Svt chapitre 1.3

• Transferts horizontaux


  Transferts de matériel génétique en dehors de toute filiation entre individus, de la même espèce ou non

  
• Chez les bactéries, le transfert horizontal d'informations d'une bactérie à une autre bactérie est très fréquent

  
• Conjugaison bactérienne


  1. Transfert de matériel génétique entre une bactérie donneuse et une bactérie receveuse

  2. Bactérie donneuse caractérisée par sa capacité à transmettre un état héréditaire conféré par un facteur de fertilité (facteur F)

  3. Bactérie receveuse devient F+ après le transfert

  
• Plasmides


  Petits fragments d'ADN circulaires présents dans la cellule bactérienne et indépendants du génome bactérien

  
• La conjugaison bactérienne peut s'opérer entre deux bactéries n'appartenant pas à la même espèce

  
• Transduction bactérienne


  1. Transfert de matériel génétique par l'intermédiaire de bactériophages ou phages

  2. Phages tempérés peuvent s'intégrer dans le chromosome bactérien et se répliquer avec lui (bactérie lysogène)

  3. Lors de la libération du prophage, il peut emporter avec lui plusieurs gènes bactériens

  
• État de compétence naturelle

  Perméabilité membranaire et possibilité pour l'ADN de se retrouver dans le cytoplasme de la bactérie receveuse, acquis à un moment particulier du cycle de croissance de certaines bactéries

  
• Transformation bactérienne


  1. Échange d'ADN nu d'une cellule donneuse (morte) à une cellule receveuse mise dans un état de compétence naturelle

  2. Intégration de l'ADN donneur dans le génome du receveur par recombinaison homologue

  
• Les mécanismes de transferts horizontaux sont des facteurs contribuant à l'augmentation de diversité génétique au sein des populations bactériennes

  
• La compréhension de ces mécanismes permet aux chercheur·se·s de développer de nouveaux outils répondant à des problématiques agronomiques ou médicales
• Transferts horizontaux en biotechnologie

  Principe de transférer dans une cellule d'un organisme (receveur) un ou plusieurs gènes prélevés d'un autre organisme vivant (donneur), y compris ceux qui ne sont pas de la même espèce que l'hôte

  
• Cette compatibilité est possible grâce à l'universalité du code génétique entre les espèces vivantes
• Application médicale des transferts horizontaux

  1. Reconnaissance du gène d'intérêt

  2. Isolement du gène à l'aide d'enzymes

  3. Insertion du gène dans une construction vectorielle (plasmide)

  4. Transfert de la construction dans une bactérie (transformation bactérienne)

  
• L'une des applications en santé humaine est la production d'insuline humaine en bactérie
• Transformation bactérienne


  1. Gène de sélection (généralement un gène de résistance à un antibiotique)

  2. Culture dans un milieu gélosé contenant cet antibiotique

  3. Bactéries n'ayant pas intégré le plasmide sont sensibles et meurent

  4. Bactéries ayant intégré la construction se développent

  
• Insuline humaine produite en bactérie

  Permet de produire des quantités considérables de molécules avec un moindre coût et des rendements élevés
• Enzymes de restriction


  • Capacité de couper spécifiquement les régions encadrant le gène d'intérêt
• Clonage de gène


  1. Gène inséré dans une construction vectorielle (plasmide)

  2. Transfert du plasmide dans une bactérie où le gène se multiplie

  
• Transfert de gène


  Gène transféré dans la cellule de l'organisme receveur à l'aide d'une micro-seringue, ou par voie biologique ou chimique

  
• Vérification de l'intégration et de l'expression du gène

  1. Dosage de la quantité d'ARNm par qRT-PCR

  2. Vérification de la production de la protéine par Western Blot

  
• Bactéries utilisées pour les transformations

  Escherichia coli

  
• Agrobacterium tumefaciens


  Bactérie capable de transférer de l'ADN dans les cellules végétales

  
• Agrobacterium tumefaciens entraîne le développement de la gale du collet chez les végétaux

  
• Utilisation d'Agrobacterium tumefaciens pour la transformation génétique des végétaux


  1. Sélection du plasmide Ti impliqué dans le transfert

  2. Élimination des facteurs de virulence

  3. Insertion du gène d'intérêt dans le plasmide modifié

  
• Objectifs de l'application du génie génétique dans les cultures

  • Variétés de plantes avec des rendements de production plus élevés
  • Variétés résistantes à des maladies ou des parasites
  • Variétés présentant des composantes nouvelles

  
• L'élaboration d'OGM peut poser des problèmes de santé publique
• Transferts horizontaux


  Mécanismes de complexification du génome et de diversification des espèces

  
• Des similitudes génétiques peuvent provenir d'un transfert horizontal de gènes et ne correspondent pas à une filiation entre les espèces

  
• Réseau phylogénétique


  Graphes permettant de visualiser les interactions liées à l'évolution entre des espèces ou des organismes, caractérisant les événements d'hybridations, de transferts horizontaux ou de recombinaisons génétiques

  
• Entre 8 et 10% des séquences génétiques humaines sont d'origines virales
• Procaryotes et eucaryotes


  Deux grands groupes du monde vivant, les procaryotes étant les premiers êtres vivants
• Théorie endosymbiotique


  Théorie expliquant la mise en place des mitochondries dans les cellules animales et des chloroplastes chez les cellules végétales

  
• Endosymbiose primaire


  1. Absorption d'une bactérie aérobie par une cellule eucaryote primitive il y a environ 2 milliards d'années

  2. Développement d'une relation symbiotique et formation de la mitochondrie

  
• Endosymbiose secondaire


  1. Absorption d'une cellule eucaryote autotrophe par une cellule eucaryote hétérotrophe

  2. Internalisation d'une cyanobactérie et formation des chloroplastes

  
• L'évolution repose sur des mécanismes complexes de modifications du génome, notamment par les transferts horizontaux
• La diversification des espèces peut également reposer sur l'acquisition de nouveaux comportements, contribuant à l'essor de la notion de phénotype étendu