Introduction
A la formation de la Terre, il n'y avait pas de vie; puis il y a environ 3 Ga, la vie apparait sous forme d'unicellulaires d'abord puis sous forme de pluricellulaires vers 1 Ga; on estime aujourdh'ui à 100 milllions d'espèces le nombre d'espèces vivants sur Terre et seulement 1 million ont été répertoriées: il existe donc des mécanismes de diversification des espèces, différents des mutations et de la méiose.
Des mécanismes non liés à la reproduction sexuée enrichissent les génomes de tous les êtres vivants.
1-Les Transferts horizontaux de gènes :
Défintion: On appellera transfert horizontal de gène un mouvement de matériel génétique qui ne soit pas lié à la reproduction, que l'on nomme habituellement transfert vertical de gènes.
Activités :
- Étudier des expériences historiques mettant en évidence la transformation bactérienne : Griffith
- Comprendre comment la connaissance des mécanismes des transferts horizontaux permet des applications biotechnologiques (notamment la production de molécules d’intérêt dans les lignées bactériennes).
- Recenser des informations attestant l’existence de transferts horizontaux de gènes dans l’histoire du génome humain : le placenta, gène de la syncitine.
- Extraire et organiser des informations d’un arbre phylogénétique pour identifier l’importance des transferts horizontaux.
- Comprendre la notion de transposons.
Transfert de gènes entre souches bactériennes
L'expérience de Frederick Griffith (1928)
Un caractère héréditaire peut-il se transmettre entre souches bactériennes différentes ?
L'expérience: Frederick Griffith a étudié deux souches de la bactérie Streptococcus pneumoniae. Les bactéries de la souche S, pour Smooth ou lisses, causent la pneumonie, une inflammation des poumons, chez les souris. Le caractère Smooth est un caractère héréditaire. Ces bactéries sont pathogènes parce que leur capsule les protège contre le système immunitaire des animaux. Les bactéries de la souche R, pour Rough ou rugueuses, sont dépourvues de capsule et ne sont donc pas pathogènes. Griffith se demande si un caractère héréditaire peut se transmettre entre souches bactériennes.
Schématisation de la notion de transformation bactérienne découverte par Griffith
Micrographie de la conjugaison bactérienne
La conjugaison bactérienne
Les mécanismes de transferts horizontaux de gènes permettent des applications biotechnologiques
Production de molécules d’intérêt par des lignées bactériennes
Transfert de gènes entre bactéries et virus
Expérience historique d'Alfred Hersey et Martha Chase
Le matériel génétique d'un virus, le bactériophage T2, peut-il se transmettre à une bactérie?
L'expérience: Alfred Hersey et Martha Chase ont utilisé du soufre radioactif pour marquer des protéines et du phosphore radioactifs pour marquer de l'ADN de virus appelés bactériophage T2, ou phage T2. Puis ils ont mélangé virus et bactéries.
La transduction virale
Transfert de gènes entre virus et humain:
Un transfert horizontal de gène dans l'histoire humaine
Cliquez ci-dessous pour ouvrir le fichier syncitine:
2e_partie_exo_2_nouvelle_caledonie_2017__syncitine
La thérapie génique: des virus pour guérir des humains
Objectif médecine: Le cycle lytique et le cycle lysogénique du bactériophage λ
Bilan :
L’universalité de l’ADN et l’unicité́ de sa structure dans le monde vivant autorisent des échanges génétiques entre organismes non nécessairement apparentés.
Des échanges de matériel génétique, hors de la reproduction sexuée, constituent des transferts horizontaux. Ils se font par des processus variés (vecteurs viraux, conjugaison bactérienne...).
Les transferts horizontaux sont très fréquents et ont des effets très importants sur l’évolution des populations et des écosystèmes.
Les pratiques de santé humaine sont concernées (propagation des résistances aux antibiotiques).
Science of Nitrogen Fixation
2-Les endosymbiose :
Activités :
- Mettre en œuvre une méthode permettant de comprendre les arguments qui ont conduit à considérer que les organites énergétiques sont issus de symbioses dans la lignée des eucaryotes.
Cliquez sur ce lien
TP_diverification_par_des_processus_non_ge_ne_tiques
Bilan :
- Les endosymbioses transmises entre générations, fréquentes dans l’histoire des eucaryotes, jouent un rôle important dans leur évolution.
- Le génome de la cellule (bactérie ou eucaryote) intègré dans une cellule hôte régresse au cours des générations, certains de ses gènes étant transférés dans le noyau de l’hôte.
- Ce processus est à l’origine des mitochondries et des chloroplastes, organites contenant de l’ADN.
Notions essentielles:
L’universalité de l’ADN et l’unicité de sa structure dans le monde vivant autorisent des échanges génétiques entre organismes non nécessairement apparentés.
Des échanges de matériel génétique, hors de la reproduction sexuée, constituent des transferts horizontaux. Ils se font par des processus variés (vecteurs viraux, conjugaison bactérienne...).
Les transferts horizontaux sont très fréquents et ont des effets très importants sur l’évolution des populations et des écosystèmes.
Les pratiques de santé humaine sont concernées (propagation des résistances aux antibiotiques).
Les endosymbioses transmises entre générations, fréquentes dans l’histoire des eucaryotes, jouent un rôle important dans leur évolution.
Le génome de la cellule (bactérie ou eucaryote) intègré dans une cellule hôte régresse au cours des générations, certains de ses gènes étant transférés dans le noyau de l’hôte.
Ce processus est à l’origine des mitochondries et des chloroplastes, organites contenant de l’ADN.
Notions fondamentales :
Transferts génétiques horizontaux versus verticaux, endosymbiose, hérédité cytoplasmique, phylogénies.
Objectifs : il s’agit de comprendre ici que des mécanismes non liés à la reproduction sexuée enrichissent les génomes de tous les êtres vivants.
Précisions : on se limite aux eubactéries. L’exemple de la transformation bactérienne est privilégié́ pour illustrer les transferts horizontaux ; l’existence d’autres mécanismes peut ensuite être évoquée. Les mécanismes au niveau cytologique et moléculaire ne sont pas développés.
Liens : SVT – classe de seconde : la cellule différenciée ; les organites.
Entrainez-vous!
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Pour les sujets de bac, voici quelques exemples:
2e_Partie_exo_2_nouvelle_caledonie_2016_lesoja_et_nodosite_s
2e_partie_exo_1_liban_2019_mycorhize
2e_partie_exo_1_apprentissage_baleine_amerique_nord_2019
2e_partie_exo_1_pondichery_2017_le_cri_d_une_chauve_souris
2e_partie_exo2_metropole_2018_evolution_des_serpents
2e_partie_exo_2_polynesie_2013_chauve_souris
