transfert horizontal de gènes carte mentale

Comprendre le sujet

Le transfert horizontal de gènes désigne le passage de matériel génétique entre organismes sans reproduction, principalement chez les bactéries. Cette carte mentale présente les trois grands mécanismes (transformation, transduction, conjugaison), leurs rôles dans la diffusion de la résistance aux antibiotiques, les exemples d'évolution comme l'endosymbiose, et les applications en biotechnologie.

Trois mécanismes à distinguer
La transformation repose sur l'absorption directe d'ADN libre par une bactérie dite compétente ; l'ADN intégré peut modifier durablement le phénotype. La transduction fait intervenir un bactériophage qui, lors de la fabrication de nouvelles particules virales, incorpore par erreur de l'ADN bactérien et le délivre à une cellule suivante. La conjugaison, enfin, exige un contact physique entre deux cellules, généralement via un pilus, et le transfert d'un plasmide. Ces trois voies ne s'excluent pas : une même bactérie peut pratiquer plusieurs mécanismes selon son espèce et son environnement.

L'expérience de Griffith
En 1928, Frederick Griffith travaille sur deux souches de Streptococcus pneumoniae : une souche lisse virulente et une souche rugueuse inoffensive. Il observe que des souris meurent après injection de la souche rugueuse vivante mélangée à la souche lisse tuée par la chaleur : quelque chose transforme la souche inoffensive. Ce principe transformant, identifié plus tard comme de l'ADN par Avery, MacLeod et McCarty en 1944, constitue une démonstration historique de la transformation et un jalon de la découverte du support de l'hérédité.

Plasmides et résistance aux antibiotiques
Les plasmides R portent souvent plusieurs gènes de résistance, par exemple à des antibiotiques de familles différentes. Comme un plasmide peut se transmettre par conjugaison entre bactéries d'espèces distinctes, une résistance apparue dans une espèce commensale peut rejoindre une espèce pathogène. Les transposons et les intégrons favorisent en outre le déplacement de ces gènes entre plasmides et chromosome. L'usage intensif d'antibiotiques exerce une pression de sélection qui amplifie ce phénomène, d'où les recommandations d'un usage raisonné de ces médicaments.

Transfert horizontal et évolution
Le transfert horizontal complique la représentation de l'évolution sous forme d'un arbre unique : les génomes bactériens mêlent des gènes hérités verticalement et d'autres acquis latéralement, ce qui rend certaines reconstructions phylogénétiques délicates. À grande échelle, l'endosymbiose, à l'origine supposée des mitochondries et des chloroplastes, a transféré de nombreux gènes de bactéries ancestrales vers le génome des cellules eucaryotes. Le transfert horizontal apparaît ainsi comme un moteur d'innovation génétique, surtout chez les procaryotes.