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SVTThème1A:GénétiqueetévolutionTermSpéCoursChapitre2:LacomplexificationdesgénomesESTHEREnguised'introduction,unarticlepubliésurleCNRS:"Quandunlézarddevientplacentaire»Ilestco mmunémentadmis quelesmammifèressontpourlaplupartdesplacentaires,àquelquesexceptionsprèscommel'ornithorynquequipondencoredesoeufs.Cequies tmoinsconnu c'estl'ex istencedequel quesnon-mammifèresquipossèdentu nvéritable placenta,finalementtrèsprochedeceluidesmammifères.C'estlecasd'unlézarddesAndes,leMabuya.Deprécéd entstravauxavaientmontréque chezlesmammifères,laformationdupl acentaes trenduepossibleparlessyncytines ,desgènes d'originerétrovirale"capturés" parnosancêtresetconservésfonctionnelssurdesmillionsd'annéesd'évolution.Danslapré senteétudepubliéedansles PNAS,l'équipede recherchecoordonnéeparThie rryHeidmann,chercheurCNRSet direct eurdulaboratoire "Physiologieetpathologiemoléculairesdesrétrovirusendogènesetinfectieux»(CNRS/UniversitéParis-Sud)àGust aveRoussy,metenévide ncequelelézardMabuyaaluiaussi"capturé"unesyncytineilyaprèsde25millionsd'années.Cettesyncytineestprochedecellesquel'ontrou vechezles mammifères,etsa capturecoïncideavecl'apparit iondece lézardt rèsparticulier.Cesrésultatsmontrentquecephénomènedecap tureetd'utilisationpar l'hôtedegènes rétrovirauxn'estpasrestreintauxseulsmammifèresetqu'il estunélémentmaje urdanslaf ormationduplacentachezlesvertébré s.Unexempled econvergenceévolutiveentrel'hommeetlelézard!https://insb.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/quand-un-lezard-devient-placentaire+https://www.pnas.org/content/114/51/E10991 Problème:Commentlesgénomess'enrichissentetsecomplexifient(endehorsdesmécanismesdelareproductionsexuée)?I-Lestransfertshorizontauxd'ADNentrelesbactériesè Activité1-Ladigestiondesmakis,unexempledetransferthorizontald'ADNentrebactériesOnappelletransfertsgénétiqueshorizontauxdeséchangesdematérielsgénétiquesendehorsdelareproductionsexuée.Chezlesbactéries,cestransfertssontconnusdepuis1928etlescélèbresexpériencesdeGriffithsurlessouches RetSdespneumocoques(manuelBELIN:doc1 et2 pa ge59).Pourrappel, cesexpériencesontjouéunrôleclédansl'identificationdel'ADNentantquemoléculesporteusesdesinformationsgénétiques.
Lorsdecesexp ériences Griffithet sonéquipeontmontréquedestran sfertsd'informationsgénétiquesseproduisaiententrebactéries.Plustard,AveryetMacLeodmontrerontquecestransfertssefontpardeséchangesd'ADNentrelesbactéries.Onsaitdésormaisqueceséchangesentrebactériespeuventsefaireselonplusieursmodalités:- transformation:intégrationd'ADNprésentdansl'environnement;- transduction:tra nsfertd'ADNparl'inte rmédiaired'unvirus(bactériop hage)emportantdesfragmentsdugénomed'unebactériedonneuseversunebactériereceveuse;- conjugaison:tra nsfertd'ADNentredeux bactériesparl'intermé diaired'un"pilusbactérien»,formant unpontentrelesbactéries;Lestra nsfertshorizontauxsontfréquentsauseindesp opulationsbactériennesetontdeseffetsimportantssurl'évolu tiondecespopulations.Onconnaîtnotammentlerôleimportantdeceséchangesdansl'a cquisitionderésistancesauxantibiotiques chezlesbactéries(manuelBELIN:docs4et5page59).Paraill eurs,lestransfertshorizontauxpeuventêtreutilisésparleshumainsdanslecadredesbiotechnologies.Parexemple, l'insulinehumainenéces sairepourletraitementdudiab èteest produitegrâceàdes bacté riesEscherichiacolitransforméesparintégrationdugènehumaindel'insuline(manuelBELIN:doc6page59).Pourallerplusloin:https://www.medecinesciences.org/en/articles/medsci/pdf/2010/09/medsci20102610p811.pdfhttps://www.franceculture.fr/sciences/e-coli-o104h4-transfert-de-genes-et-etat-de-guerre-bacteriologiquehttps://www.youtube.com/watch?v=GzCLp1KBf4Q&ab_channel=SteveMouldTransition:Nousavonsobse rvél'importanced estra nsfertshorizontauxdanslesp opulationsbactériennes.Onpeutdoncsedemandersidetelsmécanismesexistentdansd'autresgroupesd'êtresvivantsetquelssontleursimpactssurl'évolutiondeespècesconcernées.
II-Lestransfertsgénétiqueshorizontauxaucoursdel'évolutionè Activité-L'origineduplacentaLesscientifiquesontmisenévidencedenombreuxévénementsdetra nsfertsgénétiqueshorizontauxchezl'ensembledesêtresvi vants(animaux,vé gétaux,champignons,virus,...).Pourcelailsontcomparélesgènesetlesprotéineschezdifférentsgroupesd'êtresvivantsafindereco nstituerlaphylogéniedecesgènes.Ons'aperçoitalorsquelesgènes subisse ntdesévènementsévolutifs:dup lications,pertes,transfertshorizontauxentredeuxespèces.Cependant,lesmécanismesévolutifsaffectantlesgènesnesontpastoujoursliésàuneévolutiondesespèces(voirschémaexplicatifdesphylogénies).Pourdonnerquel quesillustrationssurlestransfertshorizontauxdegènes onpeutciter:
- legènedelasyn citinepermettantlamiseenplacedu placenta chezlesmammi fèresplacentaires(etchezlelézar d Mabuya,voirintrodu ction);cegène provient pa rtransferthorizontald'unrétrovirusetcodepourlesprotéinesdel'enveloppedecelui-ci(manuelBELIN:doc1à5page59);- legènepermetta ntlafabricationdesenzymesàl' originede scaroténoïdeschezle Puceronproviendraitd'untransferthorizontaldepuislegénomed'uneplanteverte;- desexemplesdetransfertsdegènesontétémisenévidenceentresdesplantesparasitesetleurshôtes:laplanteparasiteRafflesiaarécupéréungènedesonhôtelalianeTetrasigmaouencorelaplanteparasiteStrigaarécupéréplusieursgènesmitochondriauxdesonhôteleSorgho;Parailleurs,pourétudierlestransfertshorizontauxetl'acquisitiondenouvellesfonctionschezlesplantes"terrestres»,uneéquipedescientifiqueaséquencélegénomed'unemoussePhyscomitrellapatensetamisenévidenceplusde50évènementsdetransfertsdegènesprovenantdebactéries,d'archéesetdechampignons.Chezl'Homme,onestimeque10%denotregénomeestd'originevirale.Certainsdecesnouveauxgènesrécupéréspartransferthorizontalpeuventprocurerunavantagesélectifetêtreconservésdanslesgénomes.Pourallerplusloin:https://www.medecinesciences.org/en/articles/medsci/full_html/2012/09/medsci2012288-9p695/medsci2012288-9p695.htmlhttp://www.cnrs.fr/fr/placenta-chez-les-femelles-masse-musculaire-chez-les-males-le-double-heritage-dun-virushttps://www.youtube.com/watch?v=BiRc2FGh71o&ab_channel=StatedClearly
III-Lesendosymbiosesetlacomplexificationdesgénomesè Activité-L'origineendosymbiotiquedesorganites1) Unedéfinitiondel'endosymbioseLasymbioseestuneassociat iondurab leàbénéficesréciproquesentreorganismesd'espècesdifférentes.Cettea ssociationpeutêt reparticulièrementétroitesil'undespartenairesvitàl'intérieurdescellulesoudestissusdel'autre:onparlealorsd'endosymbiose.Danslaplupartdescas,l'organismeàl'intérieurdescell ulesprocureunavantagenutritionnelàsonhôtetan disquel'hôte procureunmilieuprotégéetstable.Onpeutcitercommeexempled'endosymbioselecasdescorauxquisontconstituésparl'associationd'unpolypeconstru cteur(animal)etd'alguesunicellulaires,leszooxanthelles. Lescorauxs edéveloppentdansdeseauxclairescequipermetlaphotosynthèseparles algues. Parailleurs,onobservelafabricationdemoléculesantioxydantesparl'hôte(polype)quiprotègentdeseffets toxiquesdel'excèsded ioxygènelié àlaphotosynthèse.L'associationdesdeuxorganismesleurpermetunemeilleureadaptationàleurmilieumaiselleimpo sedescontrai ntes(ex:excès dedioxygène).Enrésumé,l'endosymbioseassocieétroitementlesgénomesdesdeuxpartenairesetcontribuedoncàunecomplexificationdesgénomes.2)L'origineendosymbiotiquedesorganitesLesorganitesénergétiquestelsquelesmitochondries(chezleseucaryotes)etleschloroplastes(chezleseucaryot esphotosyn thétiques)sonttransmisd'unegé nérationàl'autreetfontpartieintégrantedelamachineriecellulaire.Leurscaractéristiquesstructuralesetleursgénomesrappellentnéanmoinsceuxdesbactéries.Denombreuxargumentspermettentdoncd'affirmerquecesorganitessontissusd'évènementspassésd'endosymbiose(théorieendosymbiotique).Onconstateparailleursque:- unepartiedugénomemitochondrialetchloroplastiqueaétéintégréaugénomedescelluleshôtes- unepertedegènesredondantsdanslesorganitesCesmécanismesparticipentàlatransformationdel'endosymbioteenorganitepermanent.Pourallerplusloin:https://isyeb.mnhn.fr/sites/isyeb/files/documents/selosse2009biofutur.pdf https://www.college-de-france.fr/media/philippe-sansonetti/UPL5956343278269575180_seminaire_lopez.pdf
Encart-Lesargumentsenfaveurdel'origineendosymbiotiquedesorganitesSource:bioninja.comConclusionLeséchangesentresêtresvivantsd'espècesdifférentessontdonctrèsfréquentaucoursdel'évolutionetpartic ipentàlacomplexification/diversi ficati ondesgé nomes.Lesgénomesdesêtresvivantsactuelsenporten tlesindices...notreADN comporteainsidesmorcea uxd'ADNviral,d'AD Nmitochondrial(doncbactérien),etc.Notrevisiond'unarbreévolutifduvivantsouslaformed'unarbreauxbranchesbiendistinctesetparallèlesdoitdoncêtrepartie llementrevu:desécha ngeshorizonta uxetdesév énementsd'endosymbiosesjouentunrôlemajeurdansl'évolutiondesgénomes.
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