Transferts de gènes et transposons

Alain Lenoir - mis à jour 25-Aoû-2022

Les transferts de gènes entre organismes sont beaucoup plus fréquents que ce que l'on pouvait imaginer ! On les qualifie de transferts horizontaux. Les transposons, fragments de gènes dont le rôle est inconnu, passent ainsi d'une espèce à une autre.

En voici quelques exemples :

• De nombreux transferts existent entre bactéries qui permettent par exemple la résistance aux antibiotiques. Voir par ex Gompel et Prud'Homme 2016. 
• Transferts de gènes entre fourmis et bactéries. Oui, la bactérie Streptomyces clavuligerus qui fabrique des peptides anti-microbiens aurait récupéré les gènes permettant leur synthèse à partir d'hyménoptères dont de nombreuses espèces de fourmis (Ayala-Runao et al 2019) 
• Le gène de synthèse d'un caroténoïde a sauté d'un champignon au puceron du pois (Fukatsu 2010; Moran and Jarvik 2010).
• Les plantes échangent aussi des gènes comme cela a été montré sur des graminées en Australie (Le Monde 2019).
• On a découvert des transferts de gènes entre bactéries et algues rouges unicellulaire eukaryotes Galdieria des sources chaudes et autres habitats très pollués (Rocha, 2013; Schönknecht et al., 2013).
• Le gène de synthèse d'un caroténoïde a sauté d'un champignon au puceron du pois (Fukatsu 2010; Moran and Jarvik 2010).
• Un gène bactérien a sauté sur le génome du scolyte du café, lui permettant de digérer un polysaccharide du café (Phillips, 2012).
• Et même entre des plantes et l'homme : selon une étude chinoise des micro-ARN de riz ont été retrouvés dans le foie humain. Cela signifie que les OGM devraient être mieux étudiés (Etienne, 2012; Le vaux, 2012)
• Une étude du génome de mâles de Bombus terrestris en Gde-Bretagne. Les auteurs ont observé un transfert horizontal de gènes avec des bactéries Wolbachia (Colgan et al 2022).

Transposons :

•  Le génome des fourmis comme Tapinoma erraticum et Aphaenogaster subterranea est envahi par des transposons (Lorite et al. 2002; Lorite et al. 2012).

• Des transposons peuvent passer horizontalement entre des fourmis Azteca (Palomeque et al 2015). Des transferts de gènes mariners Mboumar and Azteca ont été observés chez des poissons d'argent myrmécophiles Atelura formicaria, provenant de leur hôte Formica cunicularia (Sanllorente, Lenoir et al 2015).

• Certains transposons pourraient expliquer la sénescence des vieux ouvriers de termites par leur effet de dégradation de l'ADN (Lucas & Keller 2018).
• Des transposons sont passés d'une punaise Rodnius à des mammifères comme l'opossum, le singe écureuil ou des escargots aquatiques (Gilbert et al. 2010).
• Chez plusieurs espèces d'abeilles sociales, semi-sociales ou solitaires on constate une augmentation d'éléments transposables avec le développement de la socialité (Kapheim et al. 2015).
• Des éléments transposables pourraient favoriser l'adaptation chez les fourmis invasives comme Cardiocondyla obscurior (Schrader et al. 2014).
• Chez plusieurs espèces d'abeilles sociales, semi-sociales ou solitaires on constate une augmentation d'éléments transposables avec le développement de la socialité (Kapheim et al. 2015).

Voir
- Ayala-Ruano, S., D. Santander, E. Tejera, Y. P. Castillo and V. D. Armijos Jaramillo (2019). A putative antimicrobial peptide from Hymenoptera in the megaplasmid pSCL4 of Streptomyces clavuligerus ATCC 27064 reveals a singular case of horizontal gene transfer with potential applications. Ecology and Evolution sous presse. DOI: 10.1002/ece3.4924
- Colgan, T. J., A. N. Arce, R. J. Gill, A. Ramos Rodrigues, A. Kanteh, E. J. Duncan, L. Li, L. Chittka and Y. Wurm (2022). Genomic Signatures of Recent Adaptation in a Wild Bumblebee. Molecular Biology and Evolution 39(2). doi: 10.1093/molbev/msab366.
- Etienne, V. (2012) Aliments. Leurs gènes modifient les nôtres. Science et Vie, 92-97.- Fukatsu, T. (2010). A fungal past to insect color. Science 328: 574-575.
- Fukatsu, T. (2010). A fungal past to insect color. Science 328: 574-575.
- Gilbert, C., S. Schaack, J. K. Pace II, P. J. Brindley and C. Feschotte (2010). A role for host-parasite interactions in the horizontal transfer of transposons across phyla. 464(7293): 1347-1350.
- Gompel, N. and B. Prud'homme (2016). La bactérie qui donnait la nausée aux puces. Le Monde 13 juillet 2016. Pdf
- Kapheim, K. M., H. Pan, C. Li, S. L. Salzberg, D. Puiu, T. Magoc, H. M. Robertson, M. E. Hudson, A. Venkat, B. J. Fischman, et al. (2015). Genomic signatures of evolutionary transitions from solitary to group living. Science 348(6239): 1139-1143. 10.1126/science.aaa4788
- Le Monde (2019). Les plantes échangent des gènes. Le Monde Science et Médecine 20 Février 2019. Pdf
- Le Vaux, A. (2012) OGM et santé : la polémique éclate à nouveau. Courrier International, 46.
- Lorite, P., S. Renault, F. Rouleux-Bonnin, S. Bigot, G. Periquet and T. Palomeque (2002). Genomic organization and transcription of satellite DNA in the ant Aphaenogaster subterranea (Hymenoptera, Formicidae). Genome 45: 609-616.
- Lorite, P., X. Maside, O. Sanllorente, M. Torres, G. Periquet and T. Palomeque (2012). The ant genomes have been invaded by several types of mariner transposable elements. Naturwissenschaften 99(12): 1007-1020. 10.1007/s00114-012-0982-5
- Lucas, E. R. and L. Keller (2018). New explanation for the longevity of social insect reproductives: Transposable element activity. Proceedings of the National Academy of Sciences. 10.1073/pnas.1806014115
- Moran, N. A. and T. Jarvik (2010). Lateral transfer of genes from fungi underlies carotenoid production in aphids. Science 328: 624-627.
- Palomeque, T., O. Sanllorente, X. Maside, J. Vela, P. Mora, M. I. Torres, G. Periquet and P. Lorite (2015). Evolutionary history of the Azteca-like mariner transposons and their host ants. Sci. Nat. 102(44). DOI 10.1007/s00114-015-1294-3
- Phillips, M. L. (2012) Bacterial gene helps coffe beetle get its fix. Nature News.
- Rocha, E. P. C. (2013) With a Little Help from Prokaryotes. Science 339(6124), 1154-1155.
- Sanllorente, O., J. Vela, P. Mora, T. Palomeque, A. Lenoir and P. Lorite (2015). Presence of ant transposons in the genome of the silverfish Atelura formicaria (Zygentoma, Ateluridae). 28 Congrès Union Internationale pour l'Etude des Insectes Sociaux, Tours 26-28 août. Tours: p.127. Voir le résumé et le poster
- Schrader, L., J. W. Kim, D. Ence, A. Zimin, A. Klein, K. Wyschetzki, T. Weichselgartner, C. Kemena, J. Stökl, E. Schultner, et al. (2014). Transposable element islands facilitate adaptation to novel environments in an invasive species. Nat Commun 5. 10.1038/ncomms6495
- Schönknecht, G.Chen, W.-H.Ternes, C. M.Barbier, G. G.Shrestha, R. P.Stanke, M.Bräutigam, A.Baker, B. J.Banfield, J. F.Garavito, R. M. et al (2013) Gene Transfer from Bacteria and Archaea Facilitated Evolution of an Extremophilic Eukaryote. Science 339(6124), 1207-1210.