Fiche de révision : Transferts génétiques et diversité biologique

📋 Plan du Cours

1. ADN universel et transgénèse
2. Transferts verticaux et horizontaux
3. Transformation bactérienne et expérience de Griffith
4. Mécanismes des transferts horizontaux
5. Transferts horizontaux et diversité génétique
6. Puceron des pois et gène fongique

📖 1. ADN universel et transgénèse

🔑 Notions clés & Définitions

• ADN universel : L’ADN est une molécule présente chez l’ensemble des êtres vivants et qui porte l’information génétique responsable des caractères.
• Structure unique de l’ADN : La structure de l’ADN repose sur deux brins complémentaires et sur quatre nucléotides A, T, C et G avec des complémentarités A–T et C–G.
• Transgénèse : La transgénèse est un transfert de gène entre deux espèces différentes réalisé par l’Homme afin de faire produire une protéine associée à un caractère non héréditaire.

📝 Points essentiels

• L’ADN contient les informations génétiques responsables des caractères des individus.
• L’ADN possède deux chaînes complémentaires et 4 nucléotides A, T, C et G avec A complémentaire de T et C complémentaire de G.
• La transgénèse consiste à insérer un gène pour obtenir une protéine liée à un caractère non héréditaire.
• La transgénèse est rendue possible par l’universalité et l’unicité de la structure de l’ADN.

💡 Astuce mémo

ADN universel = même alphabet : A avec T, C avec G, donc on peut échanger des gènes.

📖 2. Transferts verticaux et horizontaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Transfert vertical : Le transfert vertical est la transmission du matériel génétique d’une génération à la suivante via la reproduction sexuée.
• Transfert horizontal : Le transfert horizontal est le passage d’un morceau d’ADN (gène) d’un organisme à un autre non lié par la reproduction sexuée.

📝 Points essentiels

• La transmission de gènes de parents à enfants correspond au transfert vertical.
• Des gènes peuvent être échangés entre organismes de même génération : ce sont des transferts horizontaux.
• Les transferts horizontaux enrichissent le génome et contribuent à la complexification.
• Ces échanges peuvent concerner des organismes de la même espèce ou d’espèces différentes.

💡 Astuce mémo

Vertical = “famille”, horizontal = “contact entre générations du même niveau”.

📖 3. Transformation bactérienne et expérience de Griffith

🔑 Notions clés & Définitions

• Transformation : La transformation est l’intégration d’ADN libre provenant de l’environnement dans une bactérie receveuse.
• Expérience de Griffith : L’expérience de Griffith met en évidence que des pneumocoques tués peuvent transférer une capacité infectieuse à des pneumocoques non virulents.
• Pneumocoques S et R : Les pneumocoques S sont virulents tandis que les pneumocoques R sont non virulents dans l’expérience de Griffith.

📝 Points essentiels

• Des pneumocoques S tués ne se multiplient pas et n’entraînent pas la mort de la souris.
• En présence de pneumocoques R vivants, la souris meurt et des pneumocoques S apparaissent.
• Le résultat montre que des pneumocoques S tués transmettent leur virulence à des pneumocoques R vivants.
• Avery et MacLeod identifient l’ADN comme support du transfert : la virulence ne se transmet plus avec l’ADNase.

💡 Astuce mémo

Griffith : S tués + R vivants = souris meurt, donc “un agent transformant” existe.

📖 4. Mécanismes des transferts horizontaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Conjugaison : La conjugaison est un échange de plasmides entre deux bactéries via la création de ponts entre elles.
• Plasmide : Un plasmide est un petit fragment d’ADN circulaire présent dans la bactérie et indépendant du génome bactérien.
• Transduction : La transduction est l’injection d’un morceau d’ADN bactérien vers une autre bactérie par l’intermédiaire d’un bactériophage.
• Bactériophage : Un bactériophage est un virus spécifique des bactéries.

📝 Points essentiels

• L’ADN libre peut être incorporé par transformation chez les bactéries.
• Des virus (bactériophages) peuvent agir comme vecteurs et transmettre un gène entre bactéries via la transduction.
• La conjugaison permet le transfert d’un plasmide porteur de gènes, notamment des gènes de résistance à l’antibiotique.
• La nature du transfert horizontal s’appuie sur l’universalité et l’unicité de la molécule d’ADN.

💡 Astuce mémo

3 vecteurs : ADN libre (transformation), ponts bactériens (conjugaison), virus-vecteur (transduction).

📖 5. Transferts horizontaux et diversité génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Complexification du génome : La complexification du génome correspond à l’augmentation du nombre de gènes dans l’espèce receveuse grâce à l’incorporation de gènes étrangers actifs.
• Phylogénie : La phylogénie est l’étude des liens de parenté entre les êtres vivants et/ou des séquences génétiques.
• Gènes étrangers actifs : Les gènes étrangers actifs sont des gènes provenant d’autres êtres vivants et qui restent fonctionnels dans l’organisme receveur.

📝 Points essentiels

• Des humains, drosophiles et nématodes contiennent des gènes étrangers actifs incorporés dans leurs génomes.
• Pour les humains : 197 gènes actifs dont 80 proviennent de protistes, 20 des plantes, 10 des champignons, 30 des bactéries, 4 des archées et 53 des virus.
• L’incorporation de gènes étrangers augmente le nombre de gènes et confère de nouveaux caractères à l’espèce receveuse.
• Les transferts horizontaux peuvent se réaliser au sein d’espèces différentes, ce qui enrichit le génome.

💡 Astuce mémo

Plus de gènes actifs venant d’ailleurs = nouveaux caractères = diversité génétique.

📖 6. Puceron des pois et gène fongique

🔑 Notions clés & Définitions

• Caroténoïde synthase : La caroténoïde synthase est le gène dont l’expression explique la couleur rose du puceron des pois.
• Gène fongique chez le puceron : Le gène de la caroténoïde synthase chez le puceron proviendrait d’un transfert entre un champignon et le puceron.

📝 Points essentiels

• La couleur rose du puceron des pois provient de l’expression d’un gène, la caroténoïde synthase, non présent chez les animaux.
• La séquence du gène chez le puceron ressemble à celle trouvée chez certains champignons.
• La ressemblance des séquences sert à déduire que le gène a été acquis par transfert entre le champignon et le puceron.
• Le transfert horizontal explique donc l’apparition d’un nouveau caractère lié à l’expression du gène chez le receveur.

💡 Astuce mémo

Couleur rose = caroténoïde synthase, et la séquence “fait penser au champignon”.

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre transfert vertical et transfert horizontal : le vertical passe par la reproduction sexuée, l’horizontal non.
2. Croire que l’ADN des pneumocoques tués n’a aucun rôle : l’agent transformant identifié est l’ADN.
3. Confondre transformation et transduction : la transformation utilise de l’ADN libre, la transduction passe par un bactériophage.
4. Confondre conjugaison et transduction : la conjugaison transfère des plasmides via ponts entre bactéries, la transduction utilise un virus vecteur.
5. Oublier que S et R correspondent à la virulence : l’interprétation de l’expérience dépend de cette distinction.
6. Dire que le caractère produit par un gène transféré n’a aucun impact : au contraire, l’expression du gène peut créer de nouveaux caractères.

✅ Checklist Examen

1. Définir l’ADN universel et expliquer en quoi sa présence chez tous les êtres vivants rend possibles des échanges de gènes.
2. Rappeler la structure de l’ADN : deux brins complémentaires et complémentarités A–T, C–G.
3. Définir la transgénèse et préciser ce qu’elle permet d’obtenir (insertion d’un gène pour produire une protéine liée à un caractère non héréditaire).
4. Définir le transfert vertical et décrire le mode de transmission qu’il implique.
5. Définir le transfert horizontal et préciser ce qui le distingue du transfert vertical par rapport à la reproduction sexuée.
6. Résumer l’expérience de Griffith avec le rôle des pneumocoques S tués et des pneumocoques R vivants.
7. Expliquer l’idée générale de l’expérience d’Avery et MacLeod : comment l’ADNase, la protéase et l’ARNase permettent d’identifier le support du transfert.
8. Connaître les 3 mécanismes de transferts horizontaux présentés : transformation, conjugaison, transduction.
9. Définir conjugaison et plasmide et relier la conjugaison au transfert de plasmides porteurs de gènes (dont résistance à l’antibiotique).
10. Définir transduction et bactériophage et expliquer leur rôle dans le transfert d’ADN.
11. Interpréter les chiffres sur les gènes actifs humains et utiliser cette info pour justifier l’existence de gènes étrangers actifs.
12. Expliquer comment le transfert horizontal contribue à la complexification du génome et à l’apparition de nouveaux caractères.
13. Relier la couleur rose du puceron des pois à l’expression de la caroténoïde synthase.
14. Justifier l’origine fongique du gène du puceron à partir de la ressemblance des séquences mentionnée.