Fiche de révision : Complexification des génomes

📋 Plan du Cours

1. Reproduction et transferts horizontaux
2. Découverte des échanges bactériens
3. Mécanismes et traces des transferts
4. Applications médicales et évolutives
5. Origine bactérienne des organites
6. Gènes transférés et hérédité cytoplasmique

📖 1. Reproduction et transferts horizontaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Transfert horizontal : Échange de gènes entre deux êtres vivants d’espèces différentes.

★ À maîtriser

📌 La reproduction sexuée, par méiose et fécondation, diversifie le génome tout en conservant le génome et le caryotype de l’espèce.

Compléments

• Les transformations génétiques accumulées au cours de l’évolution peuvent générer de la diversité et parfois conduire à la formation de nouvelles espèces.

💡 Astuce mémo

Vertical : des parents aux descendants ; horizontal : entre espèces différentes.

📖 2. Découverte des échanges bactériens

🔑 Notions clés & Définitions

• Conjugaison bactérienne : La conjugaison bactérienne est un échange de matériel génétique où une bactérie donneuse forme un pilus, ou pont cytoplasmique, permettant le transfert d’ADN vers une autre bactérie.

★ À maîtriser

• Lorsque des bactéries S détruites par chauffage sont mises en présence de bactéries R vivantes, les bactéries R acquièrent la virulence et peuvent tuer les souris. - Griffith

• En 1944, Mc Leod et Avery démontrent que l’acquisition de la virulence dépend de l’ADN en traitant les bactéries avec des enzymes dégradant l’ADN, l’ARN ou les protéines.

Compléments

• Griffith et McLeod ont étudié des pneumocoques S pathogènes et des pneumocoques R non pathogènes.

💡 Astuce mémo

Chauffage des S → transformation des R → identification de l’ADN.

📖 3. Mécanismes et traces des transferts

★ À maîtriser

• L’ADN reçu lors d’un transfert horizontal peut conférer de nouveaux caractères et, s’ils sont avantageux, favoriser la sélection de l’individu modifié.

• Une très forte ressemblance entre un gène de deux organismes différents est un indice de transfert horizontal ; la syncytine 1 humaine présente 98 % de ressemblance avec celle du virus.

• La comparaison de séquences d’ADN ou de protéines permet de construire un arbre phylogénétique qui situe le transfert selon les espèces porteuses ou non du gène et retrace les modifications ultérieures du gène transféré.

Compléments

• Le génome humain contient une proportion estimée entre 5 et 8 % de gènes d’origine virale.

• Les rétrovirus introduisent leur matériel génétique par rétrotranscription puis intégration dans le génome.

• Le gène de la syncytine 1 provient d’un transfert de gène depuis le virus MPMV.

• Les transferts de gènes peuvent s’effectuer par conjugaison entre bactéries, par transfert de bactéries vers des plantes, par infection de bactéries par des bactériophages et par intégration du matériel génétique de rétrovirus.

• La reconstitution des transferts peut s’appuyer sur le séquençage de génomes ou sur la recherche par PCR de gènes connus.

📖 4. Applications médicales et évolutives

★ À maîtriser

• Les échanges génétiques entre bactéries peuvent transmettre des gènes avantageux, notamment des gènes de résistance aux antibiotiques.

Compléments

• En laboratoire, des protéines fusionnées à des protéines fluorescentes GFP servent à étudier le vivant.

• Les transferts de gènes permettent d’envisager la production de molécules pharmacologiques telles que l’insuline et l’hormone de croissance humaines.

📌 Les transferts horizontaux rendent l’histoire évolutive du vivant réticulaire et peuvent être représentés par des réseaux phylogénétiques plutôt que par de seuls arbres phylogénétiques.

💡 Astuce mémo

Transfert de gènes avantageux → sélection et diversification.

📖 5. Origine bactérienne des organites

🔑 Notions clés & Définitions

• Organite semi-autonome : Possède un ADN spécifique qui est transcrit et traduit.
• Endosymbiose : Une endosymbiose est une association dans laquelle chaque partenaire tire un bénéfice, comme la production d’énergie pour la cellule et la protection pour l’organite.

★ À maîtriser

• Les chloroplastes et les mitochondries possèdent deux membranes : une membrane interne de 6 nm, comparable aux membranes procaryotes, et une membrane externe de 7,5 nm, comparable aux membranes eucaryotes.

Compléments

• Les chloroplastes et les mitochondries mesurent 1 à 5 μm, une taille comparable à celle des bactéries.

• La membrane interne des chloroplastes et des mitochondries contient des lipides spécifiques typiques des bactéries.

• Les chloroplastes et les mitochondries se divisent par étranglement, ou scissiparité, comme les procaryotes.

• L’origine bactérienne proposée des chloroplastes est celle des cyanobactéries, tandis que celle des mitochondries est celle des Protéobactéries alpha.

💡 Astuce mémo

Imagine une bactérie à deux membranes installée dans une cellule, avec son propre ADN.

📖 6. Gènes transférés et hérédité cytoplasmique

★ À maîtriser

• Les gènes des chloroplastes et des mitochondries sont fortement apparentés à ceux des procaryotes.

• Le génome nucléaire des cellules eucaryotes contient de nombreux gènes proches de ceux des procaryotes associés aux endosymbioses, issus de transferts des symbiontes vers le noyau.

• Plus de 1 400 gènes de chloroplastes seraient présents dans l’ADN du noyau, alors que l’ADN chloroplastique ne contient que 87 gènes.

Compléments

• L’ADN mitochondrial du maïs est proche de celui de bactéries comme Agrobacterium, tandis que l’ADN chloroplastique est proche de cyanobactéries photosynthétiques comme Synechococcus ou Anacystis.

📌 Les gènes des organites sont transmis indépendamment de ceux du noyau, ce qui constitue l’hérédité cytoplasmique.

• Les transferts de nombreux gènes bactériens vers les cellules eucaryotes lors des endosymbioses contribuent à la diversification des génomes.

💡 Astuce mémo

Nombreux gènes transférés au noyau ; quelques gènes restent dans l’organite.