Transfert horizontal de gènes

Le transfert horizontal de gènes est le mouvement de matériel génétique entre organismes par un moyen autre que l'héritage de parent à progéniture, un processus qui rend les génomes bactériens remarquablement dynamiques.

Definition

Le transfert horizontal de gènes est l'acquisition de matériel génétique par un organisme à partir d'une source autre que son parent, englobant la transformation, la transduction et la conjugaison chez les procaryotes.

Scope

Ce sujet couvre les trois principaux mécanismes de transfert de gènes procaryotes : la transformation naturelle, dans laquelle les cellules absorbent l'ADN libre ; la transduction, dans laquelle les bactériophages transportent l'ADN entre les cellules ; et la conjugaison, dans laquelle l'ADN passe par contact direct de cellule à cellule. Il aborde également la recombinaison de l'ADN transféré et les conséquences évolutives et appliquées du flux génique parmi les microbes.

Core questions

• Quels sont les principaux mécanismes par lesquels les bactéries échangent de l'ADN ?
• Comment l'ADN transféré est-il incorporé de manière stable dans le génome du receveur ?
• Pourquoi le transfert horizontal de gènes accélère-t-il l'évolution microbienne ?
• Comment le transfert de gènes contribue-t-il à la propagation de la résistance et de la virulence ?

Key concepts

• Transformation naturelle et compétence
• Transduction par les bactériophages
• Conjugaison et le facteur F
• Recombinaison homologue de l'ADN transféré
• Flux génique et évolution microbienne

Key theories

Mécanismes d'échange génétique

Les bactéries acquièrent des gènes par transformation, transduction et conjugaison, trois voies distinctes qui permettent à l'ADN de se déplacer entre les cellules et d'être incorporé par recombinaison, offrant une variation indépendante de l'héritage vertical.

Mechanisms

Lors de la transformation, les cellules compétentes absorbent l'ADN libre de l'environnement et l'intègrent par recombinaison. Lors de la transduction, un bactériophage encapsule l'ADN de l'hôte et le délivre à une nouvelle cellule pendant l'infection. Lors de la conjugaison, une cellule donneuse transfère l'ADN, souvent un plasmide, à un receveur via un appendice spécialisé et un contact direct. Dans chaque cas, l'ADN entrant peut être maintenu sur un plasmide ou recombiné dans le chromosome.

Clinical relevance

Le transfert horizontal de gènes est une voie majeure de dissémination des gènes de résistance aux antibiotiques et de virulence parmi les bactéries, y compris entre différentes espèces, et est également exploité comme outil pour introduire de l'ADN dans les microbes en recherche et en biotechnologie.

History

Les expériences de transformation de Frederick Griffith en 1928 et l'identification ultérieure de l'ADN comme principe transformant, ainsi que la découverte de la conjugaison par Lederberg et Tatum en 1946 et la description de la transduction, ont établi que les bactéries échangent des gènes par plusieurs mécanismes distincts.

Key figures

• Frederick Griffith
• Joshua Lederberg
• Edward Tatum

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

En quoi le transfert horizontal de gènes diffère-t-il de l'héritage normal ?

L'héritage normal, ou vertical, transmet les gènes d'une cellule parentale à sa progéniture pendant la reproduction. Le transfert horizontal de gènes déplace les gènes entre des organismes qui ne sont pas parent et progéniture, de sorte qu'une bactérie peut acquérir de nouveaux gènes de cellules non apparentées.