transfert horizontaux et endosymbioses

Spé SVT Terminale Génétique et évolution Mme Fremery

Quels sont, au delà des mutations et brassages génétiques liés à la reproduction sexuée, les modalités de diversification du vivant ?

Chapitre 2 : transferts horizontaux de gènes et endosymbioses

I. Les transferts horizontaux de gènes chez les bactéries

IA. Expériences historiques sur les bactéries et mise en évidence des transferts horizontaux de gènes

IB. Transferts horizontaux de gènes chez les bactéries et santé humaine

II. Importance évolutive des transferts horizontaux de gènes

IIA. L’importance des transferts horizontaux dans le vivant

IIB. Transferts de gènes d’origine virale

TP : impacts évolutifs des transferts horizontaux de gènes : exemple de la syncytine

III. Endosymbioses

vidéo du livre

I. Les transferts horizontaux de gènes chez les bactéries

Rappels et définitions

transgenèse

IA. Expériences historiques sur les bactéries et mise en évidence des transferts horizontaux de gènes

document 1 : les 2 souches de bactéries utilisées dans les expériences

document 2 : mise en évidence de la transformation bactérienne par les expériences de Griffith

document 3 : Expérience de Avery, McLeod et McCarty en 1943

document 4 : Processus de transfert de matériel génétique entre bactéries

suite

I. Les transferts horizontaux de gènes chez les bactéries

IB. Transferts horizontaux de gènes chez les bactéries et santé humaine

document 1 : la résistance des bactéries aux antibiotiques

document 2 : évolution de la résistance chez une autre bactérie provoquant des infections nosocomiales

document 3 : antibiorésistance et pratiques humaines

document 4 : applications médicales des transferts de gènes horizontaux

exercice de raisonnement

II. Importance évolutive des transferts horizontaux de gènes

IIA. L’importance des transferts horizontaux dans le vivant

quelques exemples de transferts horizontaux de gènes

documents 1 p 66

documents 2 p 67

IIB. Transferts de gènes d’origine virale

mode d'acquisition des gènes d'origine virale chez un primate

TP : impacts évolutifs des transferts horizontaux de gènes : exemple de la syncytine

document 1 : les 2 souches de bactéries utilisées dans les expériences

document2 : mise en évidence de la transformation bactérienne par les expériences de Griffith

document 3 : Expérience de Avery, McLeod et McCarty en 1943

Document 4 : Processus de transfert de matériel génétique entre bactéries :

L'opération troc de gènes est ouverte !

Para-sexualité

Bactériophages

Document 4 : Processus de transfert de matériel génétique entre bactéries :

document 1 : la résistance des bactéries aux antibiotiques

Processus de transfert de matériel génétique entre bactéries :

Doc 2 : évolution de la résistance chez une autre bactérie provoquant des infections nosocomiales

Doc3 : antibiorésistance et pratiques humaines = doc3 p 67

Doc4 : campagnes d'information sur les antibiotiques

Doc 5 : applications médicales des transferts de gènes horizontaux

exercice de raisonnement

mode d'acquisition des gènes d'origine virale chez un primate

TP : Impacts évolutifs des transferts horizontaux de gènes : exemple de la syncytine

activité1

activité2

Aide phylogénie

activité3

activité1 justifiez l'hypothèse d'une origine virale du gène de la syncyctine

S.O.S

aide : identifiez le rôle de la syncytine dans la mise en place du placenta

activité1 justifiez l'hypothèse d'une origine virale du gène de la syncyctine

aide : identifiez le rôle de la syncytine dans le cycle viral puis comparez à son rôle chez l'homme pour justifier l'hypothèse

S.O.S

activité2 testez l'hypothèse d'une origine virale du gène de la syncyctine à l'aide d'une comparaison de gènes

• prendre le pack syncytine humaine et virale
• comparer les séquences protéiques (action alignement puis afficher tableau comparaison)
• d'après vos connaissances sur le 20% d'identité qui indique une parenté moléculaire, conclure sur la parenté ou non de ces molécules
• puis d'après vos connaissances (relation gène-protéine) proposez une conclusion au problème

activité3 dater le transfert de gène chez la population ancestrale de l'homme

• prendre le pack syncytine2 chez différents primates
• comparer les séquences protéiques (action alignement puis afficher tableau comparaison)
• d'après les résultats et le document suivant, conclure

correction

orang-outan = Pongo babouin est proche du macaque callithrix = ouistiti, singe nouveau monde

III. Les endosymbioses

Une symbiose est une association étroite, maintenue dans le temps, de 2 êtres vivants d’espèces différentes Nous étudions ici les endosymbioses : association intra-cellulaire de 2 organismes. Dans cet ensemble documentaire, nous cherchons à justifier la théorie sur l’origine endosymbiotique des mitochondries et des chloroplaste formulée par Lynn Margulis.

arguments cytologiques

TP chromatographie

parenté moléculaire

comparaison de génomes de chloroplaste et de cyanobactérie

conclusion et schémas

arguments cytologiques 1/2

arguments cytologiques 2/2

résultats de chromatographies

observations au MET

Une plante supérieure, le persil Pr Une algue verte unicellulaire, la chlorelle Ch Une cyanobactérie, la spiruline Sp

Une algue rouge

Résultats de chromatographie

Cet arbre place le génome des mitochondries de maïs proche du génome de ……………………………………….. une bactérie du sol, et le génome des chloroplastes de maïs proche du génome de ………………………………………….. une cyanobactérie (bactérie capable de photosynthèse)

7.01457 mb

3.85376 mb

140,384 bp circular

Problème : Comment expliquer que la taille du génome des chloroplastes soit inférieur à celui des cyanobactéries d'origine ?

On peut considérer le scenario suivant : une α-proteobactérie a été intégrée dans le cytoplasme de l’ancêtre des eucaryotes ; elle est restée entourée d’une membrane (ce qui explique la double membrane des mitochondries) ; elle a perdu une partie de ces gènes au profit du génome nucléaire de la cellule hôte. Elle est alors devenue une mitochondrie, c’est-a-dire un organite gardant quelques caractères bactériens (génome, ribosomes, transcription traduction etc. ;). Un scenario similaire peut être imaginé pour les cellules eucaryotes a l’origine des organismes photosynthétiques : une cyanobactérie a été intégrée dans le cytoplasme de l’ancêtre de ces organismes, elle a garde une seconde membrane, ses caractéristiques bactériennes et perdus de nombreux gènes. Ces cyanobactéries sont devenues des chloroplastes chez les végétaux.

Conclusion Générale : Ce chapitre s’intitule « complexification des génomes : transferts de gènes et endosymbiose » On a vu dans la première partie du cours, l’importance quantitative et évolutive des transferts horizontaux de gènes, puis dans la deuxième partie l’endosymbiose, en prenant l’exemple des endosymbioses à l’origine des mitochondries et chloroplastes. On voit en conclusion, que les deux mécanismes évolutifs peuvent être liés : les endosymbioses se poursuivent de transferts de gènes : des gènes du symbionte sont transférés au génome nucléaire de la cellule hôte. Le symbionte perd ainsi progressivement son autonomie. Exemple clé de l’origine des mitochondries et chloroplastes (impact clé dans l’évolution du vivant), mais il existe d’autres exemples d’endosymbioses prolongées par des transferts de gènes …