Un plasmide est une petite molécule d’ADN circulaire présente naturellement dans les bactéries. Parce qu’ils se répliquent indépendamment pendant la division cellulaire et restent stables sur de longues périodes, les plasmides servent de vecteurs fiables pour stocker des gènes individuels, un peu comme les livres d’une bibliothèque. Ils peuvent porter divers gènes fonctionnels, notamment des gènes de résistance aux antibiotiques, des transgènes et des gènes rapporteurs. Ces gènes peuvent apparaître naturellement ou être modifiés par des scientifiques à des fins de recherche et d'applications industrielles.
Les plasmides sont un facteur majeur de la résistance bactérienne aux antibiotiques. Les gènes de résistance codent pour des protéines qui protègent la cellule hôte par des mécanismes tels que le pompage actif des antibiotiques, leur dégradation enzymatique ou la modification chimique du médicament afin qu'il ne se lie plus à sa cible. En laboratoire, ces gènes agissent comme des marqueurs sélectionnables :seules les bactéries ayant incorporé le plasmide survivent au traitement antibiotique, permettant aux chercheurs d'isoler avec succès les colonies transformées.
En génie génétique, les plasmides sont utilisés pour cloner et exprimer des gènes provenant de divers organismes. Un fragment d'ADN excisé d'un animal ou d'une plante et inséré dans un plasmide bactérien est appelé transgène. L'ADN recombinant résultant, comprenant des séquences de deux espèces distinctes, permet une étude contrôlée et une manipulation du gène d'intérêt chez un hôte bactérien.
Pour confirmer visuellement la présence d’ADN porté par des plasmides, les plasmides incluent souvent des gènes rapporteurs. La protéine fluorescente verte (GFP) émet une fluorescence verte sous un éclairage ultraviolet, tandis que le gène lacZ code pour la β-galactosidase, qui clive le substrat incolore X-gal en un produit bleu. Les colonies hébergeant le gène rapporteur apparaissent ainsi en bleu, offrant ainsi une méthode de dépistage rapide.
La conjugaison permet aux bactéries de transférer des plasmides directement les unes aux autres via un pilus sexuel, une structure tubulaire étroite qui relie deux cellules. Le plasmide responsable de ce processus est le facteur F, ou facteur de fertilité. En insérant de l'ADN recombinant dans un plasmide de facteur F, les scientifiques peuvent transférer des gènes étrangers entre des souches bactériennes, facilitant ainsi les études génétiques et la production biotechnologique.