L’information génétique se transmet le plus souvent verticalement, des parents aux descendants. Mais des gènes peuvent aussi passer d’une espèce à une autre, sans reproduction : ce sont les transferts horizontaux. Des endosymbioses ont même intégré des organismes entiers dans d’autres cellules. Ces mécanismes ont contribué à complexifier les génomes au cours de l’évolution.
Une question sur ce cours ?
ULU, le tuteur d’ULUMINE, t’aide à partir de ce cours.
Objectifs
- Définir transfert vertical et transfert horizontal
- Citer des exemples de transferts horizontaux chez les bactéries, les plantes et les animaux
- Expliquer l’origine endosymbiotique des mitochondries et des chloroplastes
- Évaluer les arguments en faveur de la théorie endosymbiotique
1. Les transferts horizontaux de gènes
Transfert horizontal : Passage de matériel génétique d’un organisme à un autre sans reproduction, y compris entre espèces éloignées. Il s’oppose au transfert vertical (des parents aux descendants).
- Bactéries : conjugaison (plasmides), transformation, transduction par des virus. Ces transferts sont très fréquents et expliquent la diffusion rapide des gènes de résistance aux antibiotiques.
- Plantes : la bactérie Agrobacterium tumefaciens insère naturellement une partie de son ADN (ADN-T) dans le génome des plantes qu’elle infecte. Des séquences d’origine Agrobacterium ont été retrouvées dans le génome de la patate douce cultivée.
- Animaux : des virus peuvent intégrer leur génome dans celui de leur hôte. Si cela touche la lignée germinale, la séquence devient héréditaire.
Les syncytines
Une part importante du génome humain (de l’ordre de 8 %) correspond à des séquences issues d’anciens rétrovirus intégrés. Certains gènes d’origine virale ont été « domestiqués » : les syncytines, issues d’un gène d’enveloppe de rétrovirus, interviennent dans la formation du placenta chez les mammifères.
2. Les endosymbioses
Endosymbiose : Association à bénéfice réciproque dans laquelle un organisme vit à l’intérieur des cellules d’un autre.
| Organite | Ancêtre supposé | Conséquence |
|---|---|---|
| Mitochondrie | Une bactérie (proche des alpha-protéobactéries actuelles) intégrée par une cellule ancestrale | Respiration cellulaire chez presque tous les eucaryotes |
| Chloroplaste | Une cyanobactérie photosynthétique intégrée plus tard par une cellule déjà pourvue de mitochondries | Photosynthèse chez les algues et les plantes |
- Ces organites sont entourés d’une double membrane.
- Ils possèdent leur propre ADN circulaire, comme les bactéries.
- Leurs ribosomes ressemblent à ceux des bactéries.
- Ils se multiplient par division dans la cellule, comme des bactéries.
- Les séquences de leur ADN sont apparentées à celles de bactéries actuelles.
3. Des mécanismes qui complexifient les génomes
Transferts horizontaux et endosymbioses apportent d’un coup des gènes déjà fonctionnels, à la différence des mutations qui modifient progressivement des gènes existants. Avec les duplications de gènes, ils expliquent l’augmentation de la taille et de la complexité de nombreux génomes au cours de l’évolution.
À retenir
- Un transfert horizontal fait passer des gènes entre organismes sans reproduction, parfois entre espèces éloignées.
- Il est fréquent chez les bactéries (plasmides), existe chez les plantes (Agrobacterium) et chez les animaux (virus intégrés, syncytines).
- Mitochondries et chloroplastes proviennent d’endosymbioses avec des bactéries (cyanobactérie pour le chloroplaste).
- Arguments : double membrane, ADN circulaire, ribosomes de type bactérien, division autonome, parenté des séquences.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.