Conjugaison (génétique) - Définition

Introduction

Schéma de conjugaison bactérienne.

En biologie, la conjugaison est une méthode non sexuée utilisée par les bactéries afin de s'échanger des informations génétiques. Elle consiste en une transmission de plasmides de conjugaison d'une bactérie donneuse à une bactérie receveuse et, potentiellement, son intégration dans le génome de celle-ci.

Utilité de la conjugaison

Chez les procaryotes (bactéries), la multiplication est asexuée : elle est réalisée par de simples divisions cellulaires. Lors de ces divisions, le génome de l'individu est multiplié par deux puis est réparti équitablement entre la cellule mère et la cellule fille. Le brassage génétique, qui est essentiel à la survie d'une espèce puisqu'il permet indirectement aux individus de s'adapter à leur environnement, est donc inexistant.
C'est pourquoi plusieurs autres techniques permettant d'assurer une diversité génétique suffisante se sont développées chez les bactéries.

• Les mutations ponctuelles aléatoires
  • Mais l'évolution induite par ces mutations est très lente et n'est pas contrôlée par la bactérie.
• Les transferts horizontaux :
  • Beaucoup plus rapides, ce sont ces mécanismes qui sont à l'origine d'une grande partie de la diversité génétique des microorganismes. Il existe trois mécanismes : La transduction, la transformation et la conjugaison. C'est cette dernière qui est décrite ici.

Les conséquences de ces transferts pour les bactéries sont énormes. Les gènes de résistance aux antibiotiques, par exemple, peuvent très rapidement se propager dans la population mondiale de bactéries. Progressivement, les bactéries acquièrent une résistance à tous les antibiotiques. Les échanges sont si efficaces que la population mondiale bactérienne peut être modélisée par un organisme unique s'échangeant des informations à la manière de cellules dans un corps humain. Les résistances aux antibiotiques ne sont pas les seules concernées, d'autres résistances peuvent elles aussi être transférées :

• métaux lourds
• radiations
• bactériophages
• enzymes de restriction

Ce sont ces mécanismes qui, au fil du temps, ont transformé la bactérie bien connue Escherichia coli en Shigella flexnerie, responsable de dysenterie.

Les plasmides conjugatifs

Description

Le plasmide F (Fertilité) est un plasmide modèle. Il a été très étudié pour comprendre les mécanismes de régulation qui gouvernent la conjugaison. Il fait environ 100 kpb ce qui fait de lui un gros plasmide. Beaucoup des gènes présents sur ce plasmide ont encore un rôle inconnu, mais les fonctions de transfert (mises en jeu pendant la conjugaison) ont été très étudiées.
Ces fonctions de transferts sont codées par 36 gènes organisés en un seul opéron et répartis sur 34 kpb environ. Les gènes liés au transfert sont appelés tra et trb.

En résumé, le plasmide est constitué de trois grandes catégories de gènes :

• Les gènes tra
• Les gènes de résistances
• Les gènes de métabolisme

Et plusieurs fonctions très importantes :

• La fonction ori
• La fonction oriT
• La fonction part

Les gènes tra sont donc impliqués dans les phénomènes de régulation, la synthèse du pilus, la stabilisation de l'agrégation, l'exclusion donneur-donneur et dans le métabolisme de transfert.
La fonction ori est l'origine de réplication. C'est à partir d'elle que commence la réplication des plasmides et c'est elle qui contrôle le nombre de copies d'un même plasmide présent dans une bactérie.
La fonction oriT est l'origine de transfert, c'est à partir de lui que va commencer le désenroulement simple brin du plasmide avant le transfert vers la bactérie acceptrice. C'est dans cette zone aussi que se trouvent les systèmes de stabilisation des plasmides qui ont pour but le maintien de la présence des plasmides dans la population bactérienne.
La fonction part est la fonction de partition. Elle contrôle la répartition des plasmides présents dans la bactérie lors de la division cellulaire.

Critère d'incompatibilité

Deux plasmides dans une même bactérie hôte sont dits incompatibles si les deux ne se retrouvent pas ensemble dans les bactéries des générations suivantes.
Cette incompatibilité est due aux fonctions ori et part... Deux plasmides s'excluant mutuellement, c'est-à-dire ne pouvant coexister dans la même bactérie, appartiennent au même groupe d'incompatibilité.