Conjugaison bactérienne
La conjugaison bactérienne est un transfert d’ADN entre une bactérie donneuse et une cellule receveuse en contact direct. Un plasmide conjugatif ou un élément intégré au chromosome peut assurer ce transfert. La receveuse acquiert une information génétique sans qu’un nouvel organisme soit formé : la conjugaison est un mécanisme de transfert horizontal, distinct de la multiplication bactérienne.
ADN transféré et appareil de conjugaison
Un plasmide conjugatif porte les fonctions nécessaires à sa préparation et à son passage vers une autre cellule. Dans les systèmes les mieux étudiés, une relaxase reconnaît l’origine de transfert et incise un brin d’ADN. Un appareil de sécrétion, souvent de type IV, assure ensuite son transport. La réplication reconstitue l’ADN chez la donneuse et chez la receveuse. Les détails de la reconnaissance et du contact diffèrent entre groupes bactériens ; un pilus externe n’est pas une condition universelle.
Les éléments intégratifs et conjugatifs sont maintenus dans le chromosome mais peuvent s’en exciser avant leur transfert. Ils se réintègrent dans le génome de la receveuse. Certains plasmides sont seulement mobilisables : ils possèdent les fonctions de préparation de l’ADN, mais utilisent l’appareil de transfert fourni par un autre élément compatible. La présence d’un plasmide ne signifie donc pas, à elle seule, qu’il est conjugatif.
Le matériel transmis peut porter des gènes de métabolisme, de virulence, de résistance à des substances toxiques ou d’antibiorésistance. Le transfert du chromosome est aussi possible dans certains systèmes. Les gènes acquis ne sont pas nécessairement exprimés ni conservés durablement dans tous les hôtes.
Conditions du transfert
Le contact est nécessaire, mais il ne suffit pas à garantir le succès de la conjugaison. La compatibilité entre élément mobile et cellule receveuse, les systèmes de défense bactériens, les conditions physiques et la capacité de réplication ou d’intégration limitent le transfert. Une plage d’hôtes observée en laboratoire ne décrit pas automatiquement la fréquence des échanges dans un milieu naturel.
La conjugaison se distingue de la transformation, qui repose sur l’acquisition d’ADN libre, et de la transduction, qui fait intervenir un bactériophage. Plusieurs mécanismes peuvent néanmoins contribuer à la circulation d’un même gène dans une communauté. L’identification du mécanisme exige donc davantage que la détection de ce gène.
En milieu aquatique
Les biofilms et les agrégats rapprochent les cellules et peuvent faciliter les contacts. Une pression de sélection peut favoriser la persistance des receveuses porteuses d’un gène avantageux. Elle ne démontre toutefois pas que le taux de conjugaison a augmenté : un transfert, une multiplication des porteurs et un maintien du plasmide sont trois phénomènes différents.
Dans une installation aquacole, les bactéries de l’eau, des sédiments, des surfaces et des animaux constituent des compartiments potentiellement reliés. La température, l’état des communautés et les propriétés de l’élément mobile conditionnent les échanges. Aucune fréquence universelle ne peut être déduite du seul type d’installation.
Interpréter une observation
La présence du même gène chez plusieurs isolats peut résulter d’un transfert horizontal, d’une ascendance commune ou de plusieurs acquisitions indépendantes. La comparaison des séquences, du contexte génétique et des plasmides permet de départager ces hypothèses. Une démonstration expérimentale de transfert établit une capacité dans les conditions testées, mais ne mesure pas directement son importance sur le terrain.