Chapitre 2

La complexification des génomes

I) Les transferts horizontaux d'ADN entre bactéries

Les bactéries possèdent une capacité unique à intégrer de l'ADN exogène (provenant de l'environnement) et à l'exprimer dans leur propre génome. Ce phénomène est rendu possible par l'universalité de la molécule d'ADN, ce qui permet des échanges génétiques sans reproduction sexuée, appelés transferts génétiques horizontaux. Ces transferts s'opposent aux transferts génétiques verticaux, qui se font lors de la reproduction (division cellulaire).

Trois mécanismes principaux de transferts horizontaux :

- La transformation : absorption d'ADN libre présent dans l'environnement.

- La transduction : transfert d'ADN via un bactériophage (virus infectant les bactéries) qui intègre des fragments d'ADN d'une bactérie donneuse.

- La conjugaison : transfert direct d'ADN entre deux bactéries par l'intermédiaire d'un pont cytoplasmique (pilus).

Ces mécanismes permettent aux bactéries d'acquérir rapidement des plasmides, des petites molécules d'ADN circulaire indépendantes du chromosome bactérien, souvent porteuses de gènes d'intérêt comme ceux conférant une résistance aux antibiotiques. Ce phénomène a des conséquences évolutives importantes, en favorisant une diversité génétique accrue au sein des populations bactériennes.

Conséquences évolutives :

- Ces échanges horizontaux jouent un rôle crucial dans l'adaptation rapide des bactéries, notamment pour la résistance aux antibiotiques.

- Les transferts horizontaux sont également exploités en biotechnologie, par exemple pour créer des organismes génétiquement modifiés (OGM) en intégrant des gènes d'intérêt dans des cellules cibles.

II) L'importance des transferts horizontaux dans l'histoire de la vie

Les transferts horizontaux ne se limitent pas aux bactéries. Ils ont également joué un rôle dans l'évolution d'autres groupes d'organismes, y compris les animaux. En comparant les séquences de protéines ou d'ADN entre espèces, on peut détecter des signatures de transferts horizontaux. Ces transferts ont permis d'intégrer des gènes hérités d'autres organismes, ce qui a contribué à la diversité génétique et à l'adaptation des espèces.

- Par exemple, certains caractères chez les pucerons sont hérités par transfert horizontal.

- Ces transferts ont pu procurer des avantages sélectifs tels qu'une meilleure résistance aux environnements changeants.

III) Les endosymbioses chez les eucaryotes

L'endosymbiose est un autre processus clé dans la complexification des génomes, principalement chez les eucaryotes. Les mitochondries (responsables de la respiration cellulaire) et les chloroplastes (impliqués dans la photosynthèse) proviennent d'une relation symbiotique ancienne entre une cellule hôte eucaryote et une bactérie endosymbiotique.

Preuves et implications :

- La comparaison des génomes mitochondriaux et chloroplastiques avec ceux de certaines bactéries modernes (protéobactéries pour les mitochondries et cyanobactéries pour les chloroplastes) soutient l'idée que ces organites ont une origine bactérienne.

- L'endosymbiose a permis aux cellules eucaryotes d'acquérir des capacités métaboliques complexes, jouant ainsi un rôle majeur dans leur évolution.