN

    Intgron

    Cassette de rsistance

  • II. Utilisation de la diversit phnotypique et gnotypique bactrienne dans la lutte contre les maladie infectieuses

    II. 1 Utilisation de la diversit phnotypique et gnotypique pour l identification des bactries pathognes dans les prlvement clinique

    Patient avec signes dinfection: quels bactries est en cause ?

    Prlvements dchantillons cliniques:

    Ex: expectoration, liquide broncho-alvolaire

    Envoie des chantillons aux laboratoire de microbiologie

  • Utiliser la diversit des caractristiques phnotypiques des bactries pour les identifier

    Diversit de la composition de la paroi dtermine:

    - forme bactrie

    - fixation de colorant

    -Utilisation de la diversit de ces proprits:

    - Identifier la forme de la bactrie: cocci ou bacille

    - fixation de colorant: Gram + ou Gram -

    II. Utilisation de la diversit phnotypique et gnotypique bactrienne dans la lutte contre les maladie infectieuses

    II. 1 Utilisation de la diversit phnotypique et gnotypique pour l identification des bactries pathognes dans les prlvement clinique

  • Utiliser la diversit des caractristiques phnotypiques des bactries pour les identifier

    Diversit des proprits biochimique des bactrie:

    - Capacit hydrolyses des sucres, des acides amins

    Utilisation de la diversit de ces proprits:

    - Orientation didentification despce bactrienne sur milieu de culture:

    -capacit dhydrolyser le lactose ex: E.coli, Enterobacter

    - Hydrolyse des globules rouges sur milieux au sangex: Staphylocoque dor

    -Identification dfinitive despces base sur un profil biochimique spcifique dune espces bactrienne, ex: Api20E = galerie biochimique permettant didentification des entrobactries

    II. Utilisation de la diversit phnotypique et gnotypique bactrienne dans la lutte contre les maladie infectieuses

    II. 1 Utilisation de la diversit phnotypique et gnotypique pour l identification des bactries pathognes dans les prlvement clinique

  • Utiliser la polymorphisme spcifiques despce au sein des gnes conserv pour lidentification molculaire despces bactrienne

    Dfinition dune espce bactrienne:-Sur la squence des gnes codant pour ARNr 16S - Gnes prsents chez tous les micro-organismes -Squence dADN de ce gne est trs conserve au sein des espces (plus de 99 %)- Cette conservation de squence permet dutiliser cette rgion pour la dtermination des espces bactriennes-S

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