Transfert Horizontal de Gènes

Bonjour à tous!

J'ouvre ce topic pour partaer un phénomène fascinant plus ou moins bien connu depuis déjà un moment chez les spécialistes mais nettement moins parmi le grand publique à savoir les transferts horizontaux de gènes.

Le transfert horizontal de gènes (ou HGT pour Horizontal Gene Tranfer en anglais), est un processus dans lequel un organisme intègre du matériel génétique provenant d'un autre organisme sans en être le descendant. Par opposition, le transfert vertical se produit lorsque l'organisme reçoit du matériel génétique à partir de son ancêtre. La plupart des recherches en matière de génétique ont mis l'accent sur le transfert vertical, mais les recherches récentes montrent que le transfert horizontal de gènes est un phénomène significatif. Une grande partie du génie génétique consiste à effectuer un transfert horizontal artificiel de gènes.

Transfert horizontal de gènes

Exemple de transfert horizontal de gène à savoir une bactérie transmettant l'ADN de son plasmise à une cellule végétale

Les transferts horizontaux de gènes sont relativement fréquents chez les bactéries, ces dernières acquiérant ainsi rapidement de nouvelles caractéristiques y compris des résistances aux antibiotiques. si pareils transferts semble raisonnable entre organismes unicellulaires nous pouvons voir comme le montre le schéma ci-dessus que les bactéries peuvent également transmettre leur ADN à des organismes multicelullaires complexes comme les plantes. Pire les transferts horizontaux de gènes existent même entre les organismes multicellulaires.

Un bon exemple de transfert horizontal de gène est la limace nommée Elysia chlorotica une limace capable de photosynthèse!

Elysia chlorotica est une limace se nourissant d'un algue verte nommée Vaucheria litorea. Cette algue verte est bien évidemment un organisme végétale disposant de Chloroplastes lui permettant de s'adonner à la photosynthèse. Or la limace Elysia chlorotica en se nourissant de ces algues verte, «vole» les chloroplastes de cette dernière, et peut donc s'en servir pour elle-même pratiquer la photosynthèse. En gros la limace utilise à son compte les chloroplaste qu'elle ingère pour pratiquer la photosynthèse cela permettant à la limace de survivre des mois sans se nourrir grace aux nutriments qu'elle produit elle-même par photosynthèse.

Mais il y a un problème. Puisque l'ADN chloroplastique (donc l'ADN que contient les chloroplastes) code seulement 10 % des protéines nécessaires à une photosynthèse fonctionnelle, les plantes comme les algues disposent naturellement des gènes nécessaires pour assurer les protéine nécessaire au bon fonctionnement des chloroplaste, mais donc qu'en est-il des limaces en question. Les limaces ne sont pas des plantes et ne devraient donc logiquement pas être capables d'utiliser ainsi les chloroplastes. Pourtant elles le font!

En analysant le génome de la limace Elysia chlorotica, les chercheurs ont découvert que celle-ci possédait un gène nommé psbO, ce gène étant un gène issu de l'algue verte dont se nourri Elysia chlorotica! Cela signifie donc que la limace Elysia chlorotica s'est vu transmettre un gène de l'algue verte dont elle se nourrie, ce gène fait donc à présent partie de l'ADN Elysia chlorotica et permet à cette dernière de pratiquer la photosynthèse avec les chloroplastes qu'elle acquière en se nourissant là encore de ces mêmes algues vertes! Ce cas est illustratif car montrant comment les transfert horizontaux de gènes peuvent mener à des innovations des plus intéressantes voir même insolite chez les êtres vivants!

La limace Elysia chlorotica

Rumpho ME, Worful JM, Lee J and al (2008), Horizontal gene transfer of the algal nuclear gene psbO to the photosynthetic sea slugElysia chlorotica, Proceedings of the National Academy of Sciences

Ainsi donc les gènes peuvent sauter d'une espèce à l'autre, voir même d'espèce très éloignées les unes des autres. Le rôle des transferts horizontaux de gènes ont donc une grand importance dans l'adaptation et l'évolution des êtres vivants.

Ces découvertes sont non seulement des faits très intéressants pour notre connaissance du vivant, mais aussi de précieux outils pour la biologie! C'est ça que j'aime dans les sciences.

PS: hmmm... faudrait que je fasse gaffe, je suis sensé être répugné par la biologie végétale moi.

J'imagine qu'il s'agit également d'un phénomène similaire, quand un virus qui infecte une cellule et fait une transcriptase inverse, fabriquant ainsi un brin d'ADN à partir de son ARN, cet ADN se fixant alors dans l'ADN de la cellule infectée située dans le noyau ? Lors de la synthèse des protéines, ce ne sont plus les protéines habituelles qui sont générées mais ... des virus.

Exactement, et c'est d'ailleurs pour ça que les thérapies géniques basées sur des virus sont prometteuses, à condition de maitriser suffisamment ces outils, leurs implications possibles et les cas dans lesquels on peut s'en servir.

Il faudrait éviter de revoir des "miraculés" par la science et l'utilisation des vecteurs lentiviraux par exemple développer des tumeurs du fait du traitement alors que nous sommes capables de modeler quasiment à volonté ces particules.

J'imagine qu'il s'agit également d'un phénomène similaire, quand un virus qui infecte une cellule et fait une transcriptase inverse, fabriquant ainsi un brin d'ADN à partir de son ARN, cet ADN se fixant alors dans l'ADN de la cellule infectée située dans le noyau ? Lors de la synthèse des protéines, ce ne sont plus les protéines habituelles qui sont générées mais ... des virus.

Oui le phénomène est similaire bien que les transferts horizontaux de gènes peuvent se faire via des mécanismes différents dans les détails (transferts de protéines ou même directement d'ADN et/ou d'ARN bien que passant également par certains virus).

Mais l'exemple des rétrivorus est parlant sachant qu'environ 8% du génome humain est composé de séquences d'ADN issu des transcriptase inverse de l'ARN des rétrovirus on appelle ces séquences d'origine virales des Rétrovirus Endogènes (en anglais Endogenous Retrovirus ou ERVs. Mieux encore certaines séquences d'ERVs ont été coopté et participe à l'élaboration et/ou bon fonctionnement du placenta chez les mammifères placentaires. D'autres ERVs sont en revanche nuisibles car étant responsable de certaines prédisposition fâcheuses comme des prédispositions à certains cancers.

Voilà qui donne une toute autre image des êtres vivants dont nous faisons partie et de leur évolution.

Exactement, et c'est d'ailleurs pour ça que les thérapies géniques basées sur des virus sont prometteuses, à condition de maitriser suffisamment ces outils, leurs implications possibles et les cas dans lesquels on peut s'en servir.

Il faudrait éviter de revoir des "miraculés" par la science et l'utilisation des vecteurs lentiviraux par exemple développer des tumeurs du fait du traitement alors que nous sommes capables de modeler quasiment à volonté ces particules.

C'est un problème potentiel en effet mais j'entrevois pas là des problème pratiques déjà importants, notamment la capacité d'injections de virus modifiés à inséré dans suffisamment de cellules les séquences désirés et de les insérer aux bons endroits du génome. Grosse difficulté mais donc j'ignore où l'on est bien qu'il me semble que l'on soit hélas encore loin d'avoir des applications pratiques avec traitement de maladies génétiques via les rétrovirus endogènes.

Voilà qui donne une toute autre image des êtres vivants dont nous faisons partie et de leur évolution.

A ce sujet je crois qu'à la question ''le virus, être vivant ou non ?'' la réponse n'est toujours pas tranchée

Oui enfin que les virus soient des êtres vivants ou non l'important ici est que notre vision des êtres vivants véritables s'en trouve quelque peu modifié sachant qu'une partie du génome qui les constitue est d'origine viral.

D'ailleurs en fouillant la littérature spécialisée on trouve bon nombre d'études faisant référence aux transferts horizontaux de gènes dans la nature. C'est le cas par exemple de certains pucerons qui doivent leur coloration à l'intégration de gène fongiques dans leur génome, bref les pucerons se sont vu transmettre des gènes de champignons c'est génial!

Un polymorphisme en matière de coloration dont l'origine est à chercher dans le transfert de gènes de champignons dans le génome des pucerons.

D'ailleurs les transfert honrizontaux de gènes semblent même assez fréquents chez les champignons!

Dendogramme incluant les différents transferts horizontaux de gènes ayant eu lieu au sein de certaines lignées de champignons.

C'est génial n'est-il pas? On peut supputer découvrir bien d'autres exemples de ce type dans la nature!

Références:

Nancy A. Moran1 and Tyler Jarvik (2010), Lateral Transfer of Genes from Fungi Underlies Carotenoid Production in Aphids, Science

Thomas A. Richards (2011), Genome Evolution: Horizontal Movements in the Fungi, Current Biology

Jason C. Slot and Antonis Rokas (2011), Horizontal transfer of a large and highly toxic secondary metabolic gene cluster between fungi, Current. Biology

C'est génial n'est-il pas?

A fond

C'est un problème potentiel en effet mais j'entrevois pas là des problème pratiques déjà importants, notamment la capacité d'injections de virus modifiés à inséré dans suffisamment de cellules les séquences désirés et de les insérer aux bons endroits du génome. Grosse difficulté mais donc j'ignore où l'on est bien qu'il me semble que l'on soit hélas encore loin d'avoir des applications pratiques avec traitement de maladies génétiques via les rétrovirus endogènes.

C'est oublié un peu vite toutes les cellules issues des cellules souches hématopoïétiques! J'avoues que je ne suis pas non plus très au fait des traitements actuels et en cours de recherche basés sur ce type de thérapie génique, mais ça m'étonnerait bien que pour les déficits immunitaires primitifs, certaines maladies auto-immunes ou des cancers liés à des défauts immuns cette piste soit inutile.

Le problème de la propagation ne se pose pas tellement dans le cas de cellules qui savent encore se multiplier et se différencier par elles-même je pense.

Mmmh je pense qu'on séloigne quelque peu du sujet.

Toujours est-il qu'encore une fois je ne nie pas les progrès dans ce domaine mais je reste dubitatifs vis-à-vis de ces derniers et des affirmations quelque peu sensationnalistes que j'ai pu entendre à leur sujet c'est tout mais bon comme on dit qui vivra verra!