Les plasmides

• Qu'est ce qu'un plasmide ?
• Principe de l'utilisation des plasmides
• Le plasmide pBR329
• Le plasmide Ti

Qu'est ce qu'un plasmide ?

De nombreuses bactéries contiennent un ou plusieurs plasmides (exemple : le plasmide Ti d'Agrobacterium tumefaciens)
La plupart des plasmides sont des molécules d'ADN circulaires double-brin, beaucoup plus petite qu'un chromosome : de 3000 à 100000 paires de bases (N.B. : il existe des plasmides linéaires)
Ce sont des  unités de réplication autonome. Ils possèdent leur propre origine de réplication et se répliquent en général de manière indépendante du chromosome bactérien. C'est cependant la machinerie de la cellule qui assure leur réplication.
Ils sont optionnels pour la cellule hôte, c'est à dire qu'il ne sont pas indispensables au métabolisme de la cellule dans des conditions normales de croissance (ils peuvent être alors perdus).
Les plasmides peuvent coder pour diverses fonctions.
Certains codent pour des enzymes qui inactivent des antibiotiques bien définis. De tels plasmides R (plasmides portant un gène de résistance) rendent habituellement la cellule hôte résistante à l'antibiotique considéré.
Le facteur F est un plasmide particulier qui joue le rôle dans la sexualité des bactéries. Il peut-être soit absent des cellules (F^-) soit présent sous deux états possibles : autonome et indépendant du chromosome (cellules F⁺) ou intégré dans le chromosome bactérien (cellules HFR).
Certains plasmides (mais pas tous) possèdent l'information nécessaire pour se transférer eux-mêmes d'une cellule à l'autre par le processus de conjugaison.
Les plasmides sont largement utilisés dans les techniques de l'ADN recombinant. Un plasmide recombinant (manipulé génétiquement) est souvent désigné par le préfixe "p" (par exemple pBR329).

Principe de l'utilisation des plasmides 

Les plasmides sont utilisés comme vecteur de clonage
Par des expériences de recombinaison in vitro, on sait intégrer dans la molécule d'un plasmide un fragment d'ADN provenant d'une autre source. On obtient ainsi un plasmide recombiné ou plasmide chimère.
On peut faire pénétrer ces molécules recombinées dans des cellules de Escherichia coli dépourvues de plasmide (transformation).
On peut repérer les cellules qui ont reçu une molécule de plasmide grâce aux gènes du plasmide qui sont sélectionnables (résistance à une drogue).
Parmi ces cellules, on pourra, dan certains cas, reconnaître (ou sélectionner) celles qui portent un plasmide ayant intégré un fragment particulier de l'ADN étranger.
L'ensemble des descendants d'une telle cellule constitue un clone. On dit que l'on a cloné un fragment d'ADN.
Ce fragment sera beaucoup plus facile à obtenir, à purifier, et à étudier dans un clone Escherichia coli que dans son contexte d'origine (noyau d'une cellule de mammifère par exemple).

Les plasmides sont utilisés comme vecteur d'expression
Une fois un fragment d'ADN cloné dans un plasmide on peut réussir à faire exprimer les gènes qu'il porte dans les cellules d'Escherichia coli. Cette expression nécessite la transcription de ce fragment et la traduction du messager. On peut ainsi faire fabriquer à Escherichia coli des protéines étrangères (par exemple, l'insuline humaine, l'hormone de croissance humaine).

Les plasmides sont utilisés comme vecteur pour la transformation de cellules eucaryotes
On sait depuis quelques années introduire et faire exprimer de l'ADN dans des cellules eucaryotes (levure, cellules de Mammifères en culture, cellules résultant des premières divisions de l'oeuf d'un mammifère par exemple). On peut ainsi après un clonage dans Escherichia coli réintroduire le gène cloné dans des cellules eucaryotes et le faire exprimer.

Exemples de plasmides

Plasmides	Descriptions	Cartes géniques
pBR329	ADN circulaire bicaténaire. Taille : 4150 pb. Utilisation :  vecteur biologique. C'est un plasmide artificiel (construction génique) fabriqué à partir de plasmides naturels bactériens - essentiellement Escherichia coli. Il est constitué de 4150 paires de bases dont la séquence est connue. Il porte outre une région indispensable à sa propre réplication, trois gènes capables de conférer la résistance à un antibiotique. - AmpR, résistance à l'ampicilline - TetR, résistance à la tétracycline ; - CamR, résistance au chloramphénicol. L'action de ces gènes se fait par l'intermédiaire d'enzymes qui détruisent ou modifient les molécules de l'antibiotique (exemple pénicillinase codée par le gène Ar ). Le plasmide pBR329 se maintient dans les cellules hôtes (environ 15 copies par cellule) si celles-ci sont cultivées en présence d'ampicilline, de tétracycline ou de chloramphénicol (pression de sélection indispensable pour le maintien du plasmide).
Ti	ADN circulaire bicaténaire Taille : 200000 pb Utilisation : vecteur biologique C'est un plasmide bactérien, présent chez Agrobacterium tumefaciens Nommé Ti-DNA pour Tumor inducing-DNA., ce plasmide est responsable de la virulence d'Agrobacterium tumefaciens. Il est composé de deux parties principales. La première est appelée le Ti-T-DNA pour Tumor inducing-Transferred DNA.. C'est le Ti-T-DNA qui est inséré dans le génome végétal et qui code des gènes permettant la synthèse des opines et provoquant l'apparition de tumeurs cancéreuses. La deuxième partie est composé de gènes impliqués dans les mécanismes cellulaires du transfert du Ti-T-DNA et est appelée zone vir. D'une taille de 35 kb, elle contient les gènes responsables de l'activation de la virulence d'Agrobacterium tumefaciens, de l'excision du Ti-T-DNA et de son transport au sein de la cellule végétale infectée. Le Ti-T-DNA a une structure particulière. En plus des gènes codant pour la synthèse des opines (locus ocs), d'auxines (locus tms), de cytokinines (locus tmr) et autres facteurs provoquant la tumeur (locus tml), il est bordé par des séquences répétitives de 25 paires de bases qui délimitent sur le Ti-DNA la région qui doit être excisée.