Génétique microbienne

Question 1

Qu’est-ce que la réplication de l’ADN ?

Answer 1

synthèse de 2 nouvelles doubles hélices d’ADN à partir d’une seule double hélice, chaque brin de la double hélice originale sert de matrice pour la synthèse d’un brin complémentaire

Question 2

Qu’est-ce que la transcription ?

Answer 2

processus par lequel l’ARN polymérase synthétise un brin d’ARN

Question 3

Qu’est-ce que la traduction ?

Answer 3

processus par lequel le code génétiques (les codons) d’un ARN messager sont décodés en un polypeptide composé d’une séquence d’acides aminés spécifiques, la traduction se déroule sur les ribosomes

Question 4

Qu’est-ce qu’un génome ?

Answer 4

totalité de l’information génétique d’une cellule, incluant les gènes des chromosomes et d’autres séquences portées par des éléments extrachromosomiques plupart des bactéries : un seul chromosome, généralement circulaire

Question 5

Qu’est-ce qu’un plasmide ?

Answer 5

éléments extra chromosomiques capables de se répliquer de façon indépendante par rapport au chromosome principal (généralement molécules circulaires bihélicales) habituellement les plasmique ne codent pas pour des fonctions essentielles de la cellule (peut porter info utile à résistance, capacité métabolique supp., facteur favorisant l’infection)

Question 6

Nombre 3 mécanisme de régulation de l’expression des gènes

Answer 6

1 - Changement dans la séquence de l’ADN : amplification de gène ou réarrangement de gène (mutation)

2 - Changement dans le nb de transcrits (régulation transcriptionnelle) : activateurs ou répresseurs

3 - Changement dans la qté de produit de gènes actifs (régulation pour transcriptionnelle) : ajout de cofacteur/groupe prostétique, clivage protéolytique, interactions avec d’autres macromolécules

Question 7

Nomme 5 stratégies pour contrôler activation-inactivation des gènes

Answer 7

1 - Régulation transcriptionnelle : contrôle négatif (répresseur inductible ou répressible) ou contrôle positif (activateur inductible ou répressif)

2 - Regroupement de gènes adjacents dans un opéron (même promoteur)

3 - Contrôle de plusieurs gènes non contigus dans un régulon (même protéine régulatrice)

4 - Contrôle de plusieurs gènes non contigus dans un stimulon (même stimulus)

5 - Régulation au niveau traductionnel

Question 8

Comment l’ADN peut-il être altéré lors qu’une mutation ?

Answer 8

• Délétions ou insertions de nucléotides
  • Substitutions de nucléotides : silencieuses, mauvais sens ou non-sens

Question 9

Différencie mutation spontanée et mutation induite

Answer 9

Mutation spontanée : causée par l’action des radiations naturelles ou d’erreurs lors de la réplication

Mutation induite : causée par variété d’agents physiques, chimiques et biologiques (agents mutagènes), survient à des fréquences beaucoup + élevées

Question 10

Nomme les 5 groupes de systèmes de réparation de l’ADN bactérien

Answer 10

1. Réparation directe de l’ADN
   2. Réparation par excision
   3. Réparation par recombinaison
   4. Réponse SOS (peut stimuler le transfert de gènes)
   5. Réparation sujette à erreur (peut induire des mutations)

L’action de certains antibiotiques peut activer les systèmes de réparation (ex : b-lactamines et quinolones à faible concentration)

Question 11

Quel(s) phénomène(s) correspond(ent) à la transmission verticale et à la transmission horizontale ?

Answer 11

Transmission verticale : mutation

Transmision horizontale : transformation, conjugaison, transduction

Question 12

En bref, en quoi consiste la transformation ?

Answer 12

Certaines cellules sont transformés par de l’ADN externe

Question 13

En bref, en quoi consiste la conjugaison ?

Answer 13

Échange unidirectionnel de gènes (contact cellule-cellule) grâce à des plasmides conjugatifs

Question 14

En bref, en quoi consiste la transduction ?

Answer 14

Transfert d’ADN par intermédiaire d’une infection par un bactériophage, virus qui parasitent des bactéries et utilisent la machinerie cellulaire de leur hôte pour faire reproduire leur capside et leur matériel génétique

Question 15

En bref, en quoi consiste la transposition ?

Answer 15

Mouvement de segments d’ADN à l’intérieur d’une même cellule

Question 16

Différencie transduction spécialisée et généralisée

Answer 16

Transduction spécialisée : création d’un génome hybride phage-bactérie lorsque le génome du phage est mal excisé du génome de l’hôte, ces bactériophages hybrides peuvent se propager

Transduction généralisée : empaquetage accidentel de fragments de l’ADN de l’hôte à l’intérieur d’une capside de phage, ne peut pas se propager car info pour synthétiser nouvelles capsides est absente

Question 17

Différencie cycle lysogénique, lytique et chronique (transduction)

Answer 17

• Cycle lysogénique : le matériel génétique du phage s’intègre dans le chromosome de la bactérie et est répliqué comme partie intégrante du chromosome, affecte pas l’hôte (phage tempéré)
• Cycle lytique : entraîne la mort de la cellule bactérienne (si uniquement capable d’un cycle lytique : phase virulent ou phase strictement lytique)
• Cycle chronique : capable de sortir de la cellule sans la lyser

Question 18

Nomme les 3 classes de tranposons

Answer 18

1 - Séquence d’insertion

2 - Transposons complexes (composites avec IS + autres gènes) : importance médicale, peuvent encoder dans leur région centrale des gènes de toxines ou de résistance aux antibiotiques

3 - Phages transposables

Question 19

Nomme les deux principaux systèmes utilisés par les bactéries pour limiter les échanges génétiques

Answer 19

1 - Système de restriction - modification de classe II
2 - CRISPR/Cas

Question 20

Comment fonctionne le système de restriction - modification de classe II ?

Answer 20

• L’enzyme méthylase modifie l’ADN de l’hôte à certaines séquences spécifiques pour le protéger d’une digestion éventuelle par la nucléase de restriction
• La nucléase de restriction détruit l’ADN étranger non méthylé

Question 21

Comment fonctionne le système CRISPR/Cas ?

Answer 21

• Lorsqu’un nouveau phage infecte la bactérie, le système CRISPR incorpore une courte séquence dérivée du génome du phage, conservant ainsi une mémoire spécifique des infections passées
• Les séquences CRISPR sont transcrites et traitées pour générer de courtes molécules d’ARN CRISPR qui patrouillent dans la bactérie
• Si l’ARN CRISPR reconnait une séquence d’envahisseur, il guide la protéine Cas qui coupe l’ADN étranger

Question 22

Différencie microbiome et microbiote

Answer 22

Microbiome : Ensemble des génomes des microorganismes colonisant un environnement qui peut, par exemple, être un hôte animal. Peut aussi désigner la composition et le théâtre d’activité de ces microorganismes dans leur écosystème particulier.

Microbiote : Ensemble des microorganismes (bactéries, archées, fungi, protistes, virus) vivant dans un environnement spécifique, par exemple chez un hôte comme l’humain

Question 23

Énumére quelques applications de la génétique moléculaire dans la production de médicaments et le diagnostic

Answer 23

Produits pharmaceutiques synthétisés grâce à la génétique microbienne :
- Hormone de croissance humaine
- Insuline humaine
- Alpha-1-antirypsine humaine (enzyme du foie, inhibe protéase)
- Érythropoïétine humaine
- DNase humaine
- Activateur du plasminogène humain
- Vaccin contre hépatite B
- Anticorps monoclonaux humanisés
- …

Diagnostic :
- PCR (amplification en chaîne par la polymérase) : identification des bactéries et de leurs gènes de résistance prend quelques heures (voir - d’une heure) vs entre 2 et 3 jours avec les techniques basées sur les critères morphologiques, biochimiques et métaboliques