Exercices Variation génétique des bactéries et résistance aux antibiotiques

Le 22 janvier 2019, un patient parisien arrive chez son médecin en ayant tous les symptômes d’une infection respiratoire : toux, fièvre, fatigue… Il insiste auprès de celui-ci pour obtenir un traitement à base d’antibiotiques, car son frère, qui habite en Bretagne, a les mêmes symptômes, et les antibiotiques lui ont permis une guérison rapide. Le médecin refuse, car il a en sa possession des données qu’il lui présente.

Document 1 : Situation épidémique de la grippe

Document 2 : Traitement antibiotique

a. Mode d’action
Les antibiotiques ne s’attaquent qu’aux êtres vivants cellulaires bactériens (quelques rares cas de champignons sensibles aux antibiotiques existent également) : l’antibiotique s’insère dans les membranes cytoplasmiques et forme des pores (perforations) qui conduisent à la mort cellulaire. Les virus étant acellulaires, l’antibiotique n’a aucun effet.

b. Effets secondaires chez l’humain
Chez l’humain, les antibiotiques peuvent provoquer, entre autres, des troubles digestifs.

Pourquoi le médecin ne souhaite-t-il pas donner de traitement à base d’antibiotiques ?

Selon les paléontologues, les bactéries actuelles sont les descendantes d’une bactérie apparue sur Terre il y a presque 4 milliards d’années. Les bactéries présentent une capacité d’adaptation très importante, ce qui est à l’origine de l’énorme biodiversité du monde bactérien.

Document 1 : Reproduction de la bactérie E. coli

Les bactéries se reproduisent en se divisant rapidement. Par exemple, dans un environnement favorable, une bactérie peut se couper en deux toutes les 20 minutes.

Document 2 : Fidélité de la réplication de l’ADN bactérien

Spontanément et aléatoirement, des erreurs de réplication ont lieu chez tous les êtres vivants.
Chez les bactéries, ces mutations sont très fréquentes, car elles ne possèdent pas d’enzymes suffisamment efficaces pour corriger toutes ces anomalies.

Quels sont les deux mécanismes qui font que les bactéries évoluent rapidement ?

Document 1 : Fonction des plasmides

a. Le plasmide
La résistance d’une bactérie aux antibiotiques est liée à des gènes bactériens capables de produire des enzymes lytiques, c’est-à-dire des enzymes qui éliminent les poisons. Dans une bactérie, l’information héréditaire est portée par un grand chromosome unique et des petits plasmides. Les plasmides sont de petits morceaux d’ADN circulaires.

b. Expérience de transgenèse

Des expériences de transgenèse ont été réalisées dans le but d’obtenir des organismes génétiquement modifiés (OGM).
Ces transferts ont concerné l’ADN plasmidique.

Document 2 : Fonction des pili

a. Les pili

Les pili (pilus au singulier) sont des expansions cytoplasmiques qui permettent de relier deux bactéries entre elles.

b. Rôle des pili

c. Marquage radioactif de plasmides
Les plasmides de la bactérie $B_1$ de l’expérience ci-dessus sont marqués avec des atomes d’azote radioactifs (comme l’ADN est riche en bases azotées, ces marquages sont simples à réaliser). Ensuite, ces $B_1$ radioactives sont cultivées avec des bactéries $B_2$. Au bout de quelques heures, on constate que toutes les bactéries deviennent radioactives.

Où se trouvent les informations génétiques à l’origine de l’antibiorésistance ?