Les intégrons

Les intégrons constituent des systèmes génétiques de capture, d’intégration et d’expression de

gènes qualifiés de “gènes cassettes”. Incapables d’autoréplication, ces systèmes sont obligatoirement

portés par un réplicon. Ils sont également très souvent retrouvés au sein de transposons, décrits

précédemment.

Les composants essentiels des intégrons se situent dans une région 5’ conservée d’environ 1,4 kb et

incluent : un gène codant une intégrase, intI, responsable de l’intégration des gènes cassettes, un site

d’attachement, attI, cible de l’intégration et un promoteur permettant l’expression des gènes cassettes

intégrés (figure 2A).

ORF5

Figure 2 : Structure des intégrons.

A.Accueil d’un gène cassette par la région 5’ conservée des intégrons, d’après Carattoli, 2001. P : promoteur ; att :

site d’attachement ; R : purine ; Y : pyrymidine.

B.Accueil d’un gène cassette par un intégron de classe 1, d’après Carattoli, 2001. qacE 1: gène de résistance aux

composés de type ammonium quaternaire partiellement délété ; sul1: gène de résistance aux sulfonamides ; ORF5 :

ORF de fonction inconnue.

C.Intégron de classe 2 du transposon non composite Tn7, d’après Radströmet al., 1994. dhfrI: gène de résisitance à

la triméthoprime ; sat : gène de résistance à la streptothricine ; aadA1 : gène de résistance à la streptomycine /

spectinomycine.

D.Intégron de classe 3 présent sur un plasmide de la souche Serratia marcescensAK9373, d’après Arakawa et al.,

1995. bla_IMP: gène codant une metallo-β-lactamase.

Gène

cassette

A.

attC

intégrase attI

P

intégrase attI

P

GTTRRRY

Région 5’ conservée

des intégrons

attC

B.

intégrase attI

P

qacE 1 sulI ORF5

Région 3’ conservée des

intégrons de classe 1

attC

attC

intégrase attI

P

qacE 1 sulI

C.

dhfrI attC

intégrase attI

P

sat attC aadA1 attC

D.

bla_IMP attC

intégrase attI

P

RYYYAAC

GTTRRRY

ORF5

Figure 2 : Structure des intégrons.

A.Accueil d’un gène cassette par la région 5’ conservée des intégrons, d’après Carattoli, 2001. P : promoteur ; att :

site d’attachement ; R : purine ; Y : pyrymidine.

B.Accueil d’un gène cassette par un intégron de classe 1, d’après Carattoli, 2001. qacE 1: gène de résistance aux

composés de type ammonium quaternaire partiellement délété ; sul1: gène de résistance aux sulfonamides ; ORF5 :

ORF de fonction inconnue.

C.Intégron de classe 2 du transposon non composite Tn7, d’après Radströmet al., 1994. dhfrI: gène de résisitance à

la triméthoprime ; sat : gène de résistance à la streptothricine ; aadA1 : gène de résistance à la streptomycine /

spectinomycine.

D.Intégron de classe 3 présent sur un plasmide de la souche Serratia marcescensAK9373, d’après Arakawa et al.,

1995. bla_IMP: gène codant une metallo-β-lactamase.

Gène

cassette

A.

attC

intégrase attI

P

intégrase attI

P

GTTRRRY

Région 5’ conservée

des intégrons

attC

attC

B.

intégrase attI

P

qacE 1 sulI ORF5

Région 3’ conservée des

intégrons de classe 1

attC

attC

attC

intégrase attI

P

qacE 1 sulI

C.

dhfrI attC

intégrase attI

P

sat attC aadA1 attC

D.

bla_IMP attC

intégrase attI

P

RYYYAAC

GTTRRRY

Selon l’homologie de la structure primaire des intégrases rencontrées, quatre classes d’intégrons ont

été définies (Caratolli, 2001). Les sites attI de ces différentes classes n’ont pas de séquence commune,

excepté un motif GTTRRRY conservé en 3’ (R, purine ; Y, pyrimidine).

La classe 1 héberge les structures les plus étudiées et les plus communes, dont les toutes premières

décrites comme intégrons (Stokes et Hall, 1989). En plus de la région 5’ conservée, les intégrons de

classe 1 présentent une région 3’ conservée d’environ 2 kb contenant un gène qacE 1 de résistance

aux antiseptiques (composés de type ammonium quaternaire) partiellement délété, un gène sulI de

résistance aux sulfonamides et une phase ouverte de lecture ORF5 de fonction inconnue (figure 2B).

Les gènes cassettes viennent s’insérer entre les régions 5’ et 3’ conservées. Il existe toutefois des

intégrons de classe 1 pour lesquels aucun gène cassette inséré n’est observé, laissant les régions

conservées adjacentes. C’est le cas de l’intégron In0 situé sur le plasmide pVS1 de la souche P.

aeruginosa PAO25, pathogène opportuniste (Bissonnette et Roy, 1992). Quelques intégrons de classe

1 possèdent également deux promoteurs fonctionnels dans leur région 5’ conservée.

Les intégrons de classe 2 sont situés au sein de transposons de la famille de Tn7. L’intégron du

transposon non composite Tn7 contient trois gènes cassettes adjacents à une intégrase défective et est

dépourvu de la région 3’ conservée, remplacée par les gènes nécessaires à la mobilité du transposon

(figure 2C) (Hansson et al., 2002). Les trois gènes cassettes présents sont dfrA1, sat et aadA1

codant une résistance à la triméthoprime, à la streptothricine et à la streptomycine / spectinomycine,

respectivement.

La classe 3 ne recense pour l’instant qu’un seul intégron identifié sur un plasmide de la souche

Serratia marcescens AK9373, agent pathogène opportuniste à l’origine de maladies nosocomiales

(figure 2D) (Arakawa et al., 1995). Cet intégron ne possède que la région 5’ conservée ainsi qu’un

seul gène cassette codant une metallo-β-lactamase.

La classe 4 a été crée avec la découverte d’un intégron de très grande taille (environ 130 kb),

possédant 179 gènes cassettes, lors du séquençage des deux chromosomes de la souche Vibrio

cholerae El Tor N16961 (Heidelberg et al., 2000). Ces gènes cassettes codent essentiellement des

fonctions de virulence.

Les gènes cassettes sont des unités génétiques simples de 500 à 1000 pb constituées d’une ORF

(rarement deux) de fonction variable, suivie d’un site de recombinaison, appelé attC, reconnu par

l’intégrase des intégrons (Recchia et Hall, 1995). Tous les gènes cassettes ne possèdent pas le même

site attC. La taille et la séquence de ce dernier varient en effet, avec, cependant, la conservation de

deux régions inversées à ses extrémités de type RYYYAAC en 5’ et GTTRRRY en 3’ (figure 2A).

Malgré des différences entre intégrases et sites attI, des gènes cassettes identiques peuvent être

retrouvés dans des intégrons de différentes classes. Plusieurs gènes cassettes peuvent être insérés dans

un même intégron, formant en quelque sorte un opéron sous la dépendance de l’unique promoteur

situé dans la région 5’ de l’intégron. Leur expression est dans ce cas tributaire de leur position par

rapport au promoteur, les gènes localisés dans des cassettes éloignées étant faiblement exprimés. Les

gènes cassettes insérés dans un intégron peuvent, après excision (catalysée également par l’intégrase),

exister sous forme de molécules d’ADN libres, circulaires, non réplicatives, forme propice à une

nouvelle insertion dans un nouvel intégron.

Dans le document Recherche de déterminants génétiques permettant l'adaptation d'une souche Escherichia coli à la mamelle bovine (Page 35-38)