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  • LES BACTERIOPHAGES.

    Par dfinition, ce sont les virus des Bactries. Chaque Bactries possdent son propre phage. Ils sont facilement isolables car ils se dveloppent paralllement aux Bactries. Ils se retrouvent dans les dchets, sols, excrments des Hommes et animaux et mme dans des zones extrmes (dorsales ocaniques, sources thermiques, ...).

    1. Classification et Morphologie des Phages. Dcouverte.

    Mise en vidence des bactriophages en 1896 par HANKIN (GB), il travaillait sur le Gange (Inde) o il avait remarqu qu'il y avait peu de bactries par rapports aux risques de contamination. En travaillant sur Vibio cholerea il a isol un potentiel anti-bactrien par filtration sur un filtre de porcelaine (absence de bactries sur le filtre mais prsence d'un potentiel anti-bactrien ; si TC = 100C alors disparition de ce potentiel anti-bactrien ).Ces travaux ont t repris par Flix d'HERELLE (F) qui a mis en vidence qu'il s'agit d'entits biologiques qui sont capables, aprs filtration, de dtruire des cultures bactriennes ( = phages de lyses). En 1922, F. d'H. Nomme cette entit biologique Bactriophage .

    Classification. cf. doc. 1Elle est base sur la structure de la particule virale (c'est- dire la nuclocapside ) et sur la structure du gnome. Il y 4 types particulirement tudis. La plupart infectent E. coli.

    Phage de la srie T: Ces phages sont l'origine de beaucoup de manipulations de Biologie molculaire, les T2 en particulier. (dbut du 20me sicle:) A partir de l'tude du T2, HERSHEY et CHASE ont pu mettre en vidence que l'ADN tait le support de l'information gntique. D'autre part, VOKIN et ASTRACHAN ont ms en vidence le rle de l'ARNm et sa fonction biologique.Les T7 sont utiliss pour des vecteurs de clonage comme promoteur fort.Les Tpairs comme les T2,4,6 appartiennent la famille des Myoviridae. A la plce de la Cytosine il y a de l'HydroxyMthylCytosine dans leur gnome. L'intrt est que cela leur permet de rsister aux enzymes de restriction lors de l'infection.Les Timpairs appartiennent la famille des Podoviridae.Tous les phages de la srie T possdent un ADN linaire bicatnaire et possdent une structure avec tte et queue .cf. doc. 2

    Phage Tempr: Ils prsentent deux cycles de multiplication, contrairement aux phages T. un cycle lytique,comme les phage T, un cycle lysogne: le phage s'intgre dans le gnome bactrien au lieu de rester virion.Le plus tudi est le phage notamment pour les clonage.Autres: phage P1, P22, P5 et phage Mu.

    Petit phage ADN: Ce sont des phages de petite taille avec deux sortes de nuclocapside.nuclocapside icosadrique (comme X174, S13). L'tude de ces phages a t l'origine de la dcouverte des gnes superposs.nuclocapside filamenteuse (comme phage fd, phage M13). Ces phages sont trs utiliss car ADN simple brin (donc facilement squenable).

    Phage ARN: Ils appartiennent la famille des Leviridae comme le phage Q , Ms2. Ils servent de modles pour la traduction de l'ARN.

    Les phages prsentent diffrents types de gnomes: ADN double-brins, ADN simple-brin, ARN; et diffrents types de structures de nuclocapside: filamenteuse, isocadrique ou comme les T2.

  • Structure des phages. Bactriophages T2:

    cf. doc. 3[capable de refaire le schma ou de le re-lgender]

    Bactriophages filamenteux: cf. doc. 3 poly. BLa nuclocapside forme ne longue gaine qui protge le gnome (ADN simple-brin). A l'extrmit protique: G3P: c'est ici que le phage va s'accrocher la bactrie au niveau des pilis sexuels (pili F).

    2. Deux Types de Cycles. Prsentation Gnrale.

    Infection lytique: Ici le phage se multiplie au dpend de la bactrie et gnralement la dtruit. Ces sortes de phages sont dits virulents .

    Infection lysogne: Ici le gnome du phage est inject dans la bactrie, mais ne s'y rplique pas. Par contre il va s'intgrer dans le gnome bactrien. La multiplication du phage se fait grce la rplication du chromosome bactrien. Le phage s'intgre un seul endroit du gnome bactrien.Quand le phage est intgr, il y a un phnomne d'immunit qui prserve la bactrie d'une surinfection du mme phage.Un phage intgrer = prophage et seuls les phages temprs ont la capacit d'avoir un cyle lysogne (ils possdent aussi un cycle lytique).

    Cycle lytique du phage T 2.cf. doc. 4 poly B.

    Phase d'absorption: Le phage se fixe sur la bactrie. C'est une phase fondamentale car il y a une reconnaissance spcifique entre le rcepteur et le phage (sinon pas de fixation). Les conditions d'absorption dpendent, parfois des cofacteurs librs par la bactrie qui va tre parasite.Ex: T4 se fixe bien si la bactrie libre Tyr. se fixe bien si la bactrie libre Mg2+.Le rcepteur, au niveau de la bactrie, varie suivant le phage.T2 = porine; = porine lam B.On retrouve ainsi des pilus sexuels (F) pour M13. Certains utilisent le LPS comme site de fixation.

    Phase de fixation: Pour le phage T2, la fixation est effectue par les filament codaux et la plaque terminale. Elles devient rapidement irrversible. C'est ici que les enzymes de la plaque codale s'activent et hydrolysent les enveloppes bactriennes pour pouvoir injecter l'ADN virale.

    Injection du Gnome: Elle est ralise par contraction de la gaine externe qui favorise la pntration du cylindre central. cf. doc. 5 poly. B

    Phase d'clipse: Aprs injection, le virion cesse d'exister, ne persiste que le gnome dans la bactrie. Il n'y a plus de particule virale (environ 12 min). De nombreux venements se droulent alors: la synthse de l'ADN bactrien est stopp par le phage, une DNAse phagique va dgrader le gnome bactrien (DNAse phagique pendant 2 3 min aprs l'injection , issue des gnes prcoces). Il y a aussi production d'ARNm et production de protines constituant la nuclocapside et, paralllement l'ADN se mulitiplie. Cet ADN est form sous forme de "concatemres" (= cercle roulant) c'est- dire plusieurs squences d'ADN coles la suite.Ici accumulation des diffrents composants du phage: ADN phagique, nuclocapside => finde la pahse d'clipse.

    Phase de maturation et libration: Entre 12 15 min. L'ADN produit en concatemre est coup en fragments de taille normale

  • avec parfois des sources d'erreurs (101 112% taille totale du gnome) donc fragments plus longs ou plus courts. Ce qui est l'origine d'une important mtation des phages.La nuclocapsie se strucutre,il y a alors apparition de la particule virale = virions dans la bactrie.Quand la bactrie accumule entre 100 200 virions, il y a activation d'une endolysine phagique qui entrane l'clatement de la bactrie et la libration des phages.

    Cycle lysogne du phage . Prsentation gnrale:

    La strucutre est "tte et queue" mais ici le phage ne possde pas de filaments codaux (cf. doc.2). Ici, l'expression du phage est rprime. Pour sortir de cette phase lysogne ilfaut que la bactrie hte subisse "un stress" (rayons X, UV, agent mutagne,...) alors lephage devient productif -> cycle lytique.

    Gnome du phage : Il s'agit d'un phage qui infecte E. Coli K12. Il possde une gnome double-brin extrmits cohsives (donc circulaire) (cf. doc. 6).Lorsque le gnome du phage est infect dans la bactrie il se circularise. Taille 49Kpb.

    1. --- Gnes impliqus dans la rgulation de lysognie.2. --- Gnes impliqus dans la recombinaison, c'est- dire l'tape d'intgration (aH:

    squence complmentaire qui permet l'intgration).3. --- Gnes impliqus dans la synthse de m'ADN (lytique).4. --- Gnes impliqus dans le phnomne de lyse de la bactrie (lytique).

    Tout le reste sont des gnes qui codent pour la nuclocapside, des gnes structuraux. Cycle lytique du phage :

    Il dbute comme le phage T2.Rsistance la bactrie = Lam B.Quand le gnome est inject, il se circuralise et il dbute sa transcription. Protine Cro et N ds le dbut.Cro = rgule les cyles lysogne / lytique.N = permet la synthse d'ARNm de taille variable " terminateur".Puis CII, CIII et Q --> switch --> soit lysogne soit lytique.Dans la phase lytique [Q] augmente ce qui entrane l'augementation du rgulateur Pro: on bloque alors les protines qui activent la lysognie (rtocontrle +). Le phage produit alors des ARNm longs et donc fabrique sa tte et sa queue.Comme le phage T2, l'ADN est rpliqu sous forme de contatemre puis est rduis par une DNAse virale qui gnre les extrmits cohsives (ex: EcoR1).

    Cycle lysogne du phage : Pour qu'il soit induit il faut rprimer les gnes tardifs, qui codent pour le tte et la queue et activer les gnes de recombinaison. La protine rgulatrice est CI. Par un systme de rgulation gnique, CI s'exprime et augmente ce qui inhibe les gnes tardifs. Il y a alors activation du cycle lysogne ou le gnome viral s'intgre au gnome bactrien.La sortie de cette phase lysogne (phase naturelle du phage) se fait par REC A (protine bactrienne) qui est produit en cas de stress (RECA hydrolyse CI ce qui induit le cycle lytique).

    Applications. Diagnostic et Taxonomie:

    cf. poly. CPrincipe de la lysotypie: on s'en sert au niveau mdical, au niveau industriel pour identifier les couches de levain. La recherhce du phage est un indicateur de Contamination Fcale (eau, aliments,...).

    Outils de la Biologie Molculaire: M12 possde un ADN monobrin donc utile pour le squenage. est utilis comme vecteur de clonage (phagemide) et comme un systme de traduction in vitro (production d'ARNm).

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