Ch 9 – La complexification du génome et la diversification non génétique du vivant

« Ch 9 – La complexification du génome et la diversification non génétique du vivant La reproduction sexuée participe à la diversification des génomes, mais elle ne peut à elle seule expliquer la grande diversité intraspécifique et les ressemblances interspécifiques. D’autres mécanismes contribuent à complexifier les génomes. I- Les transferts horizontaux d’ADN chez les organismes unicellulaires La transmission d’ADN entre individus d’une même génération pas forcément apparentés, constituent un transfert horizontal, à distinguer du transfert vertical, qui se produit lors de la reproduction d’une génération à une autre. 1- Mise en évidence Expérience historique de Griffith Frederick Griffith (1879-1941) a réalisé en 1928 une série d’expériences en utilisant une bactérie pneumocoque responsable de la pneumonie.

Il a injecté deux souches bactériennes différentes à des souris : → une souche S pathogène.

Les pneumocoques de cette souche sont entourés d’une capsule qui les rend résistants au système immunitaire. → une souche R non pathogène.

Les pneumocoques de cette souche ne possèdent pas de capsule. Expériences État de la souris après quelques jours Injection Pneumocoques S vivants Morte Présence de nombreux pneumocoques S vivants Absence de pneumocoques Injection Pneumocoques R vivants Analyse du sang de la souris Survie Injection Pneumocoques S morts, + Pneumocoques R vivants Mort Absence de pneumocoques Injection Pneumocoques S morts Présence de nombreux pneumocoques R vivants possédant une capsule Survie → Que montrent ces expériences ? → Quelle hypothèse peut-on faire pour expliquer ces résultats ? Les expériences d’Avery et Mac Léod (1944) Dans les années 1940, la nature chimique du matériel génétique fait encore l’objet de recherches intensives.

Dans ce contexte, Avery et Mac Léod réalisent les expériences ci-dessous. L’observation de la transmission du phénotype pathogène entre souches de bactéries différentes à mis en évidence le transfert d’information génétiques entre les individus d’une même génération. 2- Les mécanismes de transfert Il existe plusieurs mécanismes de transfert du matériel génétique chez les bactéries : - La transformation : de l’ADN libre dans le milieu, suite à la destruction de cellules, peut être incorporé au génome des bactéries. - La conjugaison : les bactéries établissent des ponts cytoplasmiques entre elles par lesquels elles échangent des molécule dont de l’ADN sous forme de plasmides. Remarque : Les bactéries possèdent de l’ADN sous forme de chromosomes mais aussi sous forme de plasmides.

Ce sont de plus petites molécules d’ADN, de forme circulaire, et qui portent souvent des gènes de résistance. - La transduction : lors de l’infection d’une bactérie par un virus (bactériophage) de l’ADN viral est intégrer au génome de la cellule hôte et y rester.

Réciproquement, des fragments d’ADN de la bactérie hôte peuvent être emportés par le virus et intégré au génome de la prochaine bactérie infectée. 3- Les conséquences des transferts de gènes chez les organismes unicellulaires. Voir Tp 1 – ECE résistance antibiotique Les transferts horizontaux sont très fréquents chez les organismes unicellulaires et participent à la diversification du monde vivant en faisant acquérir de nouveaux caractères aux lignées qui les reçoivent. La fréquence élevée des échanges génétiques pose un problème de santé publique, car l’usage intensif d’antibiotiques dans l’élevage et en santé humaine favorise la sélection de gènes de résistance qui sont ensuite largement dispersés dans l’environnement et transféré entre bactéries. Les biotechnologies mettent à profit ces propriétés pour transférer et faire s’exprimer des gènes d’intérêt dans un autre organisme que celui de départ.

Par exemple des levures peuvent être utilisées pour leur faire produire des molécules utiles à l’être humain. II- Les transferts horizontaux d’ADN chez les organismes pluricellulaires Les transferts génétiques sont observés même entre groupes d’êtres vivants très éloignés du point de vu phylogénétique.

Ceci s’explique par l’universalité de la molécule d’ADN. Le séquençage et la comparaison des génomes révèlent que toutes les espèces contiennent des gènes provenant d’autres espèces y compris d’espèces très éloignées sur le plan phylogénétique.

Par exemple.... »