Comment s’enrichissent les génomes en dehors de la reproduction sexuée ?

« Thème 1, Chapitre 2 : La complexification des génomes par transferts horizontaux et endosymbioses Problématique : Comment s’enrichissent les génomes en dehors de la reproduction sexuée ? I.

Les transferts horizontaux d’ADN entre bactéries Les bactér ies 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 horiz ontaux , 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’in termédiaire 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 conjugai son 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 conséqu ences 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 modif iés 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 chez les animaux.

Les principaux arguments utilisés consistent à comparer les séquences de protéines et à rechercher les séquences apparentées (c’est -à-dire les plus sembla bes).

On peut représenter cet apparentement sous form e d’arbres phylogénétiques et ainsi établir des phylogénies.

D’autres caractères (couleur des pucerons par exemple) sont dus à des gènes hérités d’organsimes pouvant être très éloignés phylogénétiquement.

Ces nouveaux caractères doivent apporter un avant age sélectif pour être conservés au fil des générations chez les organsimes receveurs.

Autrement dit, les carcatères acquis doivent permettre à leurs porteurs une meilleure survie ou une meilleure reproduction que leurs contemporains et contribuer à augmen ter la fréquence des séquences intégrées dans les populations des générations suivantes.

III.

Les endosymbioses chez les eucaryotes Les organites énergétiques tels que les mitochondries (chez tous les eucaryotes) et les chloroplastes (chez les eucaryot es photosynthétiques) sont transmis d ’une génération à l’autre en présentant des caractéristiques rapelant celles d’une bactérie.

La comparaison des génomes mitochondrial et chloroplastique permet de constater que leurs plus proches parents sont respective ment des -protéobactéries et des cyanobactéries.

Mitochondries et chloroplastes sont issues d’ endosymbioses .

L’endosymbiose est fréquente dans l’histoire des eucaryotes où elle joue un rôle important dans l’évolution.

La cellule hôte intègre une part im portante du génome de l’endosymbiote.

Ce génome a tendance à regresser au cours des générations, de sorte que la cellule intégrée devient un organite de la cellule hôte.

Conclusion L’universalité de l’ADN et l’unicité de sa structure dans le monde vivan t autorisent des échanges génétiques entre organismes non nécessairement apparentés.

Des échanges de matériel génétique, hors de la reproduction sexuée, constituent des transferts horizontaux.

Ils se font par des processus variés, sont très fréquents et o nt des effet s importants sur l’évolution des populations et des écosystèmes.

Les pratiques de santé humaine sont concernées (propagation des résistances aux antibiotiques).

Les endosymbioses transmises entre générations, fréquentes dans l’histoire des euc aryotes, jouent un rôle important dans leur évolution.

Le génome de la cellule (bactérie ou eucaryote) intégré dans une cellul e hôte régresse au cours des générations, certains de ses gènes étant transférés dans le noyau de l’hôte.

Ce processus est à l’origine des mitochondries et des chloroplastes, organites contenant de l’ADN.. »