Integrons

Intégrons

Les intégrons sont des éléments génétiques retrouvés exclusivement chez les bactéries. Ils constituent un système naturel de capture, d'expression et de dissémination de gènes pouvant permettre aux bactéries de répondre à un stress environnemental.

Historique

Les intégrons ont été caractérisés en 1989 par deux chercheurs australiens: Ruth Hall et Hatch Stokes en se basant sur des homologies dans l'organisation de différents transposons connus pour conférer des résistances aux antibiotiques (ex: Tn21). A ce jour, des centaines d'intégrons ont été caractérisé. D'autre part, on estime que 9% des l'ensemble des bactéries possèdent un intégron mais leur prévalence est bien plus importante au sein des isolats cliniques.

Définition et Structure

Les intégrons sont définis comme l'association entre: - Un gène intI codant une protéine appelée intégrase. Cette enzyme appartient à la famille des recombinases spécifique de sites; elle catalyse l'insertion et l'excision de gènes contenus dans des éléments nommés cassettes de gènes. - Un site attI , adjacent au gène intI; il constitue le site de recombinaison préférentiel de l'intégrase codée par intI, et contient le point d'insertion des gènes de cassettes. - Un promoteur Pc, orienté dans le sens inverse du gène de l'intégrase, qui permet la transcription des gènes de cassettes.

L'ensemble de ces trois éléments constitue une région bien conservée en 5', commune à tous les intégrons. Dans la très grande majorité des cas, elle est suivie en 3' d'un réseau de cassettes en tandem orientés dans le sens inverse du gène intI. Cette partie en 3' est variable d'un intégron à un autre

Les cassettes de gènes

Les cassettes de gènes sont des éléments mobiles non-réplicatifs qui existent sous une forme libre circulaire et sous forme linéaire, intégrée au sein d'un intégron. Elles sont constituées d'une (ou plus rarement, de plusieurs) séquence codante et d'un site de recombinaison attC. En revanche, les gènes de ces cassettes sont dépourvus de promoteur.

Fonctionnement des intégrons

Le maintien des cassettes nécessite qu'elles soient intégrées au sein d'un élément réplicatif (chromosome, plasmides). L'intégrase codée par l'intégron catalyse préférentiellement la réaction de recombinaison attI x attC qui résulte en l'intégration de la cassette au site attI de l'intégron. Une fois inséré, la cassette est maintenue au cours de la division cellulaire. L'intégration successive de cassettes de gènes aboutit à la formation d'une série de cassettes. La cassette intégrée en dernier est alors celle la plus en 5' de la série. L'intégrase catalyse également la réaction attC x attC qui résulte en l'excision d'une cassette de gène hors de l'intégron. L'intégration des cassette de gènes au sein d'un intégron fournit également un promoteur Pc qui permet l'expression de toutes les cassettes du réseau, un peu comme dans un opéron. Le niveau d'expression du gène d'une cassette est alors fonction du nombre et de la nature des cassette qui la précède.

Les différentes classes d'intégrons

Les intégrons sont regroupées en plusieurs classes en fonction de la séquence protéique de leur intégrase. Au sein d'une classe, un intégron se caractérise par le nombre, la nature et l'ordre des cassettes qu'il contient. Ces deux derniers paramètres ne connaissent à ce jour pas de limitation. Dans les trois premières classes, les mieux définies, les gènes des cassettes codent des résistances aux antibiotiques ou des antiseptiques.

Support des intégrons

La grande majorité des intégrons, notamment ceux associés aux gènes de résistance aux antibiotiques, sont portés par des éléments mobiles à large spectre d'hôtes tels que des plasmides, le plus souvent au sein de transposons (Tn21, Tn1696, etc.) ou d'ilôts génomiques (SG1 et ses dérivés chez Salmonella typhimurium). Ils profitent ainsi de la mobilité de ces éléments, ce qui explique leur large dissémination au sein des isolats bactériens cliniques. Ainsi, il est estimé que les intégrons pourraient être présent dans 5% des génomes bactériens.

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

• Integron Database Project

Liens externes

• Une banque de données en cours de développement:

http://integron.seariver.info/

Bibliographie

• Stokes et Hall, 1989: A novel family of potentially mobile DNA elements encoding site-specific gene-integration functions: integrons.
• Mazel D. Integrons: agents of bacterial evolution. Nat Rev Microbiol 2006 Aug; 4(8) 608-20. doi:10.1038/nrmicro1462

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