« L’entraide, un facteur de l’évolution ».
Pierre Alexeïevitch Kropotkine, 1902
Un plant de tabac exprimant un gène de luciole, comment est-ce possible ?
L’universalité de la structure de l’ADN autorise des échanges génétiques entre organismes vivants.
Ce cours doit vous permettre de comprendre comment la mise en commun de génomes contribue à la diversification du vivant.
Voici les mots que vous devrez savoir utiliser à l’issue de ce cours:
Transferts génétiques horizontaux versus verticaux, conjugaison, transformation, transduction, endosymbiose, hérédité cytoplasmique, phylogénies.
Tester vos connaissances avant de faire le chapitre (ou après !)
Les mécanismes d’échanges génétiques entre espèces différentes
La transformation bactérienne
L’expérience de Griffith (1928): un caractère héréditaire peut-il se transmettre entre souches bactériennes différentes ?
Ce chercheur 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, qui en meurent. Or, on sait que le caractère Smooth est un caractère héréditaire (document ci-dessous). 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, ce que montre l’expérience schématisée.
Analysez l’expérience afin de répondre à la question : Un caractère héréditaire peut-il se transmettre entre souches bactériennes différentes ?
A retenir:
Des échanges de matériel génétique, en dehors de la reproduction sexuée, constituent des transferts horizontaux : l’expérience de Griffith le prouve.
En comparaison, la transmission du patrimoine génétique des parents aux enfants constituent des transferts verticaux.
La transduction virale
L’expérience d’Alfred Hersey et Martha Chase (1952) : Le matériel génétique d’un virus peut-il se transmettre à une bactérie?
Dans un cas, Hersey et Chase ont utilisé du soufre radioactif (en rose) pour marquer des protéines d’un virus appelé phage (diminutif de bactériophage).
Dans un autre cas, ils ont utilisé du phosphore radioactif (en bleu) pour marquer l’ADN de la même catégorie de virus.
Puis ils ont mélangé virus et bactéries.
On remarque que les virus se collent aux bactéries.
On les décolle en agitant puis on centrifuge afin de voir où se situe la radioactivité.
Analysez puis répondez à la question posée.
A retenir:
Un virus est capable d’insérer son matériel génétique à l’intérieur d’une bactérie.
Une fois intégré à l’ADN de la bactérie, les gènes viraux s’expriment et prennent possession des outils (les enzymes) de la bactérie.
Des virus vont alors être produit par million !
La cellule va exploser, c’est pourquoi on parle de virus bactériophage ou phage.
La conjugaison bactérienne
Dans la nature, des échanges de matériels génétiques se font par des processus variés comme :
- La transformation bactérienne (expérience de Griffith)
- La Transduction virale (expérience d’Hersey et Chase)
- La Conjugaison bactérienne.
Les transferts horizontaux de gènes sont très fréquents dans la nature.
Quelles conséquences ces transferts horizontaux peuvent-ils avoir sur le vivant ?
Ces échanges posent un problème de santé publique
« Chaque année, Santé publique France produit des indicateurs permettant d’estimer l’évolution de la consommation d’antibiotiques en ville, qui constitue plus de 90% de la consommation totale de ces médicaments. Après une tendance à la baisse progressive depuis plusieurs années et après la forte diminution de la consommation en 2020, une reprise avait été observée en 2021 et s’était confirmée en 2022. En 2023, la tendance baissière observée avant l’épidémie de Covid-19 reprend donc, à la fois sur les prescriptions (820,6 prescriptions pour 1000 habitants par an en 2023) et la consommation d’antibiotiques. Cette baisse pourrait résulter – au moins en partie – d’une moindre incidence des infections hivernales. » Extrait.
Travaux pratiques: le choix d’un bon antibiotique
La résistance aux antibiotiques
Les bactéries Klebsiella pneumoniae sont présentes dans une grande diversité de milieux et sont très fréquemment porteuse de résistance aux antibiotiques. Chaque milieu se caractérise par la diversité des bactéries qui y vivent. Au sein de chaque population, des échanges génétiques sont possibles.
A retenir : les pratiques en santé humaine sont concernées notamment par la propagation des résistances aux antibiotiques.
Sujet de bac:
Cliquer pour accéder à ZECO_21-SVTJ2G11.pdf
L’utilisation des transferts de gènes en génie génétique
Applications biotechnologiques
La thérapie génique pour guérir des maladies monogéniques
Un transfert horizontal de gène d’un virus dans l’histoire humaine, c’est possible ?
La syncytine est une protéine produite chez l’Homme dans certains tissus, notamment le placenta.
Les chercheurs pensent que son existence témoigne d’un transfert de gènes par voie virale.
Sujet de bac :
2e_partie_exo_2_nouvelle_caledonie_2017__syncitine
Matrice des similitudes entre la syncytine humaine et celle du virus MSRV
| 1 | 2 | MSRV | |
| Syncytine d’Homo sapiens 1 | 100 | ||
| Syncytine d’Homo sapiens 2 | 23.37 | 100 | |
| Syncytine du Virus MSRV | 87.27 | 22.58 | 100 |
Comparaison réalisée avec le logiciel de comparaison de séquences, Geniegen2: https://www.pedagogie.ac-nice.fr/svt/productions/geniegen2/
À retenir:
Comme l’a découvert Barbara McClintock, les gènes peuvent se déplacer dans le génome d’une cellule. Or, les virus insèrent leur génome dans le génome des cellules qu’ils infectent puis le retire.
Par conséquent, les virus pourraient être de simples vecteurs de gènes entre cellules différentes, ce qui expliquerait que ce soient des parasites intracellulaire obligatoires.
Les transferts de gènes peuvent avoir des effets très importants sur l’évolution des populations et des écosystèmes comme ce fut le cas du placenta humain.
L’endosymbiose : l’association de génomes complémentaires
Travaux pratiques: Montrer l’origine endosymbiotique des mitochondries
https://fr.wikipedia.org/wiki/Lynn_Margulis
Comme l’a suggéré Lynn Margulis, les endosymbioses pourraient être à l’origine des mitochondries et des chloroplastes, organites contenant de l’ADN.
Si ce fut réellement le cas alors ces endosymbioses ont joué un rôle important dans l’évolution des eucaryotes.
Le génome de la cellule (bactérienne) intégré dans une cellule hôte régresse au cours des générations, certains de ses gènes pouvant être transférés dans le noyau de l’hôte.
Sujets de bac:
Cliquer pour accéder à SUJET-SVT-J1.pdf
Conclusion:
Comme l’a dit Kropotkine, l’entre-aide est probablement un facteur d’évolution aussi puissant que la sélection naturelle.
En effet, la vie est apparue il y a 3,5 milliards d’années, alors que la reproduction sexuée n’est apparue que vers un 1 milliard.
Donc pendant plus de 2,5 milliard d’année, seuls les mécanismes d’échanges d’informations ou de mise en commun d’informations via la symbiose existaient.
Alors ces mécanismes n’étaient probablement pas aussi puissants que la sélection naturelle basée sur la reproduction sexuée car les archives géologiques montrent que les espèces se sont beaucoup diversifiées après 1 milliard d’années, mais probablement que ces mécanismes primitifs permettaient de bonnes capacités d’adaptation au milieu.
La particularité des virus
Entrainement
Des insectes résistants au cyanure
Sujets de Bac sur l’endosymbiose (analyse de docs):
L’apicoplaste, une cible thérapeutique:
Cliquer pour accéder à 22-SVTJ1AS1.pdf
Le ver de Roscoff:
Cliquer pour accéder à SUJET-SVT-J1.pdf
Sujets de bac sur la complexification des génomes (synthèse):
La complexification des génomes
Cliquer pour accéder à 21-SVTJ1AN1.pdf
