Memoire Online - Les éléments transposables: le cas du transposon mariner une approche expérimentale

Ils sont des entités avec des structures complexes (peuvent compter jusqu'à plusieurs milliers de pair de base), ils contiennent une variété des gènes encadrés par deux IS en direction directe ou inverse (figure 3.2) (In Watson et al., 1994; In Singer et Berg, 1992), très souvent seule une des deux séquences d'insertion code une transposase fonctionnelle, tandis que l'autre code majoritairement pour un régulateur de la transposition, le choix de transposition d'un Tn entier ou d'une seul IS se fait en fonction de la taille de la séquence située entre les deux IS c'est-à-dire que plus un Tn est court plus qu'il a tendance à être mobilisé en entier (Merlin et Toussaint, 1999; Renault et al., 1997). Le segment d'ADN bordé par les deux IS peut coder pour n'importe quelle fonction comme la résistance aux antibiotiques (kanamycine chez Tn5, tétracycline chez

Tn10), ou une fonction métabolique (catabolisme du citrate chez Tn3411) (Tableau 1) (Merlin et Toussaint, 1999).

Figure 3.2: La structure du transposon Tn10, les IS sont orientées en sens inverse et
forme des ITR (d'après GRIFFITHS et al., 2004).

Tableau 1: Transposons caractéristiques d'E.coli (Tableau d'après Singer et Berg,
1992)

Transposon	Taille (pb)	Extrémités IS	Orientation des IS	Réplique terminale inverse (pb)	Duplication du site cible	Gènes portés
Tn3	4957	Aucun		38	5	Amp^r
Tn9	2638	IS1	Identique	23	9	Cam^r
Tn10	9300	IS10	Inverse	1329	9	tet^r

Ces transposons peuvent passer du chromosome bactérien au génome d'un phage ou dans un plasmide conjugatif. Pour ces raisons, ces transposons peuvent être transmis à d'autres bactéries. Ce type de transposon est une cause naturelle d'acquisition de résistance aux antibiotiques pour les bactéries (in Halaimia Toumi, 2006).

I.2.1.3. Les mécanismes de transposition: Deux modèles de transposition des IS et donc des Tn ont été observés

v' La transposition réplicative: (appelé aussi la co-intégration ou copier-coller)

Ce processus implique la formation d'une structure moléculaire de type "crossing-over" appelée co-intégrat. Cette structure résulte de la fusion entre un réplicon (molécule circulaire capable de se répliquer) donneur et un réplicon récepteur avec une copie du transposon à chacune des deux jonctions entre ces deux molécules (In Singer et Berg, 1992; Renault et al., 1997), généralement cette structure ne persiste pas et une recombinaison entre les deux copies du transposons résout le co-intégrat. La transposase produit une coupure à un site bien précis de chaque côté du transposon ainsi qu'au site d'insertion, ensuite ces extrémités sont liées et une réplication se produit en utilisant les fonctions réplicative de la cellule hôte pour former le co-intégrat qui est détaché par une résolvase codée par le transposon et qui agit au niveau du site res également porté par le transposon. Dans certains cas, une intégrase achève la résolution du co-intégrat en agissant sur un site appelé att (figure 3.3) (Merlin et Toussaint, 1999; In Singer et Berg, 1992; Renault et al., 1997).

v' La transposition conservative: "non réplicative" "couper-coller" cut-paste":

Ce modèle correspond à la simple insertion, la transposase se fixe aux ITRs pour former une structure compacte appelée complexe synaptique ou transpososome, qui rapproche les ITRs, ensuite une coupure double brin est effectuée par la transposase conduisant à la formation de l'intermédiaire de transposition (une molécule de transposase fortement associée au transposon). En présence d'ions calcium ou magnésium, la transposase coupe au site cible d'une façon décalée et une structure branchée de type crossing-over est formée entre les brins d'ADN du transposons donneur et la séquence cible. La réparation des extrémités décalées conduit à la duplication de la séquence cible. Cette transposition se distingue de la précédente par le fait que l'intégration du transposon dans le site cible se fait sans le passage par une étape de réplication (Figure 3.4) (In Singer et Berg, 1992; Renault et al., 1997; In Watson et al., 2004).

Figure 3.4: Le mécanisme général de la transposition conservative: 1: la transposase, 2: l'ADN donneur, 3: le transposon, 4: liaison de la Tnp(pour transposase) aux ITR du transposon, 5: l'ADN récepteur, 6: rapprochement des ITRs pour former le transpososome, 7: détachement du transposon de son hôte en se liant à la transposase et la formation de l'intérmédiaire de transposition, 8: liaison de la transposase à la séquence cible de la molécule réceptrice, 9: intégration du transposon dans son nouveau hôte.

Les transposases sont peu conservées dans leur structure primaire, mais contiennent très souvent un motif conservé D,DxE/D où le résidu glutamate (E) ou aspartate (D) est généralement séparé des deux premiers résidus aspartate par un nombre connu d'acide aminé fréquemment conservé pour les membres d'une même famille, ce motif est impliqué dans la liaison de deux ions métalliques bivalents (magnésium ou

calcium) et fait partie du site catalytique de l'enzyme, le mode d'action de la transposase est généralement comme suit:

1' Les ions bivalents piégés par le motif D,D-E/D, interagit avec les extrémités de l'élément et fragilise un pont phosphodiester qui devient plus sensible à une attaque nucléophile par une molécule d'eau qui libère des extrémités 3'-OH .

1' Une seconde attaque se lance contre les ponts phosphodiester de l'ADN cible y libérant des extrémités 5'-P sortantes.

1' Selon que la transposase a clivé ou non l'extrémité 5' du transposon, la transposition sera conservative ou réplicative. Dans le premier cas, les deux brins du transposon se désolidarisent simultanément du site donneur et la synthèse d'ADN s'arrête au niveau du transposon qui n'est pas répliqué, en revanche lorsque la transposition est réplicative, le second brin du transposon n'est pas clivé, la synthèse à l'extrémité 3'-OH de la cible se poursuit à travers le transposon et le duplique, en engendrant un co-intégrat (Shao et Tu, 2001; Merlin et Toussaint, 1999).

Après la découverte des éléments de contrôle par Barbara McClintock, plusieurs transposons eucaryotes ont été identifiés chez divers organismes comme la drosophile, les levures, les nématodes et divers vertébrés y compris l'homme. Comme le cas des séquences d'insertion bactériennes, les transposons eucaryotes contiennent des ITRs qui flanquent la région codante pour la transposase qui catalyse la transposition d'une manière réplicative ou conservative. Ils sont divisés en plusieurs familles individualisées par des similarités de séquence ainsi que dans la séquence du site cible d'insertion (In Lodish et al., 2004). Ils sont également divisés en éléments autonomes pour leur transposition et nonautonomes qui se déplacent via une transposase d'un élément autonome qui appartient à la même famille, les familles les plus connues sont:

Les éléments transposables: le cas du transposon mariner une approche expérimentale

I.2.1.2. les transposons composites: "Tn"

I.2.1.3. Les mécanismes de transposition: Deux modèles de transposition des IS et donc des Tn ont été observés