Plasmide
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Vous avez de Un plasmide est une molécule d'ADN extra-chromosomique généralement circulaire et double-brin. Ils sont de petites tailles (de 750 à 6.10⁶ paires de bases) et capable de réplication autonome. Plusieurs plasmides différents peuvent coexister dans une même cellule sous condition de leur compatibilité mutuelle. Certains plasmides sont capables de s'intégrer aux chromosomes; on appelle ces plasmides des épisomes.
Les plasmides codent des fonctions généralement non-vitales pour le microorganisme, leur présence dans le hyaloplasme est maintenue par divers processus de sélection et par les conditions environnementales : on parle de stabilisation des plasmides.
Les plasmides sont surtout présents chez les bactéries avec 5 à 30 copies par cellule, mais se retrouvent aussi chez certaines cellules eucaryotes telles que les levures chez lesquelles leur quantité varie entre 50 et 100 exemplaires par cellule.
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[modifier] Réplication et transmission
Le plasmide est capable de se répliquer indépendamment, en utilisant la « machinerie » de sa cellule hôte, donc tout les plasmides possèdent une origine de réplication et tous les signaux pour une réplication complète (ensembles de gènes qui codent la synthèse d'enzymes responsable de la réplication). Les plasmides présents chez les bactéries ne portent habituellement pas de gènes essentiels à la cellule procaryote. Leur pérennité dans une lignée de bactéries dépend donc de divers moyens de stabilisation. Les plasmides peuvent se transmettre d'une bactérie mère à une bactérie fille grâce à la conjugaison bactérienne par l'intermédiaire de pili sexuels. Existant à l'état naturel, les plasmides sont par ailleurs très utilisés dans les laboratoires comme vecteur de clonage. Cette technologie est couramment utilisée en biologie moléculaire.
Lors de la division cellulaire, les plasmides se répartissent de façon totalement aléatoire (contrairement aux chromosomes) ainsi, même si la probabilité reste faible, il se peut qu'une des deux cellules filles ne possède aucun plasmide. La probabilité augmente avec la diminution du nombre de plasmides présents dans la cellule mère.
Voir l’article Stabilisation des plasmides.[modifier] Propriétés codées par les plasmides
[modifier] Les plasmides conjugatifs
Les plasmides conjugatifs sont les premiers plasmides qui ont été découvert chez la bactérie Escherichia coli dans les années 1950. On les appels aussi facteurs de fertilité ou plasmides F. Ces plasmides induisent chez la bactérie hôte la synthèse de pili dit sexuels. Par l'intermédiaire de ces pili, la bactérie porteuse (donneuse) peut transférer une copie du plasmide F par processus de conjugaison bactérienne. les plasmides F possèdent au minimum une origine de réplication et tous les gènes nécessaires à la synthèse des pili et du transfert du plasmide. Certains plasmides F sont des épisomes, cet-à-dire qu'ils peuvent s'intégrer dans le génome chromosomique.
Voir l’article Conjugaison (génétique).[modifier] Les plasmides de résistance
Les plasmides de résistance, appellés aussi plasmide ou facteur R, codent des résistances aux antibiotiques et aux métaux lourds.
En 1959, au Japon, on a retrouvé chez les malades atteints de dysenterie bactérienne une insensibilité à tout traitement antibiotique. En fait, la bactérie responsable, Shigella dysentariae, portait des gènes de résistance à plusieurs antibiotiques encore jamais rencontrés. Par la suite, on en a retrouvé chez d'autres bactéries (comme E.coli) et on a appélé ces plasmides R.
Ces plasmides peuvent protéger la cellule par différents moyens : La synthèse d'une protéine de résistance à la substance toxique : elle va neutraliser (en la dénaturant, hydrolysant etc.) l'activité toxique de la substance. Les plasmides peuvent aussi modifier les propriétés d'enveloppe de la cellule et la rendre imperméable à la substance toxique (comme c'est le cas pour les métaux lourds).
[modifier] Les plasmides métaboliques
Les plasmides métaboliques portent des gènes permettant l'utilisation de certains nutriments. Chez E.coli, les gènes portés par ces plasmides sont par exemple : l'utilisation du citrate comme source de carbone, la production de soufre, l'hydrolyse de l'urée. Chez les salmonelles on a observé la dégradation du lactose ce qui est totalement inhabituel chez ce genre bactérien. La plupart de ces plasmides codent la synthèse d'une ou de plusieurs enzymes.
[modifier] Les plasmides de virulence
Les plasmides de virulence codent la production de substances ayant un rôle dans le pouvoir pathogène de la cellule. C'est le cas des E.coli dites entérotoxiques responsable de la diarrhée du voyageur ou tourista.
Chez d'autres bactéries virulente (par exemple Salmonella), ces plasmides codent un complexe protéique situé sur la paroi de la bactérie : c'est le complexe pili-adhésine : il permet à la bactérie d'adhérer sur des récepteurs hydrocarbonés situés à la surface de certaines cellules eucaryotes.
[modifier] Les plasmides de bactériocines
Ces plasmides codent la synthèse d'une protéine extra-cellulaire dont la biosynthèse est létale pour la bactérie productrice ainsi que pour les autres bactéries non-productrices environnentes. Cependant, ces plasmides codent aussi une deuxième protéine intra-cellulaire de résistance à cette première toxine. Les bactériocines agissent sur des fonctions vitales de la bactérie.
Chez E.coli, on trouvera différentes catégories de bactériocines (colicines codées par les plasmides col) et par exemple le gène colE1 code une endonucléase et le gène colE3, une ribonucléase qui inactive les ribosomes.
[modifier] Fabrication de plasmides recombinants
À compléter
[modifier] Application en génie génétique
[modifier] Application pour la production de molécule
On désire faire produire par des bactéries une certaine protéine (protéine d'intérêt). C'est par l'intermédiaire de plasmides qu'on introduira dans des cultures de bactéries un gène codant notre protéine d'intérêt et un gène de résistance à un antibiotique X. On sélectionnera les bactéries ayant intégré les plasmides en faisant pousser les colonies bactériennes sur un milieu contenant l'antibiotique X; les bactéries n'ayant pas intégré le plasmide ne se développeront pas.
[modifier] Application pour le séquençage
Cette application est particulièrement utile en génie génétique pour le séquençage d'ADN : l'ADN d'une cellule quelconque est difficile à séquencer car il dépasse très souvent 40 000 Kb (1 Kilo base = 1 000 bases) et se trouve en faible quantité. Ainsi, pour rendre le séquençage plus facile, on découpe l'ADN à analyser et l'ADN plasmidique avec une enzyme de restriction, dans des conditions spécifiques; l'ADN à séquencer va s'intégrer dans l'ADN plasmidique et le plasmide sera transféré dans le hyaloplasme bactérien. Une fois mise en culture, la bactérie va répliquer l'ADN plasmidique (et donc le fragment à séquencer) en grande quantité. Après avoir extrait l'ADN à séquencer, et éliminé le reste d'ADN plasmidique par des enzymes de restriction, on récupère les fragments d'ADN reproduits à plusieurs milliers d'exemplaires, que l'on peut maintenant séquencer facilement.
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