Répondre aux questions suivantes qui permettront d'expliquer comment la connaissance des mécanismes des transferts horizontaux permet des applications biotechnologiques.
Qu'est-ce qu'un transfert horizontal de gène ?
Le transfert horizontal de gène est un mécanisme qui n'intervient pas lors de la reproduction sexuée (méiose, puis fécondation) ni lors de la reproduction clonale (division cellulaire conforme). Il intervient donc entre deux individus non apparentés.
Vrai ou faux ? Les transferts horizontaux n'interviennent que chez les bactéries.
Faux. Des transferts horizontaux s'effectuent dans tous les domaines du vivant, chez les bactéries comme chez les eucaryotes. Certaines bactéries infectant les plantes (exemple : Agrobacterium tumefasciens) sont même capables d'intégrer un plasmide à l'intérieur du noyau de cellules végétales : il existe donc des transferts horizontaux bactéries-eucaryotes.
Qu'est-ce que la conjugaison bactérienne ?
Qu'est-ce que la transformation bactérienne ?
La transformation bactérienne repose sur l'incorporation d'ADN libre présent dans le milieu au sein du génome d'une bactérie. Cet ADN peut provenir de cellules mortes ayant libéré leur contenu cellulaire dans l'environnement. Des fragments sont alors importés dans le cytoplasme des bactéries et intégrés au sein de leur propre chromosome.
Qu'est-ce que la transduction ?
La transduction est un mécanisme de transfert horizontal de gènes qui passe par l'action de virus. Au fur et à mesure de l'infection de bactéries successives, des gènes de ces bactéries infectées peuvent se retrouver incorporés dans le génome du virus, puis être intégrés dans le génome des bactéries suivantes. Le virus sert alors de navette génétique.
Est-il possible pour les chercheurs de décider quels gènes seront transmis durant un transfert horizontal ?
La compréhension des mécanismes de transferts horizontaux permet la mise en place de protocoles expérimentaux permettant de facilement introduire des gènes dans les cellules, notamment pour les bactéries. Ces méthodes sont utilisées en biotechnologies pour produire des organismes génétiquement modifiés, les OGM.
Les transferts horizontaux de gènes permettent l'acquisition de nouveaux gènes, par le transfert de matériel génétique entre deux individus non apparentés. Chez les bactéries, trois grands mécanismes sont majoritairement impliqués : la conjugaison, la transformation et la transduction.
Dans la nature, les gènes transférés sont le plus souvent aléatoires. Cependant, la compréhension des mécanismes moléculaires à l'origine de ces transferts horizontaux permet aux biologistes de facilement introduire des gènes d'intérêt dans les organismes de leur choix. Ainsi, il est possible de construire en laboratoire un plasmide contenant un ou plusieurs gènes « utiles », de l'introduire dans des bactéries d'une espèce par transformation, puis de transférer le plasmide dans une espèce bactérienne différente par conjugaison de manière à ce que ces dernières bactéries expriment ces nouveaux gènes.
Les biotechnologies disposent désormais d'un panel d'outils complet permettant de faire produire en grande quantité à des bactéries des hormones comme l'insuline, des enzymes utilisées dans l'industrie ou en médecine, ou d'étudier facilement la fonction de certains gènes inconnus. Les mécanismes de transferts horizontaux ont une place centrale dans la production d'OGM dans le monde de la recherche, à la fois à des fins alimentaires (résistance aux pesticides, aux ravageurs ou adaptations à de nouvelles conditions climatiques) et médicales (vaccination, étude de maladies sur des modèles animaux, etc.).