Analyse genetique

Doe Danick, Jalabert Julieta, Mulumba Daniel et Tombeau Junior Joel

7 mars 2016

Groupe : 03

1.1 Introduction

Lors d’une visite à la clinique lorsqu’une personne est malade, un antibiotique est parfois prescrit. Par contre, ils ne fonctionnent pas 100% du temps. La question ici est pourquoi existe-il ce phénomène ? Pour répondre à cette question, les notions et le laboratoire suivant seront nécessaires.

1.2 Notions théoriques

Pour débuter, les bactéries sont des organismes unicellulaires, microscopiques et dépourvues d’un noyau. La bactérie Escherichia coli, aussi connue E. coli, est une bactérie qui est présente de manière naturelle dans les intestins des humains et des animaux. Normalement, cette bactérie est inoffensive et elle contribue au système digestif, mais il existe certaines souches qui peuvent rendre les gens malades. [1]

Ensuite, les antibiotiques sont des médicaments qui sont seulement utiles contre les bactéries [1] et découvert par Alexander Flemming [2]. Les bactéries provenaient au début, en 1928, de micro-organismes tels les mycètes (champignons microscopique). Les antibiotiques sont importants dans la vie d’aujourd’hui, mais, une surutilisation est un grand problème à travers le monde. En effet, 30% [1] des antibiotiques étant prescrit sont inutiles, car les patients sont infectés par des virus et non des bactéries.

Dans ce laboratoire il a été question de l’emploie de l’ampicilline, une famille d’antibiotiques, qui détruit les bactéries en empêchant la synthèse de peptidoglycanes, la substance formant la paroi des bactéries [3, p.605-606]. Alors, lorsqu’elle tente de grandir, elle se détruit, car rien ne peut être contenu. Une autre famille, non étudiée dans ce laboratoire, mais aussi importante, celle de la streptomycine. Elle fonctionne en se liant aux ribosomes et en faisant produire des protéines non fonctionnelles, ce qui détruit la cellule [3, p.605-606]. En général, les antibiotiques ne peuvent que fonctionner que s’il y a un contact direct avec la bactérie, ce qui explique les techniques de défenses des bactéries. De plus, les antibiotiques n’affectent pas les cellules eucaryotes puisque leur paroi n’est pas composée de peptidoglycane [4, p.644].

Pour continuer, les antibiotiques sont très puissants contre les bactéries, mais celles-ci peuvent se défendre. En effet, il existe quatre façons [1]. La première est la destruction ou l’inhibition de l’antibiotique ce qui veux dire que la bactérie va secréter une enzyme qui rendra l’Antibiotique inutile ou il le détruira. La deuxième façon est en empêchant l’antibiotique d’atteindre la bactérie en imperméabilisant la paroi. Pour la troisième façon, la bactérie va changer de forme dans le but d’empêcher l’antibiotique de s’attacher puisque celui-ci ne peut que s’attacher si la forme de la bactérie est complémentaire. Finalement, la bactérie, si rien ne fonctionne, peut tout simplement expulser l’antibiotique à l’aide d’une pompe.

Pour enchaîner, la bactérie, en présence d’un plasmide porteur d’un gène de résistance à l’ampicilline deviendra résistante à celui-ci par le mécanisme de « transformation ». Lorsqu’une bactérie meurt elle libère son ADN et celui-ci va être absorbé par d’autres bactéries qui vont devenir aussi résistantes à l’ampicilline [2, p. 3]. Quant au plasmide, ce sont des petites molécules circulaires d’ADN qui se répliquent indépendamment du chromosome des bactéries [4, p. 460]

Finalement, pour pouvoir se défendre avec ces techniques, les bactéries doivent les acquérir. Pour faire cela, il existe aussi quatre sortes de transformations [4, p.648-650]. La première est la mutation provenant soit d’erreur de la nature (1/1 millions de bactéries) ou des agents mutateurs comme les rayons U.V. Ensuite, la deuxième transformation provient d’un gène extérieur tel un plasmide portant de l’ADN. De plus, la transduction est la troisième transformation. Celle-ci se fait lorsqu’un virus attaque une bactérie et copie son génome pour la production de ses protéines. Ceci change la composition de la cellule, ce qui peut rendre l’antibiotique inutile. Finalement, la quatrième transformation est la conjugaison. Celle-ci fonctionne lorsqu’il y a un échange d’ADN entre deux bactéries par le pilus sexuel. L’ADN échangé peut contenir un gène de résistance. Il est à noter que l’échange peut se faire aussi entre une bactérie et un plasmide. Même si ces techniques sont différentes, ils ont tous un point en commun : La reproduction de ces bactéries résistantes. En effet, lorsqu’une bactérie est immunisée contre un antibiotique, le reste des bactéries non-résistantes meurent. Ensuite, la bactérie vivante se divise et forme une nouvelle colonie résistante. Ceci se déroule assez rapidement, car une division cellulaire est faite vers tous les 20 minutes. [4, p.647] En résumé, la transformation bactérienne permet de survivre aux changements constants provenant de la nature et de l’activité humaine. Alors, ceci explique pourquoi certains antibiotiques sont maintenant moins efficaces.

1.3 Buts

1. Le premier but est de vérifier si la résistance des bactéries contre les antibiotiques est spécifique à la famille de l’Ampicilline ou si c’est universel.
2. Le deuxième but est de vérifier si le temps d’incubation des bactéries avant l’exposition aux antibiotiques peut influencer l’efficacité de la résistance bactérienne.

1.4 Hypothèses

Hypothèse 1 : La bactérie E. coli placée en présence d’un plasmide porteur d’un gène de résistance d’ampicilline ne devrait pas résister à d’autres types d’antibiotiques comme la Kanamycine, mais elle devrait être capable de résister aux antibiotiques appartenant au sous-groupe de la pénicilline comme le céfixisme. La raison est que les antibiotiques faisant partie de la même famille ont une composition chimique presque identique, tandis que celle d’une autre famille diffère grandement. [1] Alors, les bactéries sont capables de mieux résister en mutant pour s’adapter aux antibiotiques [2, p.2] de la même famille puisque les compositions chimiques sont presque identiques. De plus, la pénicilline détruit les bactéries en fragilisant la paroi bactérienne, tandis que la kanamycine affecte la création des protéines [3, p.605-606]. Alors, étant donné que ces deux familles détruisent les bactéries de façons différentes, il est possible de croire que si les bactéries résistent à la pénicilline, elles ne devraient pas résister à la kanamycine. Pour continuer, les résultats attendus des expériences [2, p.8], est que les bactéries sans les plasmides vont mourir dans les géloses avec la Kanamycine et l’ampicilline, mais vivre dans la gélose sans les antibiotiques. Les bactéries avec les plasmides devraient survivre dans la gélose avec l’ampicilline et sans antibiotique, mais mourir dans la gélose avec la kanamycine.

Hypothèse 2 :  Le temps est un élément fondamental au sujet des bactéries. Le taux de survie de la bactérie E. coli qui a été placée en présence d’un plasmide portant un gène de résistance à l’ampicilline va augmenter à mesure que le temps augmente aussi. C'est-à-dire que les bactéries vont avoir le temps nécessaire pour se reproduire et, à la fin de leur cycle, de transmettre leurs gènes portant l’antibiotique aux autres bactéries. Les résultats attendus sont de trouver une moyenne plus haute, au niveau de la reproduction des colonies bactériennes, pour les échantillons qui ont été incubés plus long temps car les bactéries auraient eu plus de temps pour incorporer le plasmide contenant le gène de résistance.  

2.1 Résultats

Tableau 1 : Expérience 1, la spécificité des résistances des bactéries à l’ampicilline et la kanamycine après d’une incubation de 20 minutes.

Commentaire : Les résultats, même lors d’un même temps d’incubation, sont assez différents les uns des autres.

Tableau 2 : Le nombre de colonies de bactéries vivantes selon les différents temps d’incubation à la même température.