CONJUGAISON BACTÉRIENNE: PROCESSUS, STRUCTURE ET FACTEURS - LA BIOLOGIE - 2025

La conjugaison bactérienne consiste à transférer dans un sens du matériel génétique d'une bactérie donneuse à un autre receveur, par contact physique entre les deux cellules. Ce type de processus peut se produire à la fois dans les bactéries qui réagissent, comme dans celles qui ne réagissent pas à la coloration de Gram, et également dans les streptomycètes.

La conjugaison peut se produire entre des bactéries de la même espèce ou d'espèces différentes. Il peut même se produire entre des procaryotes et des membres d'autres royaumes (plantes, champignons, animaux).

Conjugaison bactérienne. L'image montre, de haut en bas, deux bactéries avant, pendant et après la conjugaison. Tiré et édité de l'utilisateur Magnus Manske sur en.wikipedia.

Pour que le processus de conjugaison se produise, l'une des bactéries impliquées, le donneur, doit posséder le matériel génétique mobilisable, généralement représenté par des plasmides ou des transposons.

L'autre cellule, le destinataire, doit manquer de ces éléments. La plupart des plasmides peuvent détecter des cellules receveuses potentielles dépourvues de plasmides similaires.

Conjugaison et reproduction sexuée

Les bactéries n'ont pas d'organisation du matériel génétique similaire à celle des eucaryotes. Ces organismes ne présentent pas de reproduction sexuée car ils ne présentent pas de division réductrice (méiose) pour former des gamètes à tout moment de leur vie.

Pour réaliser la recombinaison de leur matériel génétique (essence de la sexualité), les bactéries ont trois mécanismes: la transformation, la conjugaison et la transduction.

La conjugaison bactérienne n'est donc pas un processus de reproduction sexuée. Dans ce dernier cas, il peut être considéré comme une version bactérienne de ce type de reproduction, car il implique un échange génétique.

Structures et facteurs impliqués dans le processus

Pili sexuel

Aussi appelées pili F, ce sont des structures filamenteuses, beaucoup plus courtes et plus fines qu'un flagelle, constituées de sous-unités protéiques entrelacées autour d'un centre creux. Sa fonction est de maintenir deux cellules en contact lors de la conjugaison.

Il est également possible que l'élément conjugatif soit transféré à la cellule receveuse via le foramen central des pili sexuels.

Éléments conjugatifs

C'est le matériel génétique qui sera transféré au cours du processus de conjugaison bactérienne. Il peut être de nature différente, parmi lesquels:

Particules d'ADN extrachromosomique

Ces particules sont des épisomes, c'est-à-dire des plasmides qui peuvent être intégrés dans le chromosome bactérien par un processus appelé recombinaison homologue. Ils se caractérisent par une longueur d'environ 100 kb, ainsi que par leur propre origine de réplication et de transfert.

Les cellules qui possèdent le facteur F sont appelées cellules mâles ou cellules F +, tandis que les cellules femelles (F-) n'ont pas ce facteur. Après conjugaison, les bactéries F- deviennent F + et peuvent agir comme telles.

Brins chromosomiques

Lorsqu'une recombinaison homologue se produit, le facteur F se lie au chromosome bactérien; dans de tels cas, il est appelé facteur F 'et les cellules qui ont l'ADN recombinant sont appelées Hfr, pour une recombinaison à haute fréquence.

Lors de la conjugaison entre une bactérie Hfr et une bactérie F-, la première transfère à la seconde un brin de son ADN recombiné avec le facteur F. Dans ce cas, la cellule receveuse devient elle-même une cellule Hfr.

Il ne peut y avoir qu'un seul facteur F dans une bactérie, soit sous forme extrachromosomique (F), soit recombiné au chromosome bactérien (F ').

Les plasmides

Certains auteurs considèrent les plasmides et les facteurs F ensemble, tandis que d'autres les traitent séparément. Les deux sont des particules génétiques extrachromosomiques, mais contrairement au facteur F, les plasmides ne s'intègrent pas dans les chromosomes. Ce sont les éléments génétiques qui sont principalement transmis au cours du processus de conjugaison.

Les plasmides sont constitués de deux parties: un facteur de transfert de résistance, qui est responsable du transfert du plasmide, et une autre partie composée de plusieurs gènes contenant les informations qui codent pour la résistance à différentes substances.

Certains de ces gènes peuvent migrer d'un plasmide à un autre dans la même cellule, ou d'un plasmide vers le chromosome bactérien. Ces structures sont appelées transposons.

Certains auteurs affirment que les plasmides bénéfiques pour les bactéries sont en fait des endosymbiontes, tandis que d'autres peuvent, au contraire, être des endoparasites bactériens.

Processus

Les cellules du donneur produisent les pili sexuels. Les particules F ou plasmides présents uniquement dans ces bactéries, contiennent l'information génétique qui code la production des protéines qui forment les pili. Pour cette raison, seules les cellules F + présenteront ces structures.

Les pili sexuels permettent aux cellules du donneur de s'attacher d'abord aux cellules receveuses, puis de se coller ensemble.

Afin d'initier le transfert, les deux brins du brin d'ADN doivent être séparés. Tout d'abord, une coupure se produit dans la région connue sous le nom d'origine de transfert (oriT) de l'un des brins. Une enzyme relaxase effectue cette coupe de sorte que plus tard, une enzyme hélicase commence le processus de séparation des deux chaînes.

L'enzyme peut agir seule ou également en formant un complexe avec plusieurs protéines différentes. Ce complexe est connu sous le nom de relaxosome.

En commençant immédiatement la séparation des chaînes, le transfert de l'un des brins commencera, qui ne se terminera que lorsque le brin complet sera passé dans la cellule receveuse, ou lorsque les deux bactéries se sépareront.

Pour terminer le processus de transfert, les cellules, receveuse et donneuse, synthétisent le brin complémentaire et la chaîne est remise en circulation. En tant que produit final, les deux bactéries sont maintenant F + et peuvent agir en tant que donneurs avec les bactéries F-.

Les plasmides sont les éléments génétiques les plus fréquemment transmis de cette manière. La capacité de conjugaison dépend de la présence dans la bactérie de plasmides conjugatifs contenant les informations génétiques nécessaires à un tel processus.

Applications

La conjugaison a été utilisée en génie génétique comme outil pour transférer du matériel génétique vers différentes destinations. Il a servi à transférer du matériel génétique de bactéries vers différents récepteurs de cellules eucaryotes et procaryotes, et même vers des mitochondries de mammifères isolées.

Un des genres de bactéries qui a été le plus utilisé avec succès pour réaliser ce type de transfert est Agrobacterium, qui a été utilisé seul ou en association avec le virus de la mosaïque du tabac.

Parmi les espèces génétiquement transformées par Agrobacterium figurent les levures, les champignons, d'autres bactéries, les algues et les cellules animales.

Transformation par Agrobacterium tumefaciens en cellule végétale. Tiré et édité de: J LEVIN W.

Références

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