Les plasmides sont des molécules d’ADN
circulaire, à localisation extrachromosomique,
à réplication autonome.
Ils sont transmis de façon stable au cours des
divisions cellulaires et ne sont pas
indispensables à la bactérie-hôte.
Ils
confèrent à la bactérie-hôte une grande
souplesse génétique et augmentent son
patrimoine génétique.
Ils sont présents chez
la plupart des espèces bactériennes et sont
très différents les uns des autres, avec des
tailles habituellement entre 3 à 400 kb.
Propriétés des plasmides
:
Les plasmides sont des associations
modulaires de gènes regroupés en unités
fonctionnelles.
- Les gènes impliqués dans la réplication
:
Un plasmide est un réplicon qui possède
donc un système de réplication autonome, lui
permettant de se maintenir à un taux
constant dans les cellules au cours des
divisions successives.
Ce système de
régulation est à l’origine du phénomène
d’incompatibilité et du contrôle du nombre de
copies plasmidiques dans la cellule
bactérienne.
Des plasmides incompatibles
ne peuvent coexister dans la même cellule,
car leur réplication est soumise au même
système de régulation.
Les plasmides sont
ainsi classés en groupe d’incompatibilité ou
groupe Inc.
Des plasmides appartenant au
même groupe d’incompatibilité présentent de
fortes homologies ADN/ADN et sont
fortement apparentés structuralement.
- Les gènes de transfert
Plasmides conjugatifs :
Un plasmide conjugatif est autotransférable
d’une bactérie à une autre par conjugaison.
Sa taille est supérieure à 30 kb chez
Escherichia coli 90 kb , dont 30 à 50 kb pour
les gènes nécessaires au transfert conjugatif.
Ces plasmides sont en faible nombre de
copies de 1 à 3 par cellule.
L’ensemble des
gènes nécessaires à la conjugaison chez le
plasmide F est organisés en un opéron dit tra.
Cet opéron code pour les pili sexuels et
pour les protéines nécessaires à la
conjugaison.
Les plasmides conjugatifs
transfèrent entre des bactéries appartenant à
la même espèce bactérienne (transfert intra
spécifique) entre des bactéries appartenant à
des espèces bactériennes différentes mais
appartenant au même genre (transfert intrag
énérique) ou même entre des bactéries
phylogénétiquement très éloignées
appartenant à des genres différents (transfert
inter générique).
Ces transferts ont un rôle
très important dans la dissémination de
l’information génétique et particulièrement
des gènes de résistance aux antibiotiques.
Plasmides non conjugatifs
Les plasmides non conjugatifs ne sont pas
autotransférables.
Ils sont de taille plus petite
de 1 à 70 kb, souvent cryptiques, et en
grand nombre de copies ( > 10), du fait d'un
contrôle relâché de leur réplication.
Ils
peuvent être transférés à une autre bactérie
par deux autres mécanismes de transfert : la
transduction et mobilisation grâce à la
présence d'un plasmide "mobilisateur".
- Les gènes conférant des propriétés
supplémentaires à la cellule hôte :
Les gènes de résistance aux antibiotiques
:
Les gènes de virulence peuvent être portés
par des plasmides, des transposons ou des
phages.
Les gènes de virulence portés par
des plasmides ont été étudiés surtout chez
les entérobactéries (Escherichia coli,
Shigella, Yersinia, Salmonella), mais
également chez des bactéries Gram positif
(Staphylococcus aureus, Bacillus anthracis).
Ce sont des plasmides de grande taille (>
200 kb).
Exemples : le plasmide de virulence de Shigella code pour les protéines permettant
à la bactérie de se multiplier dans les cellules
de la muqueuse digestive ; certaines
hémolysines sont localisées sur des
plasmides, de même que la toxine LT ou
ST chez E. coli entérotoxinogène, ou encore
des facteurs d’adhésion.
Les gènes métaboliques
:
Ce sont des gènes non indispensables à la
vie de la bactérie qui peuvent être une cause
d’erreur pour l’identification des souches.
Ces gènes sont d’un grand intérêt sur le plan
biotechnologique, car ils peuvent dégrader
des produits chimiques.
Méthodes d'études des plasmides
:
L'extraction et purification de l’ADN plasmidique se fait:
- par mini préparation par la méthode de la
lyse alcaline, lyse des bactéries,
dénaturation de l’ADN par action combinée
de la soude et du SDS, renaturation de
l’ADN plasmidique et précipitation de l’ADN
chromosomique.
- par ultracentrifugation en chlorure de
césium et bromure d’éthidium.
L'analyse du
contenu plasmidique se fait par
électrophorèse en gel d’agarose, après
digestion par des enzymes de restriction
(profil de restriction), transfert selon la
technique de Southern et hybridation avec
des sondes spécifiques.
La cure plasmidique
est l'élimination du plasmide de la bactérie
qui l’héberge.
Elle peut être spontanée
(événement rare) ou provoquée par un agent
chimique avec des produits qui vont inhiber
sélectivement la réplication plasmidique ou
interférer avec la ségrégation de ces
molécules (agents intercalants), ou encore
provoquée par la chaleur.
Le transfert de
l’ADN plasmidique peut se faire par
conjugaison à une bactérie réceptrice ou par
transformation.