Pr

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LA TRANSDUCTION
Définition  La transduction est le transfert
d'ADN bactérien dune bactérie à une autre par
l'intermédiaire dun bactériophage (ou phages) à
ADN bicaténaire.
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Les bactériophages sont des virus de bactéries,
qui existent sous la forme virulente ou tempérée.
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(No Transcript)
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Les phages virulents se multiplient dans la
bactérie (ou mieux sont répliqués par la
bactérie) et la lysent à la fin du cycle,
libérant les nouvelles particules virales
(virions).
?Ce cycle est appelé cycle lytique.
Les phages tempérés peuvent, après infection
établir une association stable avec la bactérie
infectée en s'intégrant dans le chromosome
bactérien. Le bactériophage est alors appelé
prophage et la bactérie qui en est porteuse, une
bactérie lysogène. Dans ce cas les bactériophages
ninduisent pas la réplication (les facteurs
lytiques sont inexprimés), leur ADN viral est
répliqué en même temps que le chromosome
bactérien et il est transmis aux cellules filles
de façon héréditaire.
?Ce cycle est appelé cycle lysogénique.
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De temps en temps, dans une population de
bactéries lysogènes, un prophage se libère du
chromosome bactérien, redevient virulent, se
multiplie, provoque la lyse de la bactérie et
peut infecter de nouvelles bactéries. Ce passage
de la forme tempéré à virulente peut être
spontanée ou provoquée (irradiation, UV)
Si, au cours de sa libération, le prophage
emporte avec lui plusieurs gènes bactériens, il
peut y avoir transfert par le bactériophage de
gènes bactériens d'une bactérie (lysogène) à une
autre bactérie (lysogène). C'est la transduction.
Elle est liée à l'existence de bactéries
lysogènes, à Gram positif (staphylocoque,
streptocoque, Bacillus) ou à Gram négatif
(entérobactéries, Pseudomonas).
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(No Transcript)
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Il existe deux types principaux de transduction 
? La transduction généralisée 
elle est assurée par les phages virulents, qui au
cours du cycle lytique encapsident par erreur et
de façon aléatoire des fragments dADN de la
bactérie. Il se forme alors un phage composite
qui peut infecter une nouvelle bactérie et lui
transmettre ainsi un fragment de lADN de la
bactérie précédemment lysée.
Voir animation flash
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? La transduction restreinte ou spécialisée 
Elle est assurée par les phages tempérés qui
sinsèrent toujours au même endroit sur le
chromosome bactérien.
Et qui au cours du passage dun cycle lysogénique
à un cycle lytique, peuvent

• - soit se détacher du chromosome bactérien sous
  la forme originale (phage complet),

- soit y abandonner une partie de lADN phagique
tout en encapsidant quelques gènes bactérien à
proximité de lADN phagique intégré.
Dans ce cas, la transduction se limite aux gènes
qui délimitent lADN phagique inséré dans le
chromosome bactérien et se sont toujours ces même
gènes qui sont transmis à de nouvelles bactéries
transduites.
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1.La transduction GENERALISEE
Au cours du cycle infectieux dun phage virulent,
les particules virales se forment dans les
bactéries en encapsidant lADN viral.
Le processus de transduction est lié au fait que
cette encapsidation nest pas spécifique de lADN
viral mais peut concerner nimporte quel fragment
du génome bactérien de taille convenable (1 à 2
de lADN bactérien).
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Ainsi, lors de la production des phages, avec une
faible fréquence (lt1), des fragments dADN
bactérien du chromosome bactérien partiellement
dégradé peuvent être encapsidés par erreur dans
des phages, formant ainsi des particules
transductrices qui conservent les propriétés
 infectieuses  des particules virales normales.
Les phages transducteurs sont des virus à ADN (
T4 et P1 chez E.coli et P22 chez Salmonella
Typhimurium) qui restent capables de se fixer sur
les bactéries et dinjecter leurs fragments dADN
dans les bactéries réceptrices.
LADN ainsi introduit correspond à nimporte quel
région génomique de la bactérie donatrice  cest
de la transduction généralisée.
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1.1.La transduction COMPLETE
La transduction généralisée complète implique un
expression stable des marqueurs transférés.
LADN introduit peut sintégrer dans une région
homologue du chromosome par recombinaison
homologue.
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Lintégration du fragment dADN de la cellule
donatrice dans le chromosome de la cellule
réceptrice aboutit à 
  une modification du génome de la bactérie
réceptrice
 un remplacement complet des gènes homologues
aux gènes transduits sur le chromosome de la
bactérie réceptrice qui ne sera diploïde pour
aucun gène.
 Un nouveau génotype stable et dès lors transmis
à toutes les bactéries issues de la bactérie
réceptrice.
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1.2.La transduction ABORTIVE
Lorsque lADN injecté ne sintègre pas dans le
chromosome, ce qui est fréquent, les marqueurs
transférés sexpriment transitoirement jusquà ce
que lADN soit dilué au cours des divisions
bactériennes successives  on dit que la
transduction est abortive.
Dans ce cas, les gènes passent de la cellule mère
à une seule des deux cellules filles.
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La transmission est donc unilinéaire pendant
plusieurs générations et les gènes du fragment
transféré continuent à sexprimer.
Sur milieu minimum approprié la cellule fille
possédant le fragment chromosomique transduit
sera prototrophe pour tel ou tel substrat et
pourra donc se développer et se diviser de
manière normale, tandis que lautre ne se
développera pas.
La transduction abortive se traduit par
lapparition de colonies de taille minime et de
formes irrégulières sur milieu minimum.
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1.2.Caractéristiques de la transduction
généralisée
Les deux bactéries donatrice et réceptrice
doivent appartenir à la même espèce en raison de
la spécificité dinfection du phage.

• La quantité dADN bactérien encapsidé dépend
  principalement de la taille de la capside 
• le phage P22 de Salmonella Typhimurium contient
  habituellement de lordre de 1 du génome
  bactérien,
• le phage P1 de E.coli contient de 2 à 2.5 du
  génome bactérien.

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Le plus souvent la transduction ne concerne
quun seul gène
Dans une population de phages capables
deffectuer une transduction généralisée, il ny
a que très peu de particules transductrices.
Ex  dans une population de phage P1 de E.coli
seulement 0.1 des particules vont encapsider de
lADN chromosomique, les autres particules sont
virulents et vont déclencher le cycle lytique.
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Ces points réunis font que la fréquence
dobtention de cellules transduites pour un
caractère donné est très faible (TP transduction).
La transduction généralisée reste toutefois un
processus de transfert de matériel héréditaire
très utilisé pour réaliser des analyses
génétiques, puisque nimporte quel gène peut être
transféré dune souche à lautre par
lintermédiaire dun phage transducteur, que la
fréquence de transfert est faible (10-6) et du
fait de son caractère partiel (1-2  du génome
bactérien).
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2.La transduction SPECIALISEE ou RESTREINTE
La transduction spécialisée se produit avec
certains bactériophages tempérés qui peuvent
s'intégrer en un point précis du chromosome
bactérien et seulement en ce point, il sagit de
prophage (phage tempéré).
La transduction de gènes bactériens est limitée
(restreinte) aux gènes localisés en des sites
immédiatement adjacents au site spécifique
dattachement de lADN du prophage et de lADN de
la bactérie donatrice.
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La transduction du gène de la bactérie donatrice
à la bactérie réceptrice se fait après
lysogénisation de la bactérie réceptrice.
Le cas le plus connu de la transduction localisé
est provoqué par le phage lambda de E.coli. Il
possède un site d'attachement correspondant à un
site d'intégration situé entre les locus gal
(nécessaire à la fragmentation du galactose) et
bio (assure la synthèse de la biotine).
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2.1. Lintégration du phage ?
L'intégration de l'ADN du phage dans le
chromosome bactérien se fait grâce à lenzyme
intégrase du phage qui reconnaît les sites
dattachements 
Bio
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2.2. Lexcision du phage ?
Lexcision se produit lors de linduction du
cycle lytique (délysogénisation) du phage ? (ex 
sous laction des UV), elle est assurée par
lenzyme excisionase qui hydrolyse au niveau des
sites dattachement.
LADN ainsi libéré peut être formé dADN viral
uniquement ou bien dADN viral et des régions gal
ou bio (selon que lexcision se décale dun côté
ou de lautre) du chromosome de E.coli.
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On parle alors d 
        Excision normale
reconstitution de l'ADN du phage
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• Excision anormale

formation d'un ADN phagique défectueux contenant
le locus gal ou le locus bio du génome bactérien 
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2.3. Lintégration de lADN du phage ? défectif
LADN de phages défectifs pourra être intégré
dans une bactérie lysogène de type gal - selon le
schéma suivant
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(No Transcript)
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- Dans le cas dun système instable  le phage
sintègre à la suite du gène gal bactérien. La
bactérie réceptrice possède alors son gène gal
et un gène gal apporté par le phage, qui peut
sexprimer, la bactérie passe alors de gal à
gal .
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- Dans le cas dun système stable  la
recombinaison à lieu au même locus que le gène
gal bactérien et dans ce cas, le gène gal est
éliminé par le gène gal apporté par le phage, la
bactérie devient gal .
voir animation flash
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- Intérêts de lutilisation dune telle
transduction localisée 

• elle permet de comprendre des mécanismes
  déchanges entre ADN appartenant à des organismes
  différents

• elle est à origine de lutilisation des épisomes
  et des plasmides dans le domaine de la génétique
  moléculaire.

• On peut didentifier ce quon transduit

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- inconvénients 
 On transduit uniquement les gènes localisés de
part et dautre de la zone dintégration du phage.
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conclusion

• La transduction est un phénomène rare et cela
  pour plusieurs raisons 
• lerreur dempaquetage dans la capside est un
  événement peu fréquent.
• La probabilité que cette particule infecte seule
  une bactérie réceptrice est faible
• Cet ADN injecté doit survivre suffisamment
  longtemps pour former un transductant stable
  (échapper aux endo et exonucléases, et
  sinstaller par recombinaison ou transposition
  ou par réplication autonome )

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Le plus

• il ne faudra pas confondre la transduction et la
  conversion lysogénique 
• La conversion lysogénique. Dans certains cas, le
  génome du bactériophage apporte par lui-même un
  nouveau caractère très important pour la bactérie
  réceptrice, par exemple, la sécrétion de la
  toxine diphtérique, la sécrétion de la toxine
  érythogène du streptocoque A (scarlatine) ou la
  présence de certains facteurs antigéniques. On
  dit alors qu'il y a eu conversion lysogénique. La
  conversion et la transduction sont des phénomènes
  qui font tous deux intervenir un bactériophage.
  Mais, dans le premier cas, c'est le génome du
  bactériophage qui est responsable du nouveau
  caractère acquis par la bactérie  dans le second
  cas, le bactériophage a seulement un rôle de
  vecteur et le génome transféré provient d'une
  autre bactérie.

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(No Transcript)
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Les phages transducteur

• ?Le phage P1, outil génétique de transduction, il
  possède un large spectre dhôte chez les Gram
  négatif et son site Pac fait partie des moins
  spécifiques. Il empaquète en moyenne dans les
  capsides un ADN chromosomique bactérien pour 100
  ADN phagiques. La taille empaquetée est
  denviron 90 kpb.
• Le phage T4 na pas de site Pac mais ne peut
  transduire que si on inactive son enzyme de
  dégradation de lADN hôte.
• ? Le phage Lambda est un très mauvais
  transducteur car lempaquetage se fait entre 2
  sites COS plutôt que par empaquetage en tête...
• La transduction peut jouer un rôle non
  négligeable dans lévolution bactérienne en
  transfert horizontal même si la fréquence de
  transfert semble être plus aléatoire que la
  transformation et la conjugaison.

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  La M.O.I. (multiplicity of infection) joue un
rôle important dans la transduction. Du fait du
faible taux de particules transductrices, il faut
réduire au maximum la double infection de
cellules. Il faut aussi prévenir le deuxième
cycle dinfection qui risque dêtre fatal au
transductant. Ces 2 paramètres étant maîtrisés,
on peut envisager dutiliser les phages comme
outils en génétique.