RÉGULATIONS CELLULAIRES

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1 RÉGULATIONS CELLULAIRES

2 MODES DE REGULATION REGULATION GENETIQUE La cellule synthétise l enzyme OU REGULATION BIOCHIMIQUE La cellule active l enzyme

3 Escherichia coli (1)

4 Escherichia coli (2) Carte d'identité : nom : Escherichia coli poids : g taille : 2 µm de longueur et 1 µm de diamètre (batônnet) signe particulier : bactérie Gram - matériel génétique : ADN bicaténaire circulaire 1,3 mm de longueur 4, paires de bases gènes séquençage complet (1997) +/- plasmides

5 L'ENVELOPPE BACTERIENNE Gram + Gram -

6 LE FLAGELLE BACTERIEN

7 LES PILI

8 CULTURE EN MILIEU LIQUIDE Milieu liquide de croissance bactérienne : une source de carbone (glucose, glycérol, ) une source d'azote (généralement, NH 4+ ) des sels minéraux (Na +, K +, Mg ++, Ca ++, Cl -, PO 4 -- ) quelques vitamines. Ce milieu de base pour la croissance bactérienne est appelé milieu minimum et symbolisé Mm. A partir des métabolites présents, la bactérie est capable de synthétiser tous les facteurs nécessaires à sa croissance : acides aminés, nucléotides, En outre, les conditions de culture nécessitent : une température de 37 C et une agitation continue permettant une oxygénation maximale des bactéries

9 AUTOTROPHIE ET HÉTÉROTROPHIE Bactéries autotrophes (cyanobactéries) : elles se développent en milieu inorganique en synthétisant elles-mêmes leurs molécules de glucose à partir de CO 2 comme seule source de carbone. Bactéries hétérotrophes : elles exigent absolument un apport de composés organiques fournis par le milieu minimum pour leur croissance. - Croissance sur milieu minimum à partir d un seul composé organique :. bactéries protrophes. -Pas de croissance sur milieu minimum. Il faut ajouter un facteur nécessaire à la croissance bactérienne. bactéries auxotrophes pour ce facteur.

10 CULTURE EN MILIEU LIQUIDE Phase de latence : pas de division, adaptation au milieu Phase d'initiation : la multiplication bactérienne démarre Phase de croissance exponentielle :à ce stade, la division bactérienne est permanente (temps de génération de 20 mn). Phase de ralentissement :les divisions deviennent moins nombreuses en raison d'un appauvrissement du milieu Phase stationnaire : le nombre de bactéries n'augmente plus (environ 10 9 cellules/ml) Phase de décroissance : le nombre de bactéries diminue car des bactéries meurent, libérant des toxines.

11 CROISSANCE ET DIVISION BACTERIENNE croissance de la cellule-mère réplication du chromosome bactérien Formation d un septum et division binaire séparation des deux cellules-filles

12 CULTURE EN MILIEU SOLIDE culture en milieu liquide étalement d'un aliquot culture 24 h à 37 C colonie ( cellules) milieu minimum gélosé

13 MUTATIONS ET MUTAGENESE Une mutation est une modification stable du matériel génétique. Des mutations apparaissent spontanément dans le génome Bactérien avec une fréquence de Ce taux de mutations spontanées est insuffisant pour mener des études de génétique même avec des organismes haploïdes. La mutagénèse permet d augmenter ce taux de mutation. Différents types de traitements mutagènes : analogue de nucléotides : ex : nitrosoguanidine erreurs de réplication produits chimiques : ex : acide nitreux transition C U, d'où substitution C/G T/A agents intercalants (entre paires de bases) : erreurs de réplication rayonnements UV ou ionisants : cassure de l'adn

14 DÉTECTION DES MUTANTS : LA TECHNIQUE DES RÉPLIQUES On identifie ainsi 5 mutants auxotrophes pour l'arginine par crible négatif

15 DIFFERENTS TYPES DE MUTANTS 3 grands types de mutants : mutant d'auxotrophie incapacité à synthétiser un facteur donné pour qu'il pousse sélection par crible négatif mutant d'utilisation incapacité à utiliser un facteur donné (sucre). Il faut fournir un autre sucre que celui qu'il est incapable d'utiliser sélection par crible négatif mutant de résistance capacité à pousser en présence d'un facteur donné (antibiotique, bactériophage) - sélection par crible positif

16 bactérie F + CONJUGAISON BACTERIENNE Le facteur F est une molécule d'adn bicaténaire de 94 kb, porteur d'une centaine de gènes (dont celui de la piline). Un seul exemplaire par cellule. bactérie F - Deux propriétés fondamentales : - réplication autonome, permet de se maintenir dans une population de cellules en division. - transfert d'une bactérie à une autre.

17 bactérie F + bactérie F - ÉTAPES DE LA CONJUGAISON réplication en "cercle roulant" bactérie F + bactérie F +

18 TYPES DE CELLULES DONNEUSES Soit le facteur F est indépendant du chromosome bactérien bactéries F + Soit le facteur F est intégré dans le chromosome bactérien et se réplique en même temps que celui-ci. bactéries Hfr L intégration du facteur F est réversible

19 bactérie Hfr bactérie F - Hfr x F - La bactérie Hfr reste Hfr et la bactérie F - reste F -, mais est un diploïde partie transistoire. bactérie Hfr bactérie F -

20 Hfr F x F - excision facteur F F- F + F' F - F + a2 F + a1 F a1 F a1/a2 diploïde partiel stable

21 gène de résistance à l'ampicilline TRANSFORMATION traitement de compétence : choc calcique choc thermique pénétration du plasmide réplication autonome du plasmide multiplication cellulaire étalement sur milieu sélectif (milieu minimum + ampicilline)

22 TRANSDUCTION GÉNÉRALISÉE infection d'une bactérie réplication du chromosome viral fabrication de virions casse du chromosome bactérien lyse phage transducteur bactérie transduite recombinaison génétique infection d'une bactérie par un phage transducteur