13.13: Transformation bactérienne

En 1928, le bactériologiste Frederick Griffith a travaillé sur un vaccin contre la pneumonie, qui est provoquée par la bactérie Streptococcus pneumoniae. Griffith a étudié deux souches de pneumonie chez des souris : une pathogène et une non pathogène. Seule la souche pathogène a tué des souris hôtes.

Griffith a fait une découverte inattendue quand il a tué la souche pathogène et mélangé ses restes avec la souche vivante, non pathogène. Non seulement le mélange a tué des souris hôtes, mais il contenait aussi des bactéries pathogènes vivantes qui produisaient une progéniture pathogène. Griffith a conclu que la souche non pathogène a reçu quelque chose de la souche pathogène morte qui l’a transformée en souche pathogène ; il a appelé cela le principe de transformation.

Au moment des études de Griffith, il y avait de gros débats sur l’identité du matériel génétique. Beaucoup des premières preuves impliquaient des protéines comme des molécules héréditaires. Les expériences de Griffith sur la transformation bactérienne ont fourni quelques-unes des premières données démontrant que l’ADN est le matériel génétique.

Les bactéries incorporent l’ADN externe par transformation. La transformation se produit naturellement, mais elle est également induite dans les laboratoires, souvent pour cloner l’ADN. Pour cloner un gène spécifique, les scientifiques peuvent insérer le gène dans un plasmide, une molécule circulaire d’ADN qui peut se répliquer indépendamment. Le plasmide contient souvent un gène de résistance aux antibiotiques. Les bactéries prennent le plasmide par le biais de la transformation. Les scientifiques exposent ensuite les bactéries aux antibiotiques. Les colonies bactériennes survivantes devraient contenir le plasmide parce que le plasmide contient un gène de résistance aux antibiotiques. L’analyse de l’ADN peut confirmer la présence du gène dans le plasmide. Les colonies bactériennes avec le gène désiré se multiplient et peuvent être utilisées pour fabriquer plus de plasmides ou de protéines.

Pourquoi les bactéries absorberaient-elles de l’ADN étranger ? Contrairement aux organismes qui se reproduisent sexuellement, les bactéries se clonent essentiellement elle-mêmes. Cette méthode de reproduction, appelée fission binaire, offre peu de possibilités de variation génétique. Bien que les mutations introduisent une certaine diversité, de nombreuses mutations sont nocives. Le partage des gènes par la transformation, ainsi que la conjugaison et la transduction, permet aux procaryotes d’évoluer.

- [Instructeur] La transformation bactérienne est unprocessus par lequel les bactéries absorbent l'ADN exogène. Ou l'ADN provenant de sources extérieures à la cellule. Certaines bactéries subissent une transformation naturelle.

Elle peut également être induite en laboratoiredans le cadre du processus de clonage de l'ADN. Un important tremplin pour l'étudedes séquences et des fonctions des gèneset des protéines qu'elles codent. Pour que la transformation ait lieu, les bactéries doiventêtre compétentes.

Cela signifie qu'elles possèdent la machinerie moléculairenécessaire pour transporter les fragments d'ADNà travers leur paroi cellulaire et leur membrane cellulaire,ou qu'elles ont été traitées chimiquementpour rendre leurs parois cellulaires perméables à l'ADN. En laboratoire, la séquence d'intérêt d'ADN est inséréedans un plasmide qui est un morceau circulaire d'ADN. Le plasmide contient généralement aussi une séquencetelle qu'un gène de résistance aux antibiotiquesqui permet aux scientifiques de dépister la transformation,la bactérie qui a capté le plasmide.

De nombreuses copies du plasmide sont ajoutéesaux bactéries compétentes dans un environnement liquide. Et un choc thermique force les bactéries à absorber l'ADN. Les bactéries sont ensuite cultivées sur des milieuxde sélection constitués de composants qui favorisentla croissance de certaines bactérieset en inhibent d'autres.

Seules les bactéries qui ont produit des copiesdu plasmide survivront dans le milieu de sélectionet se multiplieront en colonies,des taches visibles de croissance bactériennequi sont dérivées d'une seule cellule.