Complexification des génomes par transferts horizontaux

Introduction

En plus des mutations et des accidents de méiose qui diversifient les génomes, des échanges de matériel génétique entre êtres vivants, parfois non étroitement apparentés, contribuent à la complexification du génome.

A) Des échanges génétiques par transferts horizontaux favorisant la modification du génome

1 - Définition

Le transfert horizontal de gène, ou transfert latéral, est un processus où un organisme incorpore le matériel génétique d'un autre organisme qui n'est pas son ascendant, en dehors du contexte de la reproduction sexuée. Il s'oppose au transfert « vertical » héréditaire (des parents aux enfants). Ces gènes peuvent transiter entre individus de la même espèce ou d'espèces différentes. Le séquençage des génomes révèle que de nombreux gènes sont issus de transferts horizontaux, souvent via des virus, jouant un rôle évolutif majeur.

2 - Mise en évidence des transferts bactériens horizontaux

Les expériences de Griffith et Avery ont montré que la transformation des bactéries de souche « R » en « S » se fait par l'intégration d'un fragment d'ADN de bactéries « S » dans leur génome. Entre bactéries, ces transferts horizontaux se produisent par divers mécanismes : la conjugaison bactérienne et la transmission par des virus agissant comme vecteurs de gènes.

Ces expériences révèlent que ces transferts sont possibles grâce à l'universalité de l'ADN et l'unicité de sa structure dans le monde vivant. Lorsque des bactéries sont détruites, elles libèrent de l'ADN dans le milieu. Dans certaines conditions, ces fragments d'ADN, contenant un ou plusieurs gènes, peuvent être intégrés aux génomes d'autres bactéries. Ce mécanisme est appelé la transformation.

La transformation correspond à la modification du génotype bactérien par absorption d'un fragment d'ADN présent dans le milieu. Ce mécanisme est crucial dans le monde bactérien, et de nombreuses bactéries possèdent des protéines spécialisées à leur surface pour l'absorption de l'ADN.

3 - Transferts viraux horizontaux, moteurs de l'évolution

Le séquençage des génomes et la comparaison des séquences de gènes avec l'ADN viral montrent que l'ADN humain contient environ 8 à 10% d'ADN d'origine virale, et jusqu'à 50% chez le maïs. Encore une fois, ces transferts horizontaux sont rendus possibles par l'universalité de l'ADN et l'unicité de sa structure entre organismes non nécessairement apparentés.

Les virus parasitent les cellules en intégrant leur génome dans celui de la cellule hôte. Un virus est une enveloppe de protéines virales contenant une information génétique sous forme d'ADN (Adénovirus) ou d'ARN (rétrovirus).