CHAPITRE 2 : LA DIVERSIFICATION DES ÊTRES VIVANTS
La méiose et la fécondation permettent de former de nouvelles combinaisons d’allèles, en mélangeant les allèles parentaux ors des brassages. (Chapitre 1) . Elles créent donc de la nouveauté en associant différemment des allèles déjà existant. Cependant, elles ne permettent pas d’expliquer l’apparition de nouveaux caractères.
Nous allons nous intéresser à l’apparition de nouveaux caractères, ce qui aboutit a une diversification des êtres vivants.
Comment apparaissent les nouveaux caractères ?
I- – La diversification d’origine génétique (= diversification des génomes)
A – L’acquisition de nouveaux allèles par mutation génétique
Cette partie n’est pas explicitement au programme de Terminale, c’est un petit rappel de vos années précédentes
Rappels sur les mutations génétiques
Les nouveaux allèles apparaissent par des mutations génétiques, qui sont des modifications aléatoires de la séquence des nucléotides. Ces mutations font apparaitre des nouveaux caractères de manière ponctuelle.
B- Dismigration et aneuploïdies
TP Anomalies de méiose + ECE blanc associé
Au cours de la méiose certaines anomalies peuvent survenir :
– Une migration anormale des chromosomes lors de l’anaphase 1 : 2 homologues se retrouvent dans la même cellule au lieu d’être séparés
– Une migration anormale des chromatides lors de l’anaphase 2 : les 2 chromatides d’un chromosome double restent dans la même cellule au lieu d’être séparées
Dans ces deux cas, la méiose aboutit à des gamètes ayant un nombre anormal de chromosome et donc à une aneuploïdie (= nombre de chromosomes anormal dans le caryotype exemple : trisomie ou monosomie) après la fécondation.
Ces anomalies de méiose sont souvent à l’origine de maladies génétique chez l’homme.
Chez les végétaux (et certains animaux) des anomalies de méiose peuvent aboutir à des polyploïdisations, c’est à dire à une multiplication du nombre de chromosome de chacune des paires. Ces polyploïdisations aboutissent parfois à des modifications importantes de l’espèce qui peuvent être sélectionnées par l’homme.
C’est par exemple le cas des bananes, dont la triploïdisation (3 chromosomes/paire) a abouti à une augmentation de la taille et de la saveur, ou des huitres, dont la triploïdisation a amélioré la qualité gustative en faisant régresser les organes sexuels responsables du coté « laiteux »
C- Crossing-over inégal et diversification par apparition de famille multigénique.
Un autre évènement peut, lors de la méiose, diversifier le génome : Le crossing-over inégal.
C’est un crossing-over au cours duquel un des deux chromosomes homologue cède une portion de chromatide à l’autre.
En effet, il arrive parfois que lors de l’appariement des chromosomes homologues en prophase I, la dissociation des chromatides au niveau des chiasma se fasse mal. Dans ce cas, un des deux chromosomes conserve sa portion de chromatide et récupère également celle de l’autre homologue.
Schéma d’un CO inégal
Cela aboutit à la duplication (=copie) des gènes situés sur la portion de chromatide « volée » sur le chromosome receveur et à sa délétion (= disparition) sur le chromosome donneur.
La copie du gène créée est alors indépendante de la version initiale. Les deux copies subissent leur propre évolution, par mutation, duplication et/ou translocation, formant des gènes différents mais qui appartiennent à une même famille multigénique. Ils auront une forte ressemblance.
Cela apporte de nouveaux gènes à une espèce et donc parfois de nouvelles fonctions (ex : la vision en 3 couleurs, due à une duplication par CO inégal d’un gène d’opsine)
Les anomalies de méiose peuvent donc être source de maladies ou d’innovations génétiques.
II- Complexifications des génomes sans reproduction sexuée
A- Transferts horizontaux
En 1928, Frederick Griffith, a montré dans son expérience que les êtres vivants, et en particulier les bactéries, pouvaient intégrer de l’ADN venant d’autres organismes et l’exprimer : ils réalisent des échanges de gènes appelés transferts horizontaux de gènes (à ne pas confondre avec les transferts de gènes verticaux réalisés lors de la reproduction.
Ces transferts horizontaux peuvent se faire entre individus d’espèce différentes : cela est possible car la molécule d’ADN est universelle, donc sa structure est la même chez tous les êtres vivants.
Les transferts horizontaux se font par 3 mécanismes principaux :
- La transformation bactérienne: intégration d’ADN libre dans l’environnement
- La conjugaison bactérienne: échange de plasmide (molécule d’ADN circulaire) entre bactérie après établissement d’un pont cytoplasmique les mettant en contact.
- La transduction : Transfert d’ADN par l’intermédiaire d’un virus.
Les transferts horizontaux de gène ont de nombreuses conséquences :
- Chez les bactéries, il permet une évolution très rapide du génome, et notamment l’acquisition rapide de gènes de résistance aux antibiotiques situés sur les plasmides, ce qui pose un problème de santé publique.
- Ils permettent à des espèces d’acquérir de nouveaux gènes parfois venant d’espèces très éloignées. Ces gènes apportent de nouvelles fonctions et participent donc à l’évolution des espèces (ex : le placenta est hérité d’un virus)
L’utilisation par l’Homme des techniques de transferts de gènes permettent la création d’OGM pour l’alimentation, la santé, la production de molécules thérapeutiques … en insérant des gènes d’intérêts dans d’autres organismes.
B- Endosymbioses
Endo : à l’intérieur de
Symbiose : association de 2 êtres vivants qui s’associent et s’apportent chacun un bénéfice
La symbiose est une association durable à bénéfices réciproques entre organismes d’espèces différentes. Elle peut être poussée à l’extrême avec l’un des partenaires qui vit à l’intérieur des cellules ou des tissus de l’autre. On parle alors d’endosymbiose.
Dans la plupart des cas, les endosymbiotes apportent des avantages nutritionnels à l’organisme hôte et l’organisme hôte procure à l’endosymbiote un milieu stable et protégé.
Il arrive que des transferts de gène s’opèrent entre les partenaires d’endosymbiose, enrichissant alors les génomes de l’hôte et lui apportant de nouvelles fonctions.
Au cours de l’évolution, plusieurs évènements d’endosymbioses ont eu lieu, et ont notamment permis l’acquisition d’organites (chloroplastes, mitochondries) par les cellules eucaryotes :
L’ancêtre des cellules eucaryote a vraisemblablement réalisé une endosymbiose avec des bactéries qui ont ensuite régressé et perdu leur autonomie devenant des organites de la cellule hôte.
Une partie des gènes des bactéries endosymbiotiques ont été transférés au génome de la cellule-hôte, lui conférant de nouvelles fonctions et permettant la diversification de son génome, une autre partie a été conservée dans les organites, qui ont leur propre système génétique et sont donc dit semi-autonomes et une partie a régressé
On trouve de nombreux arguments en faveur de cette endosymbiose (composition des membranes des organites, ribosomes …)
ET TOUJOURS : La très bonne vidéo de révision du cours