Gène de résistance
Un gène de résistance est une portion d'ADN codant une substance permettant la survie d'un organisme face à une attaque biotique ou abiotique. Un gène de résistance peut permettre la survie dans un milieu comportant une molécule toxique, un système de défense face à un pathogène ou un prédateur.
Définition
Un gène de résistance désigne de manière générale un gène qui permet de survivre face à une condition donnée. Deux grandes catégories de gènes entrent dans cette définition, les gènes de résistance au sens propre et les gènes conférant une résistance dans une condition donnée. La première catégorie regroupe entre autres les gènes de résistance aux antibiotiques, les gènes-R de plantes ou les gènes des systèmes immunitaires en général. La seconde catégorie regroupe les gènes dont le but intrinsèque n'est pas de fournir une défense contre une attaque, mais qui par une mutation ou dans certaines conditions peuvent conférer cette caractéristique. Par exemple le gène de l'hémoglobine muté tel qu'il est rencontré dans la drépanocytose, ou anémie faliciforme, ou encore dans les thalassémies, qui confère une certaine résistance à la malaria. Dans ce cas, le gène de résistance est une protéine naturelle, l'hémoglobine, qui a subi une mutation. Il est observé une incidence plus grande de personnes ayant des thalassémies dans les pays où la malaria est endémique.
Les gènes de résistance bactériens
Les gènes de résistance aux antibiotiques
Les antibiotiques sont des molécules qui bloquent des processus essentiels à la survie des bactéries. Elles ciblent principalement la synthèse de l'ADN (quinolones), la synthèse des protéines (aminosides, macrolides) ou la synthèse de la paroi bactérienne (pénicillines, céphalosporines). Les gènes de résistance codent le plus souvent des enzymes capables soit de dégrader l'antibiotique, soit de le modifier chimiquement pour le rendre inactif. Dans le cas de la pénicilline et de ses analogues, par exemple, le gène de résistance code une bêta-lactamase, qui hydrolyse le cycle bêta-lactame de ces composés.
Transmission du gène de résistance
De manière générale, les gènes de résistance bactériens ne sont pas codés par le génome de la bactérie, mais par une portion d'ADN extra génomique : le plasmide. Ce plasmide peut être transmis d'une bactérie à l'autre par le phénomène de Conjugaison bactérienne. Il s'agit d'une forme primitive d'échange de matériel génétique. Dans ce type d'échange, il existe une bactérie donneuse et une bactérie acceptrice. On parle parfois du sexe des bactéries, dans ce cas. Le phénomène de conjugaison possède une importance clinique considérable dans l'apparition de germes multi-résistants. Un organisme multi-résistant possède plusieurs gènes de résistance aux antibiotiques
Utilisation en recherche
Dans plusieurs scénarios de recherche biologique, il est peut-être intéressant de ne permettre la survie que de certains organismes. L'ajout dans le milieu de culture d'un agent toxique, un antibiotique par exemple, permet de tuer tous les organismes n'ayant pas le gène de résistance. Le gène de résistance peut être introduit dans un plasmide codant une protéine que l'on cherche à exprimer. Le plasmide contient donc : un gène codant la protéine d'intérêt ainsi qu'un gène de résistance à un antibiotique. Après une étape de transformation des bactéries compétentes, c'est-à-dire après l'introduction dans le cytoplasme de la cellule du plasmide, on fait croitre les bactéries dans un milieu contenant un antibiotique. Seules les bactéries qui auront intégré le plasmide possèderont le gène de résistance et pourront pousser. Comme sur le même plasmide est codée la protéine d'intérêt, on est certain que les bactéries qui vont pousser vont aussi contenir ce gène. Le gène de résistance est utilisé comme outil permettant une sélection (au sens darwinien) des bactéries d'intérêt.
Ces stratégies de sélection peuvent également s'appliquer à des cellules eucaryotes (par exemple sur des cultures de cellules humaines), notamment afin de sélectionner les cellules ayant subi une modification génétique. Les principaux antibiotiques utilisés sur cellules eucaryotes sont la généticine (ou G418), la puromycine, l'hygromycine B, la blasticidine S et la zéocine.