Transfert horizontal 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.

Le transfert horizontal de gènes a été décrit pour la première fois en 1959 dans une publication japonaise démontrant l'existence du transfert de la résistance aux antibiotiques entre différentes espèces de bactéries. Cependant cette recherche a été ignoré en occident pendant une dizaine d'année. Michael Syvanen a été parmi les premiers biologistes occidentaux à étudier la fréquence de transfert horizontal de gènes. Syvanen a publié une série d'article sur le transfert horizontal de gènes à partir de 1984 , prédisant que le transfert horizontal de gènes existe, qu'il a une importance biologique réelle, et que c'est un processus qui a façonné l'histoire de l'évolution dès le début de la vie sur terre.

Comme Jain, Rivera et Lake (1999) ont dit: « De plus en plus, les études sur les gènes et les génomes, indiquent que de nombreux transfert horizontaux ont eu lieu entre les procaryotes. » (voir aussi le lac et Rivera, 2007). Le phénomène semble avoir eu une certaine importance pour les eucaryotes unicellulaires également. Comme Bapteste et al. (2005) l'observent, « de nouveaux éléments donnent à penser que le transfert de gènes peut également être un important mécanisme d'évolution chez les protistes ».

Il existe des preuves que les plantes supérieures et les animaux ont également été touchés, et cela a soulevé des préoccupations en matière de sécurité. Toutefois, Richardson et Palmer (2007) indiquent: « Le transfert horizontal de gènes a joué un rôle majeur dans l'évolution bactérienne et est assez courante dans certains eucaryotes unicellulaires. Toutefois, la prévalence et son importance dans l'évolution des eucaryotes pluricellulaires demeurent obscures. »

En raison de l'augmentation d'éléments de preuve suggérant l'importance de ces phénomènes dans l'évolution, des biologistes moléculaires, tels que Peter Gogarten ont décrit le transfert horizontal de gènes comme « Un nouveau paradigme pour la biologie » .

Il convient également de noter que le processus peut être un danger caché du génie génétique, comme il pourrait permettre à un ADN transgénique dangereux(optimisé pour le transfert) de se propager d'une espèce à l'autre.

Le virus, Mimivirus, peut lui-même être infecté par un virus appelé Spoutnik.

Le transfert horizontal de gènes est commun entre bactéries. Ce processus est considéré comme un des facteurs principaux de l'augmentation de la résistance des bactéries aux antibiotiques, une fois la résistance acquise par une cellule, elle peut être transmise entre des bactéries d'espèces différentes et parfois même de genres différents. Il y a trois systèmes principaux d'échange de matériels génétiques chez les bactéries:

• la conjugaison bactérienne
• la transformation des bactéries
• la transduction.

Le transfert horizontal de gènes semble également répandu parmi les archaea .

L'analyse des séquences des génomes disponibles montre qu'un transfert de gènes a lieu entre les génomes chloroplastiques et mitochondriaux et le génome nucléaire. Comme indiqué par la théorie endosymbiotique, les mitochondries et les chloroplastes ont probablement comme origine une bactérie endosymbionte d'un ancêtre de la cellule eucaryote.

Le transfert horizontal de gènes entre bactéries et certains champignons, en particulier la levure Saccharomyces cerevisiae, a été également décrit.

Il existe également des preuves de transfert horizontal de gènes mitochondriaux entre un parasite de la famille des Rafflesiaceae et son hôte, ou encore à partir de chloroplastes d'une plante encore non identifiée vers les mitochondries du haricot.

En 2010, des chercheurs de l'université d'Arizona ont mis en évidence dans le génome du puceron l'existence de gènes transférés à partir de fungi, L'expression de ces gènes permettant la production de caroténoïde chez cette espèce animale.

Le transfert horizontal de gènes est un facteur d'erreur important dans la création d'arbres phylogénétiques .

Le biologiste Johann Peter Gogarten a constaté que « la métaphore originelle d'un arbre, ne correspond plus aux données provenant des récentes analyses de génomes », et que « les biologistes devraient utiliser l'image d'une mosaïque pour décrire les différentes histoires combinées dans un génome unique, et l'image d'un filet pour signifier la multitude d'échanges et d'effets coopératifs qu'a le transfert horizontal sur les microbes ».