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PARTIE GENETIQUE ET EVOLUTION. Chapitre II : La complexification des génomes :

PARTIE GENETIQUE ET EVOLUTION. Chapitre II : La complexification des génomes : transferts horizontaux et endosymbioses. D’autres processus non liés à la reproduction sexuée mais impliquant les gènes contribuent à la diversification du monde vivant. Il s’agit notamment des transferts horizontaux et de l’endosymbiose. Problème : Comment ces mécanismes conduisent à une modification des génomes sans participer à la reproduction sexuée ? I-Le transfert horizontal de gène. Certains organismes sont capables de transférer de l’ADN à des organismes d'espèce différente, de manière volontaire ou accidentelle. Ces organismes receveurs vont alors intégrer ce nouveau matériel génétique. Ceci est possible grâce à l’universalité de l’ADN. Ces mécanismes sont appelés transfert horizontaux de gènes car ce sont des gènes transmis d’un organisme vers un autre d'une espèce différente. Ils s'opposent à la transmission verticale des gènes des parents à leur descendance et donc appartenant à la même espèce. Ces mécanismes sont très fréquents chez les procaryotes. On distingue la transformation, la conjugaison et la transduction. A-La transformation Parfois, lorsqu'un organisme meurt, une partie de son ADN peut se retrouver libre dans l'environnement. Cet ADN libre peut être absorbé par une cellule d'un autre organisme puis intégré à son génome : c'est le phénomène de transformation. B-La conjugaison Deux cellules peuvent entrer en contact par leur membrane plasmique et s'échanger une partie de leur matériel génétique : on parle de conjugaison. Celle-ci peut se faire entre cellules appartenant à la même espèce ou à des espèces différentes. C-La transduction Les virus sont des particules qui infectent des cellules. Certains types de virus sont capables d'intégrer leur matériel génétique dans le matériel génétique de leur cellule hôte. Celle-ci va alors produire de nouvelles particules virales. Parfois, par erreur, les nouvelles particules virales formées, en plus de contenir leur matériel génétique, vont posséder une partie du matériel génétique de l'hôte. Comme ces virus n’ont pas une spécificité d’hôte très importante, ils peuvent infecter des cellules de différentes espèces et ainsi transférer du matériel génétique par erreur d’une espèce à une autre. Le matériel génétique apporté à un nouvel organisme n’est pas forcément conservé par cet organisme suite à un transfert horizontal. Dans la plupart des cas, suite à un transfert horizontal de matériel génétique d’une espèce à l’autre, l’ADN correspondant ne va pas procurer d’avantage sélectif. Le transfert horizontal n’aboutira donc à rien. Dans d’autres cas plutôt rares, il y aura acquisition d'une nouvelle fonction grâce à un gène transféré horizontalement, ce qui peut s’avérer avantageux pour l’organisme receveur. Dans ces cas-là, le gène transféré est conservé dans la population. Le transfert horizontal de gènes serait par exemple à l’origine de la présence du placenta. Un gène appartenant à un virus aurait été transféré à une cellule infectée par ce virus, conduisant à la synthèse de syncytines, indispensables à la formation du placenta (retrouvé chez les Mammifères placentaires mais aussi chez le Mabuya, lézard). Autre exemple : un gène codant pour la porphyranase aurait été transféré par des bactéries marines situées sur les makis à des bactéries faisant partie du microbiote chez des japonais ce qui leur permet de digérer plus facilement. De plus, certaines bactéries résistantes aux antibiotiques ont la capacité de transmettre leur matériel génétique à n'importe quelle bactérie (y compris celles naturellement présentes dans notre corps) ce qui leur confère une résistance aux antibiotiques, qu'elle ne présentait pas auparavant. Ces échanges de gènes entre bactéries peuvent avoir des conséquences importantes en matière de santé. II-L’endosymbiose. Rappel de première : La symbiose est une association étroite entre deux partenaires appartenant à des espèces différentes, durable et à bénéfice réciproque. L'endosymbiose est une symbiose où l'un des organismes, appelé endosymbionte, est présent à l'intérieur des tissus ou des cellules de son hôte. Exemples d'endosymbioses : -les coraux : les cnidaires contiennent des zooxanthelles dans leurs tissus. Ces algues unicellulaires réalisent la photosynthèse et assurent ainsi la nutrition de leur hôte. -pucerons et bactéries Buchnera : les pucerons assurent la protection et alimentation aux bactéries (qui ont même perdu des gènes impliqués dans la formation de la paroi bactérienne) et les bactéries permettent aux pucerons d’obtenir des acides aminés essentiels. -l’endomycorhize est le résultat d'une symbiose entre un champignon et une plante. Le développement du champignon est réalisé à l'intérieur des cellules de la racine. Le champignon, grâce à de fins filaments appelés hyphes va permettre une meilleure exploration du sol. Ainsi l'alimentation hydrique et azotée est favorisée pour la plante. -l’Elysie émeraude est le premier animal découvert capable de réaliser la photosynthèse. Elle peut réaliser ce métabolisme grâce à la présence, dans ses cellules, de chloroplastes appartenant à une algue unicellulaire dont elle se nourrit. Cette algue est appelée Vaucheria litorea. Grâce à ces chloroplastes, l'Élysie peut ainsi vivre jusqu'à dix mois sans apport de matière organique. Contrairement aux cellules procaryotes (des Archées et des Bactéries), les cellules eucaryotes (des animaux, des plantes, et des champignons) présentent différents organites spécialisés, comme le noyau (contenant l’information génétique de la cellule), la mitochondrie (siège de la respiration cellulaire), ou encore le chloroplaste (siège de la photosynthèse chez les végétaux). Selon la théorie endosymbiotique, les chloroplastes et les mitochondries peuvent provenir d'anciennes bactéries intégrées dans une cellule hôte par un processus d’endosymbiose. Les cellules hôtes seraient ainsi devenues eucaryotes. Cette théorie est devenue plausible lorsque l'on a découvert que les mitochondries et les chloroplastes ont de nombreuses caractéristiques communes avec les cellules procaryotes (ADN circulaire comme chez les bactéries ; production des organites de la cellule eucaryote à partir d’organites préexistants, se divisant en deux pour se multiplier, à la façon de bactéries ; même machinerie de synthèse des protéines que celle trouvée chez les bactéries). Ainsi, la symbiose rapproche des partenaires et favorise des transferts de gènes dans le noyau de l’hôte : le génome nucléaire contient des gènes eucaryotes, mais aussi des gènes d’origine bactérienne, issus des mitochondries, voire des chloroplastes. La symbiose est donc à l’origine d’organismes nouveaux et donc du développement de la biodiversité des eucaryotes au cours de l’évolution. SCHÉMAS CHAPITRE II La conjugaison La transformation La théorie endosymbiotique uploads/Industriel/ cours-chapitre-ii.pdf