A- Mise en évidence d'un transfert horizontal de gènes.
Cf expérience de Griffith.
Griffith montra qu'il existe un principe transformant pouvant passer d'une population de bactéries virulente à une autre non virulente et qui à son tour devient virulente. L'étape suivante consistait à identifier le support moléculaire responsable de cette transformation.
Cf expériences de Avery, McLeod et McCarty.
Ils ont montré parmi différentes molécules, que seul l'ADN était responsable de cette propriété transformante. L'autre enseignement est que les bactéries sont capables de s'échanger de l'ADN avec leur milieu.
B- Mécanismes de transferts horizontaux de gènes.
1- Les transferts horizontaux reposent sur l'universalité de la molécule d'ADN.
L'ADN est le support de l'information génétique. Elle présente la même structure et le même codage de l'information chez tous les êtres vivants. Grâce à l'universalité de l'ADN et à l'unicité de sa structure dans le monde vivant, des échanges génétiques peuvent se produire entre organismes non nécessairement apparentés (transgenèses).
2- Divers mécanismes de transferts horizontaux.
Les gènes assimilés par les organismes leur confèrent de nouveaux phénotypes. Chez les bactéries d'espèces différentes, on peut distinguer trois mécanismes principaux :
- La transformation bactérienne : De l'ADN est en permanence libéré dans l'environnement à la suite de destruction de cellules. Dans certaines conditions, de l'ADN libre peut être intégré par les cellules avec lequel il entre en contact. Il s'agit d'un transfert passif d'ADN d'une bactérie donatrice morte à une bactérie réceptrice. Le transfert est partiel.
- La conjugaison bactérienne : En plus de leur chromosome, les bactéries possèdent de petites molécules d'ADN circulaire, les plasmides. Ils sont transmissibles d'une bactérie à une autre. Un pont cytoplasmique se crée entre les deux bactéries tandis qu'un plasmide a été répliqué. La copie du plasmide passe par le pont. Il s'agit du principal facteur d'évolution des bactéries.
- La transduction : Transfert d'ADN bactérien partiel en utilisant comme vecteur un virus bactérien qu'on appelle bactériophage. Il se fixe à une bactérie et amorce son cycle de reproduction en injectant son ADN dans la cellule. Cet ADN peut être intégré et rester dans le génome de la cellule hôte. A l'inverse, un peu de l'ADN de la cellule hôte peut être incorporé à l'ADN viral et être alors transporté jusqu'à de nouvelles cellules.
C- Impact en termes de santé humaine.
1- Antibiorésistance.
Les transferts horizontaux de gènes sont très fréquents entre bactéries. Des bactéries pathogènes de plus en plus nombreuses acquièrent des propriétés de résistance aux antibiotiques.
Exemple du staphylocoque doré : Le staphylocoque doré est responsable des maladies nosocomiales. Lorsque la barrière cutanée est rompue, une bactérie cutanée peut alors se développer au niveau de la lésion et provoquer une infection dont le degré de gravité dépendra de la souche bactérienne à l'origine de l'infection ainsi que la rapidité de traitement et l'état de santé général du patient.
Certaines de ces bactéries ont acquis une résistance à de multiples antibiotiques. Cette résistance est notamment acquise à cause du phénomène de conjugaison.
Certaines bactéries sont naturellement porteuses d'un gène leur conférent une résistance à un antibiotique. Alors, certaines bactéries ont acquis par transfert une multi-résistance aux antibiotiques.
2- Production de molécules thérapeutiques.
Notre connaissance de ces transferts nous permet de mieux maîtriser la production de médicaments. On parle de gènes d'intérêts qui sont transférés dans des cultures de bactéries ou de levures. Ces organismes produisent alors des molécules ayant un intérêt pharmaceutique.
D- L'importance des transferts génétiques horizontaux dans l'histoire de la Vie.
La comparaison de séquences d'ADN d'espèces différentes permet de construire des arbres phylogénétiques : en effet des similitudes génétiques traduisent généralement un héritage commun plus ou moins récent.
Mais il arrive qu'il y ait une similitude étonnante pour un gène particulier entre des espèces éloignées : c'est un transfert horizontal.
Ces transferts ont des effets importants sur l'évolution des populations et des écosystèmes (enrichir le génome + avantage évolutif).
Les espèces vivant dans un même écosystème échangent non seulement des nutriments et des signaux chimiques, mais également de l'ADN. Ce processus de transfert horizontal joue un rôle fondamental dans la diversification et l'enrichissement du patrimoine génétique des espèces.
