Génétique bactérienne

Présentation

Les microorganismes bactériens et archéens sont caractérisés par une capacité adaptative et évolutive importante en raison de la co-existence d’un grand nombre d’éléments génétiques mobiles (le mobilome) qui interfèrent continuellement avec l'organisation, l'expression et l'évolution des génomes microbiens. Le brassage du matériel génétique opérés par ces acteurs et ces mécanismes au fil des générations est une source majeure de création de la diversité génétique chez les procaryotes et les virus. D’autre part, le maintien de l'intégrité du génome des bactéries au cours de la division cellulaire est crucial. Tous les microorganismes possèdent des systèmes élaborés pour réparer et/ou tolérer les lésions de l’ADN (les systèmes 3R), que celles-ci soient spontanées ou provoquées par des agents chimiques ou physiques présents dans l’environnement.          Il s’agit de systèmes de réparation fidèle ou lorsque ceux-ci deviennent insuffisamment opérants, de système de sauvegarde mutagène tel le système SOS qui fait intervenir des polymérases mutagènes. Enfin, en raison de leur très grande diversité génomique (ADNsb, ADNdb, ARNsb, ARNdb), les virus représentent un groupe tout à fait exceptionnel d’éléments génétiques qui ont développés différentes stratégies inhabituelles pour permettre l’expression de leur patrimoine génétique et sa régulation.

Pré-requis nécessaires

Biologie des microorganismes ; biologie cellulaire et moléculaire ; génétique de base

Compétences visées

Capacité à faire la synthèse de connaissances acquises pour appréhender un problème de génétique : aller de la molécule d’ADN puis au gène et à son mode fonctionnement jusqu’aux conséquences induites au niveau cellulaire.

Avoir une vision clair et informative de l’extrême diversité du monde des EGM et de leurs propriétés en termes d’impact sur la plasticité et l’adaptabilité des microorganismes cellulaires dans leur environnement

Savoir créer des outils génétiques de base issus des EGM pour manipuler des séquences génétiques ou pour en décrypter l’information présente.

Descriptif

Ce cours optionnel qui s’adresse aux étudiants de 3ème année de licence est mis à disposition des étudiants de Master 1 qui n’auraient pas reçu au préalable dans leur formation initiale un minimum de notions de génétique bactérienne. Il est réalisé sous la forme de cours magistraux (36h) organisés en 3 parties complémentaires. Le premier chapitre (12h) rappelle la structure des génomes bactériens, les mécanismes de la réplication, de la transcription et de la traduction ; il décrit ensuite les réplicons autonomes que sont les plasmides, leur système de partition et de maintien, ainsi que leurs modes de réplication et les propriétés de transfert génétique associés (la conjugaison). Il aborde en complément la transformation et la transduction comme autres mécanismes de variabilité génomique chez les procaryotes. Le deuxième chapitre (12h) décrit, en focalisant sur leur grande diversité, les autres familles d’éléments génétiques mobiles (EGM) que sont les éléments transposables (IS, transposons unitaires, conjugatifs, intégrons, ICEs, virus mutateurs…) et les virus. Le cycle viral (phase lysogénique et phase lytique) et sa régulation chez les bactériophages est décrit ; les stratégies inhabituelles de transcription et de traduction des virus à ARN sont aussi particulièrement étudiées. Enfin, les systèmes fidèles et non-fidèles (système SOS) de maintien de l’intégrité des génomes bactériens sont explorés. 

Le troisième chapitre (12h) est consacré à l’étude des systèmes de régulation transcriptionnelle et traductionnelle du génome bactérien puis à la description de la fabrication d’outils génétiques à partir des EGM et à leur mise en œuvre au service de la génétique bactérienne et archéenne. L’acquisition des connaissances est évaluée par un examen théorique terminal d’une durée de 1h30. Ce cours est crédité de 3 crédits.

 

Bibliographie

Molecular genetics of bacteria (5th edition), J.W. Dale & S.F. Park ; Ed : Wiley-Blckwell

Fundamentals of bacterail and bacteriophage genetics (4th edition), E.A. Birge ; Ed : Springer New York

Plasmids : Current Research and Future Trends ; Ed : G.Lipps