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Variabilité génétique bactérienne

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Objectif

Comment les bactéries développent-elles leur résistance aux antibiotiques ?

Les bactéries sont des microorganismes unicellulaires procaryotes.
Elles sont formées d’une membrane plasmique renfermant un cytoplasme dans lequel baigne le matériel génétique libre. La plupart des espèces possèdent en plus une paroi autour de la cellule.
Le matériel génétique est formé d’un seul chromosome circulaire.

1. Mise en évidence de la variabilité des bactéries

Approche expérimentale :
On cultive des bactéries (Escherichia coli) dans un milieu contenant un antibiotique, la céfotaxime qui agit en déstabilisant la paroi des bactéries.
Au bout de 24 h de culture, on voit apparaître quelques colonies capables de se développer. Ces colonies sont formées de cellules identiques ayant acquis la capacité à résister à l’antibiotique. Elles vont donner naissance à une nouvelle population de bactéries résistantes à la céfotaxime.
Si on compare les séquences d’ADN des bactéries résistantes à l’antibiotique avec celles des bactéries sensibles, on constate qu’une mutation est survenue dans le gène de la β-lactamase. Cette enzyme modifiée devient capable de dégrader la céfotaxime.

2. Origine de la variabilité des bactéries

Les bactéries sont des êtres vivants qui se reproduisent par division cellulaire à raison d’une division toutes les 20 minutes. Au cours de chaque cycle cellulaire, la réplication de la molécule d’ADN est soumise à des mutations. Ce sont ces mutations qui conduisent à l’apparition de nouveaux caractères comme la résistance aux antibiotiques.

Approche expérimentale :
On cultive en milieu liquide sans antibiotique, différents lots de bactéries. Puis, on étale les bactéries sur un milieu contenant un antibiotique. On constate l’apparition de colonies résistantes à l’antibiotique. Le nombre de colonies résistantes par boîte est très variable.
Donc, l’apparition des mutations conduisant aux résistances aux antibiotiques se fait de façon aléatoire lors de la multiplication cellulaire. Elle n’est donc pas induite par un contact avec l’antibiotique.

Dans le cas des bactéries, le cycle de division étant rapide, la fréquence d’apparition des mutations est élevée, augmentant d’autant la probabilité de voir émerger des bactéries résistantes aux antibiotiques. Lorsqu’une population de bactéries résistantes se retrouve au contact de l’antibiotique, elle se multiplie au détriment des bactéries sensibles qui finissent par disparaître.

Cette forte variabilité génétique qui caractérise les bactéries leur confère donc une importante capacité à s’adapter à des modifications de l’environnement. C’est le principe de la sélection naturelle, un des moteurs de l’évolution des espèces.

L'essentiel

Les bactéries sont des êtres vivants unicellulaires qui se reproduisent par division cellulaire. Au cours de chaque cycle, des mutations peuvent survenir de façon aléatoire qui vont modifier l’information génétique de la cellule. De par leur mode de reproduction, ces mutations vont être transmises à toute la descendance, formant ainsi un clone cellulaire (ou colonie).
Dans certains cas, ces mutations peuvent conférer à la bactérie la capacité de résister à un antibiotique. Si les bactéries se développent au contact de l’antibiotique, une sélection s’opère conduisant à la survie des cellules résistantes. C’est le principe de sélection naturelle.

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