Agrobactérie -Agrobacterium

Agrobactérie
Agrobacterium-tumefaciens.png
Classement scientifique e
Domaine: Bactéries
Phylum: Protéobactéries
Classer: Alphaprotéobactéries
Ordre: Hyphomicrobiennes
Famille: Rhizobiacées
Genre: Agrobacterium
Conn 1942 (Listes approuvées 1980)
Espèce type
Agrobacterium radiobacter
(Smith et Townsend 1907) Conn 1942 (Listes approuvées 1980)
Espèce
Synonymes
  • Polymonas Lieske 1928

Agrobacterium est un genre de Gram-négatives bactéries établi par HJ Conn queutilisations transfert de gène horizontal pour provoquer des tumeurs chezplantes. Agrobacterium tumefaciens est l' espèce la plus étudiéede ce genre. Agrobacterium est bien connu pour sa capacité à transférer l' ADN entre lui-même et les plantes, et pour cette raison, il est devenu un outil important pour le génie génétique .

Histoire Nomenclaturale

Jusqu'aux années 1990, le genre Agrobacterium a été utilisé comme taxon de poubelle . Avec l'avènement du séquençage 16S , de nombreuses espèces d' Agrobacterium (en particulier les espèces marines) ont été réaffectées à des genres tels que Ahrensia , Pseudorhodobacter , Ruegeria et Stappia . Les autres espèces d' Agrobacterium ont été attribuées à trois biovars : biovar 1 ( Agrobacterium tumefaciens ), biovar 2 ( Agrobacterium rhizogenes ) et biovar 3 ( Agrobacterium vitis ). Au début des années 2000, Agrobacterium était synonyme du genre Rhizobium . Cette décision s'est avérée controversée. Le débat a finalement été résolu lorsque le genre Agrobacterium a été rétabli après qu'il a été démontré qu'il était phylogénétiquement distinct de Rhizobium et que les espèces d' Agrobacterium étaient unifiées par une synapomorphie unique : la présence du gène de la protéomérase, telA , qui fait que tous les membres du genre avoir un chromide linéaire . À ce moment-là, cependant, les trois biovars d' Agrobacterium avaient disparu; le biovar 1 est resté avec Agrobacterium , le biovar 2 a été renommé Rhizobium rhizogenes et le biovar 3 a été renommé Allorhizobium vitis .

Pathogène des plantes

Les grandes excroissances sur ces racines sont des galles induites par Agrobacterium sp.

Agrobacterium tumefaciens provoque la maladie de la galle du collet chez les plantes. La maladie est caractérisée par une croissance tumorale ou une galle sur la plante infectée, souvent à la jonction entre la racine et la pousse. Les tumeurs sont provoquées par le transfert conjugatif d'un segment d'ADN ( ADN-T ) à partir du plasmide bactérien inducteur de tumeur (Ti) . L'espèce étroitement apparentée, Agrobacterium rhizogenes , induit des tumeurs racinaires et porte le plasmide distinct Ri (inducteur racinaire). Bien que la taxonomie d' Agrobacterium soit actuellement en cours de révision, on peut généraliser qu'il existe 3 biovars dans le genre, Agrobacterium tumefaciens , Agrobacterium rhizogenes et Agrobacterium vitis . Les souches d' Agrobacterium tumefaciens et d' Agrobacterium rhizogenes sont connues pour être capables d'héberger un plasmide Ti ou Ri , tandis que les souches d' Agrobacterium vitis , généralement limitées aux vignes, peuvent héberger un plasmide Ti. Des souches non Agrobacterium ont été isolées à partir d'échantillons environnementaux qui hébergent un plasmide Ri tandis que des études en laboratoire ont montré que des souches non Agrobacterium peuvent également héberger un plasmide Ti. Certaines souches environnementales d' Agrobacterium ne possèdent ni un plasmide Ti ni un plasmide Ri. Ces souches sont avirulentes.

L'ADN-T plasmidique est intégré de manière semi-aléatoire dans le génome de la cellule hôte, et les gènes de morphologie tumorale sur l'ADN-T sont exprimés, provoquant la formation d'une galle. L'ADN-T porte des gènes pour les enzymes biosynthétiques pour la production d' acides aminés inhabituels , typiquement l' octopine ou la nopaline . Il porte également des gènes pour la biosynthèse des hormones végétales , l' auxine et les cytokinines , et pour la biosynthèse des opines , fournissant une source de carbone et d'azote pour les bactéries que la plupart des autres micro-organismes ne peuvent pas utiliser, donnant à Agrobacterium un avantage sélectif . En modifiant l'équilibre hormonal dans la cellule végétale, la division de ces cellules ne peut pas être contrôlée par la plante et des tumeurs se forment. Le rapport de l'auxine à la cytokinine produite par les gènes tumoraux détermine la morphologie de la tumeur (en forme de racine, désorganisée ou en forme de pousse).

Chez l'homme

Bien qu'il soit généralement considéré comme une infection des plantes, Agrobacterium peut être responsable d' infections opportunistes chez les humains dont le système immunitaire est affaibli , mais il n'a pas été démontré qu'il s'agit d'un agent pathogène primaire chez des individus par ailleurs en bonne santé. L'une des premières associations de maladies humaines causées par Agrobacterium radiobacter a été signalée par le Dr JR Cain en Écosse (1988). Une étude ultérieure a suggéré qu'Agrobacterium s'attache à plusieurs types de cellules humaines et les transforme génétiquement en intégrant son ADN-T dans le génome cellulaire humain. L'étude a été menée à l'aide de tissus humains cultivés et n'a tiré aucune conclusion concernant l'activité biologique connexe dans la nature.

Utilisations en biotechnologie

Voir aussi : transfert horizontal de gènes

La capacité d' Agrobacterium à transférer des gènes aux plantes et aux champignons est utilisée en biotechnologie , en particulier en génie génétique pour l' amélioration des plantes . Les génomes de plantes et de champignons peuvent être modifiés par génie génétique à l'aide d' Agrobacterium pour la délivrance de séquences hébergées dans des vecteurs binaires d'ADN-T . Un plasmide Ti ou Ri modifié peut être utilisé. Le plasmide est « désarmé » par délétion des gènes inducteurs de tumeurs ; les seules parties essentielles de l'ADN-T sont ses deux petites répétitions de bordure (25 paires de bases), dont au moins une est nécessaire pour la transformation des plantes. Les gènes à introduire dans la plante sont clonés dans un vecteur binaire végétal qui contient la région d'ADN-T du plasmide désarmé , ainsi qu'un marqueur sélectionnable (tel que la résistance aux antibiotiques ) pour permettre la sélection de plantes qui ont été transformées avec succès. Les plantes sont cultivées sur des milieux contenant des antibiotiques après transformation, et celles qui n'ont pas l'ADN-T intégré dans leur génome mourront. Une méthode alternative est l' agro - infiltration .

Plante ( S. chacoense ) transformée à l' aide d' Agrobacterium . Les cellules transformées commencent à former des callosités sur le côté des morceaux de feuilles

La transformation avec Agrobacterium peut être réalisée de plusieurs manières. Des protoplastes ou des disques de feuilles peuvent être incubés avec Agrobacterium et des plantes entières régénérées en utilisant une culture de tissus végétaux . Dans l' agroinfiltration, l' Agrobacterium peut être injecté directement dans le tissu foliaire d'une plante. Cette méthode ne transforme que les cellules en contact immédiat avec les bactéries et entraîne une expression transitoire de l'ADN plasmidique.

L'agroinfiltration est couramment utilisée pour transformer le tabac ( Nicotiana ). Un protocole de transformation courant pour Arabidopsis est la méthode d'immersion florale : les inflorescences sont plongées dans une suspension d' Agrobacterium et la bactérie transforme les cellules germinales qui forment les gamètes femelles . Les graines peuvent ensuite être criblées pour la résistance aux antibiotiques (ou un autre marqueur d'intérêt), et les plantes qui n'ont pas intégré l'ADN plasmidique mourront lorsqu'elles seront exposées à la bonne condition d'antibiotique.

Agrobacterium n'infecte pas toutes les espèces végétales, mais il existe plusieurs autres techniques efficaces pour la transformation des plantes, notamment le canon à gènes .

Agrobacterium est répertorié comme étant le vecteur du matériel génétique qui a été transféré à ces OGM américains :

La transformation des champignons à l'aide d' Agrobacterium est principalement utilisée à des fins de recherche et suit des approches similaires à celles de la transformation des plantes. Le système plasmidique Ti est modifié pour inclure des éléments d'ADN pour sélectionner des souches fongiques transformées, après co-incubation de souches d' Agrobacterium portant ces plasmides avec des espèces fongiques.

Génomique

Le séquençage des génomes de plusieurs espèces d' Agrobacterium a permis l'étude de l'histoire évolutive de ces organismes et a fourni des informations sur les gènes et les systèmes impliqués dans la pathogenèse, la lutte biologique et la symbiose . Une découverte importante est la possibilité que les chromosomes évoluent à partir de plasmides dans plusieurs de ces bactéries. Une autre découverte est que les diverses structures chromosomiques de ce groupe semblent être capables de soutenir à la fois des modes de vie symbiotiques et pathogènes. La disponibilité des séquences du génome des espèces d' Agrobacterium continuera d'augmenter, ce qui permettra de mieux comprendre la fonction et l'histoire de l'évolution de ce groupe de microbes associés aux plantes.

Histoire

Marc Van Montagu et Jozef Schell de l' Université de Gand ( Belgique ) ont découvert le mécanisme de transfert de gènes entre Agrobacterium et les plantes, ce qui a abouti au développement de méthodes pour transformer Agrobacterium en un système de livraison efficace pour le génie génétique dans les plantes. Une équipe de chercheurs dirigée par le Dr Mary-Dell Chilton a été la première à démontrer que les gènes de virulence pouvaient être supprimés sans nuire à la capacité d' Agrobacterium à insérer son propre ADN dans le génome de la plante (1983).

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

Liens externes