Agrobacterium
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2008-07-07T22:53:06Z
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Complément auteur selon http://rmc.library.cornell.edu/EAD/htmldocs/RMA00661.html
{{Taxobox bactérie | ''Agrobacterium'' | Agrobacteriumgall.jpg | La [[Galle (botanique)|galle]] du collet causée par ''[[Agrobacterium tumefaciens|A. tumefaciens]]'' }}
{{Taxobox phylum | Proteobacteria }}
{{Taxobox classe | Alpha Proteobacteria }}
{{Taxobox ordre | Rhizobiales }}
{{Taxobox famille | Rhizobiaceae }}
{{Taxobox genre bactérie (auteur) | Agrobacterium | [[Harold Joel Conn|Conn]], [[1942]]}}
{{Taxobox taxons bactérie |
[[espèce (biologie)|Espèces]] :
* ''[[Agrobacterium radiobacter]]''
* ''[[Agrobacterium rhizogenes]]''
* ''[[Agrobacterium rubi]]''
* ''[[Agrobacterium tumefaciens]]''
}}
{{Taxobox fin}}
'''''Agrobacterium''''' est le nom de genre de [[bactérie]]s communes du sol et plus particulièrement du sol parcouru par les [[Racine (botanique)|racines]] des [[plante]]s. <br>Ces bactéries sont pour la plupart des [[pathogène]]s des végétaux (ou phytopathogènes). '''''A. tumefaciens''''' est responsable d'une [[maladie]] appelée [[galle (botanique)|galle]] du collet - ou crown-gall selon la dénomination anglo-saxone - qui se traduit par la formation d'une [[tumeur]] au site d'infection. La bactérie à été identifiée à partir de ces tumeurs en 1907 par deux chercheurs américains, E.F. Smith et C.O. Townsend. Le mécanisme de formation des tumeurs s'apparente à une transformation génétique, un fragment d'[[ADN bactérien]] étant transféré de la bactérie vers la plante, puis intégré dans le matériel chromosomique végétal. Cette observation constitue le fondement d'une des techniques les plus utilisées en ingénierie génétique des végétaux. Il existe d'autres espèces d''''''Agrobacterium''''', telles '''''A. vitis''''', responsable de la maladie du broussin de [[vigne]] ([[Galle (botanique)|galle]] spécifique de la vigne), ou '''''A. rhizogenes''''', responsable du hairy root, maladie caractérisée par l'apparition d'un chevelu racinaire au point d'infection. La taxonomie des agrobactéries reste très discutée et évolue constamment.
== Description ==
Le genre '''''Agrobacterium''''' désigne des [[bacille (forme)|bacilles ]] d'environ 1 x 3 microns, à coloration de Gram négative (dits [[gram négatif]]). Le genre '''''Agrobacterium''''' appartient à la famille des ''Rhizobioaceae'', elle-même incluse dans la classe des alpha-protéobactéries au sein du phyllum des proteobatéries. Les ''Rhizobiaceae'' regroupent de nombreuses bactéries capables d'induire la formation de nodosités sur les plantes légumineuses, sièges d'une symbiose permettant la [[fixation de l'azote]].
Les bactéries du genre '''''Agrobacterium''''' sont mobiles, et [[aérobie]]s stricts pour la plupart. Elles présentent une capacité d'utilisation des [[glucides]] très étendue. Leur température optimale de croissance s'étage de 24 à 28°. Dans ces conditions et dans un [[milieu de culture]] très favorable, leur temps de génération avoisine 120 minutes. À l'inverse, elles résistent très bien aux carences, aux milieux pauvres et peuvent ainsi survivre plusieurs semaines dans de l'[[eau]] pure, à 4°C. Elles résistent aussi au sels de [[tellure]], et à de nombreux [[antibiotique]]s de type [[bêta-lactame]].
== Historique ==
La [[galle (botanique)|galle]] du collet est une maladie connue depuis l'[[antiquité]]; ses [[symptôme]]s ont été décrits par des observateurs grecs et romains. Elle affectait - et affecte toujours - de nombreuses plantes de culture, tels la [[vigne]] ou les [[arbres fruitiers]] à noyau. En 1907, deux chercheurs américains, E.F. Smith et C.O. Townsend, isolent une [[bactérie]] de fragments de [[galle (botanique)|galle]], qu'ils identifient comme l'agent pathogène responsable de la [[maladie]], nommée ''Bacterium tumefaciens'' puis renommée '''''Agrobacterium tumefaciens'''''.
En 1930, Riker et ses collaborateurs, dans le [[Wisconsin]], identifient une [[bactérie]] responsable d'une autre [[maladie]] des végétaux, le "hairy-root", qui se traduit par l'apparition d'un chevelu racinaire au point d'infection. L'agent responsable sera nommé plus tard '''''Agrobacterium rhizogenes'''''.
En 1942, deux autres américains, P.R. White et A.C. Braun, démontrent que les [[cellule (biologie)|cellules]] issues de [[galle (botanique)|galle]]s du collet sont des cellules cancéreuses. Débarrassées de la présence d''''''Agrobacterium''''', elles prolifèrent facilement et indéfiniment sur des [[Milieu de culture|milieux de culture]] qui ne permettent pas la croissance de cellules saines, en raison de l'absence de [[Régulateur de croissance|régulateurs de croissance]] végétaux dans ces milieux. A.C. Braun et ses collègues proposent alors l'existence d'un "principe inducteur de tumeur".
A la fin des années 1950, deux groupes de chercheurs français, ceux de Lioret et de Morel, identifient des composés spécifiques des [[cellule (biologie)|cellules]] de crown-gall, les opines. Ils proposent en 1972 que la spécificité de synthèse des opines résulte d'un transfert d'informations génétiques entre la [[bactérie]] et la plante.
En 1974, l'élément génétique responsable du pouvoir pathogène chez '''''A. tumefaciens''''' est caractérisé par un consortium de chercheurs belges dirigés par J. Schell et M. van Montagu. Il s'agit d'un fragment d'[[ADN circulaire]], ou plasmide, appelé [[plasmide]] Ti ou pTi.
En 1977, un autre consortium, américain, dirigé par E. Nester, démontre que la [[maladie]] résulte du transfert d'un fragment d'ADN du [[plasmide]] Ti, appelé ADN-T ou T-DNA en anglais, de la bactérie vers les [[chromosome]]s de la [[cellule (biologie)|cellule]] végétale. L'implication d'un [[plasmide]], dit plasmide Ri, et d'un transfert d'ADN sont vérifiés pour '''''A. rhizogenes''''', à la fin des années 1970 et au début des années 1980.
Enfin, dès 1978, le consortium belge cité plus haut est le premier à proposer que le plasmide Ti pourrait servir de vecteur d'introduction de [[séquence d'ADN|séquences d'ADN]] choisies dans le génome végétal, ouvrant ainsi la voie au [[génie génétique]] des [[plante]]s, et à la création de variétés [[Organisme génétiquement modifié|OGM]].
== Génome ==
Le [[génome]] d' '''''Agrobacterium tumefaciens''''' se compose de deux [[chromosome]]s, l'un linéaire et l'autre circulaire, et dans de nombreux cas de [[plasmide]]s de haut [[poids moléculaire]]. Dans la souche de référence C58, le chromosome 1 est consituté d'environ 2800000 paires de bases (2800 kb) et porte 2833 [[gène]]s. Le chromosome 2 est constitué de 2075 kb et porte 1895 gènes. Les plasmides AtC58 et TiC58 comportent respectivement 540 et 210 kb, et regroupent 543 et 198 gènes. Le génome complet est donc constitué de 5675 kb et regroupe 5469 gènes. La séquence nucléotidique du génome de diverses souches d''''''Agrobacterium''''' est connue et accessible par [[internet]] sur le site agrobacterium.org [http://depts.washington.edu/agro/index.htm].
== Cycle infectieux ==
La [[bactérie]] '''''Agrobacterium tumefaciens''''' infecte les végétaux (essentiellement des [[dicotylédones]]) à la faveur d'une blessure. Des composés phénoliques produits par la plante - généralement bactériostatiques ou [[antibiotiques]] - attirent au contraire '''''Agrobacterium''''' vers le site de la blessure. La bactérie s'attache aux [[Cellule (biologie)|cellules]] végétales. Sous l'action de ces composés phénoliques, '''''Agrobacterium''''' met en place un système de transfert d'un fragment de son ADN, vers la cellule blessée. Cet ADN, dit [[ADN-T]] (ou T-DNA en anglais), est porté par le [[plasmide]] Ti (tumor-inducing) et s'intègre au [[génome]] nucléaire de la [[Cellule (biologie)|cellule]] végétale. Les gènes portés par l'ADN-T s'expriment dans le végétal et conduisent:
* d’une part à la synthèse d'[[hormone]]s de croissance végétales, l'[[auxine]], et une [[cytokinine]], dont la surproduction entraîne une multiplication anarchique des cellules végétales, d'où formation de la [[tumeur]].
* d'autre part, à la synthèse par la cellule végétale de composés absents habituellement de ces cellules, appelés [[opine]]s.
Les [[opine]]s sont spécifiquement utilisées par les agrobactéries qui ont induit la formation de la [[tumeur]]. Cette spécificité est liée au fait que les [[gène]]s déterminant l'utilisation des [[opine]]s sont portés par le [[plasmide]] Ti. De plus, les [[opine]]s induisent le transfert du [[plasmide]] Ti d'une agrobactérie vers une autre par [[conjugaison]]. Les [[opine]]s sont donc des médiateurs chimiques clefs de l'interaction '''''Agrobacterium''''' - plante, dont la présence dans la tumeur favorise la croissance des pathogènes et concourt à leur dissémination. <br>L'interaction '''''Agrobacterium''''' - plante peut donc être vue comme une [[manipulation génétique]] naturelle au cours de laquelle la bactérie détourne à son profit l'activité métabolique de la plante.
== Étapes de la transfection ==
La bactérie perçoit les signaux phénoliques émis par la plante grâce à une protéine transmembranaire codée par le gène ''virA''. La protéine VirA, à activité [[kinase]], s'autophosphoryle et transfère cette phosphorylation à une autre protéine, cytosolique cette fois et codée par ''virG''. Cette dernière active la [[Transcription (biologie)|transcription]] des gènes de virulence.
<br>La plante blessée émet également des signaux glucidiques, qui sont captés par une protéine codée par ''chvE''. Celle-ci active VirA et la rend réceptive à des concentrations phénoliques faibles. L'augmentation du [[Potentiel hydrogène|pH]] du milieu est captée par ChvI, qui active également les gènes de virulence.
Les gènes "''vir''" synthétisent plusieurs [[protéine]]s dont une, VirD2, reconnaît les séquences double brin spécifiques des bordures droite et gauche de l'ADN-T. VirD1 ouvre les doubles brins, qui sont restreints (coupés) par VirD2; l'ADN-T est donc excisé du [[plasmide]]. La protéine VirD2 reste fixée sur la bordure droite de l'ADN-T, ce qui l'oriente pour sortir de la bactérie. Cette sécretion s'effectue par un pillus protéique reliant la bactérie à la cellule végétale. Cet appareil sécrétoire est essentiellement codé par les gènes de l'opéron ''virB'', et par ''virD4'' Avant ou après son entrée dans la cellule (selon les auteurs), l'ADN-T est recouvert de plusieurs monomères de la protéine VirE2. Celle-ci est également d'origine bactérienne, codée par le gène ''virE2'', et permet de protéger l'ADN-T monocaténaire de la dégradation dans la cellule végétale. VirD2 et VirE2 possèdent des séquences signal dites NLS (Nuclear Localisation Signal) qui sont reconnues par la cellule végétale, permettant d'adresser le complexe nucléoprotéique ADN-T/VirE2/VirD2 vers le noyau de la cellule végétale. Ce complexe pénètre donc dans le noyau, où il s'intègre à l'ADN végétal. Les [[ADN polymérase]]s du végétal l'utilisent comme matrice, et le transforment en ADN double brin.
Les gènes codés par l'ADN-T ne sont généralement pas exprimés dans une cellule procaryote, donc chez '''''Agrobacterium'''''.
Le [[génie génétique]] végétal repose en grande partie sur l'utilisation d' '''''Agrobacterium''''' comme [[vecteur]] naturel de [[gène]]s. Les biotechnologistes utilisent le plus souvent des [[plasmide]]s proches du plasmide Ti, dit plasmides désarmés, car leur ADN-T ne porte plus les [[gène]]s responsables du pouvoir [[pathogène]]. Sur ces [[plasmide]]s désarmés, les gènes tumoraux sont en effet remplacés par un (ou plusieurs) [[gène]] d’intérêt [[agronomique]] (par exemple le [[gène]] codant la [[toxine]] de ''[[Bacillus thuringiensis]]'' dit gène Bt, ou des gènes de résistance à l'[[herbicide]] non sélectif [[glyphosate]]) et par un ou plusieurs [[gène]]s marqueurs permettant de sélectionner les [[Cellule (biologie)|cellules]] transformées, puis de les multiplier sur des milieux de culture, [[in vitro]]. Des plantes entières sont ensuite régénérées par des techniques classiques de [[culture in vitro]], faisant intervenir les [[hormone]]s végétales [[auxine]] et [[cytokinine]].
== Voir aussi ==
* [[Pathologie végétale]]
* [[Nodule (botanique)]]
{{portail microbiologie}}
[[Catégorie:Bactérie (nom scientifique)|Agrobacterium]]
[[Catégorie:Rhizobiales|-Agrobacterium]]
[[Catégorie:Métabolisme de l'azote]]
[[Catégorie:Biotechnologie]]
[[en:Agrobacterium]]
[[he:Agrobacterium]]
[[it:Agrobacterium tumefaciens]]