La complexification des génomes

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Classe(s) : Tle Générale | Thème(s) : La complexification et l’évolution des génomes au sein des populations


Des échanges de gènes ou des associations de génomes peuvent avoir lieu entre différents groupes d’êtres vivants. Ces associations et gènes échangés peuvent se transmettre de manière héréditaire.

I Échanges de gènes entre êtres vivants

Certains gènes peuvent être échangés entre espèces par des mécanismes non reproductifs : ce sont les transferts horizontaux de gènes. Ces échanges sont assurés par des vecteurs (transporteurs) comme les virus ou, s’il s’agit de deux espèces bactériennes, par la formation de ponts entre cytoplasmes.

Exemple : les nématodes, vers microscopiques, sont capables de digérer les parois des cellules végétales grâce à des gènes hérités de bactéries du sol.

Ces transferts peuvent avoir des conséquences importantes sur l’évolution des populations et plus largement des écosystèmes. Ils sont par exemple à l’origine de transferts de gènes de résistances aux antibiotiques entre bactéries, ce qui engendre des problèmes de santé publique humaine.

II Association de génomes par endosymbiose

Les endosymbioses sont des associations durables entre êtres vivants d’espèces différentes. L’un des deux symbiotes se retrouve inclus à l’intérieur de l’autre. Ce type d’association peut finir par devenir héréditaire en se transmettant de génération en génération.

Doc Mécanisme de l’endosymbiose mitochondriale

La bactérie absorbée par la cellule eucaryote est intégrée au cytoplasme. Elle évoluera en mitochondrie, qui présentera les vestiges des deux membranes.

06464_C02_01

C’est le cas des organites de la cellule eucaryote (mitochondries, chloroplastes), qui proviennent probablement d’anciennes associations entre une cellule eucaryote et une cellule procaryote bactérienne. Cette théorie de l’« endosymbiose » repose sur la présence de matériel génétique propre à ces organites. La majeure partie de leur génome a été simplifiée et transférée vers le noyau de la cellule hôte.

Méthode

Comprendre l’origine des chloroplastes

Les chloroplastes sont les organites clés de la photosynthèse réalisée par les organismes végétaux.

À l’aide du document ci-dessous et de vos connaissances, émettre une hypothèse quant à l’origine des chloroplastes dans les cellules végétales.

Doc Chloroplaste d’une cellule végétale (a) et cyanobactérie (b)

Photographies en microscopie électronique à transmission. Le thylakoïde est une structure permettant de capter la lumière utile à la photosynthèse.

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Conseils

Étape 1 Dénombrer les membranes plasmiques délimitant le chloroplaste et la cyanobactérie.

Étape 2 Identifier une structure commune aux chloroplastes et aux cyanobactéries.

Étape 3 Imaginer un scénario expliquant l’origine du chloroplaste des cellules eucaryotes.

Solution

Étape 1 Le chloroplaste est délimité par deux membranes, tandis que la cyanobactérie n’en compte qu’une.

Étape 2 Le thylakoïde est une structure que l’on rencontre à la fois dans la cellule eucaryote végétale et chez les cyanobactéries.

Étape 3 Le chloroplaste et la cyanobactérie présentant des structures communes, il est probable qu’une cyanobactérie ait été phagocytée à l’origine par une cellule eucaryote. La seconde membrane présente autour du chloroplaste serait héritée de la membrane plasmique de la cellule eucaryote ayant phagocyté la cyanobactérie.