Génie génétique

Génie Génétique

Introduction

Les antibiotiques sont grandement prescrits dans les diagnostics médicaux pour traiter les infections bactériennes. Toutefois, très souvent, les antibiotiques ne donnent pas les résultats attendus par les médecins sur certains patients. Ce phénomène s’explique du fait que l’exposition d’une population de bactérie à un antibiotique tue les bactéries sensibles. Cependant, la survie et la prolifération de quelques bactéries résistantes donne naissance à une nouvelle population de bactéries majoritairement ou pleinement résistante à cet antibiotique. Cette transformation des bactéries est connue dans le milieu scientifique comme un processus de sélection naturelle [1, p. 530]. Tout d’abord, les bactéries sont des organismes unicellulaires, microscopiques et dépourvus de noyau et les antibiotiques sont des médicaments utilisés pour neutraliser les actions de certaines bactéries qui sont néfastes pour la santé. L’enjeu est que, à force d’être exposées aux antibiotiques, les bactéries ont développé avec les temps des nombreux mécanismes de résistances leur permettant d’être insensibles à certains ou plusieurs antibiotiques.

      De ce fait, dans ce laboratoire une analyse est faite sur l’emploi de l’ampicilline, une famille d’antibiotiques, qui détruit les bactéries en empêchant la synthèse de peptidoglycanes qui est la substance formant la paroi des bactéries [2, p.605-606]. La bactérie devient incapable de se diviser puisque sa membrane devient moins rigide et incapable de contenir le cytoplasme bactérien, ce qui entraine le plus souvent la mort de la bactérie. Une autre famille, non étudiée dans ce laboratoire, mais aussi importante est celle de la streptomycine. Elle fonctionne en se liant aux ribosomes et en faisant produire des protéines non fonctionnelles, ce qui détruit la cellule [2, 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 défense des bactéries. De plus, les antibiotiques n’affectent pas les cellules eucaryotes puisque leur paroi n’est pas composée de peptidoglycane [1, p.644].

       Pour continuer, les antibiotiques sont très puissants contre les bactéries, mais celles-ci peuvent se défendre. En effet, il existe quatre façons [3, p. 51-53]. La première est la destruction ou l’inhibition de l’antibiotique ce qui veut dire que la bactérie va sécréter 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 [4, p. 3]. Quant au plasmide, ce sont des petites molécules circulaires d’ADN qui se répliquent indépendamment du chromosome des bactéries [1, 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 [1, p.648-650]. La première est la mutation provenant soit d’une 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. Puis, 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 toutes les 20 minutes. [1, 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.

Buts

Le but de cette expérience est dans un premier temps de vérifier si une bactérie qui acquiert la résistance à la famille des antibiotiques de l’Ampicilline va être également résistante à d’autres familles d’antibiotiques au point de devenir multirésistante. Ensuite, 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.

Hypothèses

Ces énoncés théoriques permettent d’élaborer l’hypothèse selon laquelle la bactérie E. coli placée en présence d’un plasmide porteur du gène de résistance Amp’ ne devrait pas résister à d’autres types d’antibiotiques comme la Kanamycine, mais elle devrait être capable de résister aux antibiotiques appartenant à la famille de la pénicilline comme l’Ampicilline. La raison est que les antibiotiques faisant partie d’une même famille ont une composition chimique presque identique, tandis que celle d’une autre famille diffère grandement [3, p. 51-53]. Donc, les bactéries sont capables de mieux résister en mutant pour s’adapter aux antibiotiques 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 [2, p.605-606]. Alors, étant donné que ces deux familles détruisent les bactéries de façons différentes, il est possible de dire que si les bactéries résistent à la pénicilline, elles ne devraient pas résister à la Kanamycine. De ce fait, les résultats attendus des expériences sont que les bactéries sans la transplantation de plasmide vont mourir dans les géloses avec la Kanamycine et l’Ampicilline, mais vivre dans la gélose sans antibiotiques. Les bactéries qui ont absorbé le plasmide devraient survivre dans la gélose avec l’Ampicilline et dans la gélose sans antibiotique, mais mourir dans la gélose avec la Kanamycine.

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