Thème 1. La Terre, la vie et l'organisation du vivant

Thème 1A : Génétique et évolution
Chapitre 2 : la complexication des génomes, transferts horizontaux et endosymbioses

Term spé SVT. Test 10. Génétique. Transfert horizontal de gènes.

Term spé SVT. Test 11. Génétique. Endosymbiose.

Comment les gènes sont-ils transmis sans reproduction ? 

I Les transferts horizontaux d'ADN entre bactéries

• Les bactéries ont la capacité d'intégrer de l'ADN de leur environnement et de l'exprimer. Cette capacité est notamment permise par l'universalité de la molécule d'ADN.

Les échanges génétiques en l'absence de toute reproduction sont nommés transferts génétiques horizontaux, par contraste avec les transferts génétiques verticaux, liés à la reproduction. Ces transferts peuvent se faire selon trois modalités :

– la transformation : intégration d'ADN libéré dans l'environnement ;

– la transduction : transfert d'ADN par l'intermédiaire d'un virus (bactériophage) emportant des fragments du génome d'une bactérie donneuse vers une bactérie receveuse ;

– la conjugaison : transfert d'ADN entre deux bactéries par l'intermédiaire d'un pont de conjugaison.

• L'ADN échangé par conjugaison peut être un plasmide, petite molécule circulaire indépendante du chromosome bactérien. On parle d'hérédité cytoplasmique pour qualifier la transmission de caractères par l'intermédiaire de plasmides.
  
• Ces échanges génétiques ont d'importantes conséquences sur l'évolution rapide des bactéries, notamment leur résistance aux antibiotiques. Les transferts de gènes horizontaux peuvent être contrôlés par les humains au travers d'applications biotechnologiques pour réaliser des organismes génétiquement modifiés (OGM) par transgénèse et produire des molécules d'intérêt.

II L'importance des transferts génétiques horizontaux dans l'histoire de la vie

• Il existe de nombreux indices montrant des transferts génétiques horizontaux dans d'autres groupes d'êtres vivants que les bactéries, notamment les animaux. Les transferts se font par des processus variés (vecteurs viraux, conjugaison bactérienne…). Les principaux arguments utilisés consistent à comparer les séquences de protéines et à rechercher les séquences apparentées (c'est-à-dire les plus semblables). On peut représenter cet apparentement sous forme d'arbres phylogénétiques et ainsi construire des phylogénies.
  
  
• On a montré ainsi que certains caractères sont dus à des gènes hérités d'organismes pouvant être très éloignés phylogénétiquement. Ces nouveaux caractères doivent apporter un avantage sélectif pour être conservés au fil des générations chez les organismes receveurs. Autrement dit, les caractères acquis doivent permettre à leurs porteurs une meilleure survie ou une meilleure reproduction que leurs contemporains et contribuer à augmenter la fréquence des séquences génétiques intégrées dans les populations des générations suivantes.

III Les endosymbioses chez les eucaryotes

• Les organites énergétiques contenant de l’ADN (tels que les mitochondries (chez tous les eucaryotes) et les chloroplastes (chez les eucaryotes photosynthétiques) sont transmis d'une génération à l'autre et présentent des caractéristiques rappelant celles d'une bactérie.
  La comparaison des génomes mitochondrial et chloroplastique permet de constater que leurs plus proches parents sont respectivement des α-protéobactéries et des cyanobactéries. Mitochondries et chloroplastes sont issus d'endosymbioses.
  
  
• L'endosymbiose est fréquente dans l'histoire des eucaryotes où elle joue un rôle important dans leur évolution. La cellule hôte intègre une part importante du génome de l'endosymbiote. Ce génome a tendance à régresser au cours des générations, de sorte que la cellule intégrée devient un organite de la cellule hôte.

D'après Belin (SVT Tle)