Un plasmide est une molécule d’ADN qui se trouve dans une bactérie et qui n’appartient pas à son génome. Sa particularité est qu’il possède une séquence ORI (origine de réplication) qui lui permet d’être répliqué par la machinerie intracellulaire de la bactérie (le complexe protéique ADN polymérase) et ceci indépendamment du processus de réplication du génome.

Remarque : certains levures peuvent également contenir des plasmides.

La plupart des plasmides sont constitués d’ADN double brin circulaire. En plus de la séquence ORI, ils possèdent également une séquence dite de facteurs de réplication qui contrôle celle-ci (en particulier le nombre de copies qui peut varier d’une seule unité à plus de 50).

Lors de la mitose (division cellulaire), l’affectation des plasmides aux cellules filles est aléatoire. Certaines n’en héritent d’aucune. La pérennité des plasmides est donc liée au fait qu’ils peuvent apporter un avantage à la bactérie sur le plan évolutif : une capacité de résistance aux antibiotiques, à la présence de métaux lourds, un facteur de virulence, la capacité de métaboliser certains nutriments...

Certains plasmides sont dits conjugatifs. Ils peuvent être transférés d’une bactérie à une autre, soit par simple contact entre celles-ci, soit parce qu’ils codent la croissance d’un pili sexuel, une sorte de tube qui leur permet de transiter d’une cellule à une autre. Certains plasmides ont la faculté de s’insérer dans le génome de leur hôte. C’est possible lorsqu’ils possèdent les séquences adéquates ainsi que les gènes codant les enzymes nécessaires à une recombinaison épisomale, un peu comme les transposons, ces séquences d’ADN baladeuses.

Application en biologie moléculaire

Les plasmides ont été découverts en 1952 par Joshua Lederberg. Ils sont aujourd’hui largement utilisés en biologie moléculaire. La principale application consiste à produire en masse des protéines dites recombinantes. C’est le cas pour l’insuline par exemple, ou pour les protéines à la base du vaccin contre la grippe de Sanofi. On commence par synthétiser la séquence d’ADN codant pour cette protéine. Puis on l’insère dans un plasmide. Ce plasmide introduit cette séquence dans l’ADN d’un baculovirus qui va ensuite infecter une bactérie e-coli (escherichia coli). Une fois infectée, la bactérie propage le virus à d’autres bactéries qui produisent les protéines en quantité. La dernière étape consiste à purifier le mélange pour ne garder que les protéines produites. On a donné à ce procédé le nom de baculovirus expression vector system (BEVS).

La production des vaccins à ARN, comme celui contre la covid-19, passe également par la synthèse d’une molécule d’ADN intégrée à un plasmide (ADN codant pour l’antigène visé). Le plasmide est introduit dans une bactérie e-coli qui se multiplie et produit des plasmides en grande quantité. Une première étape de purification permet de ne conserver que les plasmides. Les molécules circulaires sont ensuite linéarisées par des enzymes puis elles sont transcrites en ARNm (ARN messager) par l’action d’ARN polymérase. Reste à purifier une nouvelle fois le mélange puis à encapsuler les molécules d’ARNm dans des nanoparticules lipidiques.