Bacteria - Définition

Génétique

Matériel génétique

La plupart des bactéries possèdent un unique chromosome circulaire. Il existe toutefois de rares exemples de bactéries, comme Rhodobacter sphaeroides possédant deux chromosomes. Les bactéries du genre Borrelia ont la particularité d'avoir un génome linéaire et segmenté, ce qui est exceptionnel chez les procaryotes. La taille du génome peut être très variable selon les espèces de bactéries étudiées. Le génome de la souche de Escherichia coli séquencé en 1997 est constitué de 4,6 Mpb (4 600 000 paires de bases), il code 4 200 protéines. Le génome d’une autre souche de E. coli séquencé en 2001 comprend 5,5 Mpb codant 5 400 protéines.
Certaines bactéries présentent un tout petit génome, comme la bactérie parasite Mycoplasma genitalium avec un génome de 580 000 paires de bases et la bactérie endosymbiotique d’insecte, Candidatus Carsonella ruddii avec un génome de seulement 160 000 paires de bases. Au contraire, la bactérie du sol Sorangium cellulosum possède un génome constitué de 12 200 000 paires de bases. Chose peu commune, les Spirochètes ainsi que des Streptomyces présentent la particularité d’avoir un chromosome linéaire.

Les bactéries contiennent également souvent un ou plusieurs plasmides, qui sont des molécules d’ADN extra-chromosomique. Ces plasmides peuvent conférer certains avantages aux bactéries, comme la résistance à des antibiotiques ou des facteurs de virulence. Les plasmides sont généralement des ADN double brin circulaire. Ils se répliquent indépendamment du chromosome. Le chromosome bactérien peut d’autre part intégrer de l’ADN de virus bactérien (bactériophage). Ces bactériophages peuvent contribuer au phénotype de l’hôte. Par exemple, les bactéries Clostridium botulinum et Escherichia coli O157:H7 synthétisent une toxine codée par un gène qui provient d’un phage qui s’est intégré au génome de ces bactéries au cours de l’évolution.

Variation génétique

Les bactéries sont des organismes asexués, après la division bactérienne, les cellules filles héritent d’une copie identique du génome de leur parent. Cependant, toutes les bactéries sont capables d’évoluer par modification de leur matériel génétique causé par des recombinaisons génétiques ou des mutations. Les mutations (changement ponctuel aléatoire de l'information génétique d'une cellule) proviennent d’erreur durant la réplication de l’ADN ou de l’exposition à des agents mutagènes. le taux de mutation varie grandement selon les espèces ou les souches bactériennes.

Quelques bactéries peuvent également transférer du matériel génétique entre les cellules. Il existe 3 mécanismes de transfert de gènes entre les cellules : la transformation, la transduction, et la conjugaison.
Au cours de la transformation, c’est un plasmide qui est transféré dans la cellule bactérienne, alors qu’au cours de la transduction, le transfert d’ADN a lieu par l’intermédiaire d’un bactériophage. Au cours de la conjugaison, deux bactéries peuvent se rapprocher, grâce à des structures spéciales, les pili, et il y a alors un transfert d’ADN d’une bactérie à une autre. L’ADN étranger peut être intégré dans le génome et être transmis aux générations suivantes. Cette acquisition de gènes, provenant d’une bactérie ou de l’environnement, est appelé transfert horizontal de gènes (HGT pour horizontal gene transfer). Le transfert de gènes est particulièrement important dans les mécanismes de résistance aux antibiotiques.