Sciences dessus dessous

Archive du 14 mars 2017

Mardi 14 mars 2017 | Mise en ligne à 11h11 | Commenter Commentaires (6)

Quand l’évolution s’enfarge dans ses rechanges…

Levures. (Image : WikiCommons)

Levures. (Image : WikiCommons)

C’est un principe général vieux comme le monde que tous ceux qui le peuvent mettent quotidiennement en pratique : mieux vaut avoir une copie de rechange de [insérez ici le nom de la première chose qui vous passe par la tête]. Ça vaut pour les clefs d’auto, les chaussures, les bâtons de hockey, etc. Bref, tous les plans B de la planète entrent là-dedans, ce qui fait un sacré paquet.

Imaginez un peu, cela s’applique même aux gènes. Plusieurs maladies génétiques, comme la dystrophie musculaire, n’affectent que des garçons parce qu’elles viennent d’une mutation sur des gènes situés sur la 23e paire de chromosome, soit celle qui, chez l’humain, détermine le sexe d’un individu. Les femmes ont deux «chromosomes X», donc deux copies de tous les gènes qui sont dessus, mais les hommes ont un chromosome X et un chromosome Y. Or comme celui-ci ne sert essentiellement qu’à marquer le sexe et ne contient presque pas d’information génétique, quand le X d’un garçon est déficient, le Y ne peut pas prendre la relève comme le fait le second X des filles…

Et on se dit aussi, a priori, que ce ne doit pas être un hasard si la duplication d’un gène (une «erreur» de copie qui consiste à transcrire deux fois le même gène lors de la reproduction) est une des mutations les plus répandues dans la nature. Alors quand le biologiste de l’Université Laval Christian Landry a regardé ce qui se passait quand il supprimait des gènes dupliqués (aussi nommés paralogues) chez des levures, il s’attendait à ce que les protéines correspondantes (les gènes ne sont rien d’autres que des «recettes» de protéine) continuent de fonctionner comme si de rien n’était. Parce qu’un rechange qui ne confère pas une sorte de «robustesse» au système, ça s’appelle du bois mort, non ?

Eh bien, c’est parfois ce que lui et son équipe ont observé dans cette étude absolument captivante, mais qui n’a malheureusement pas reçu l’attention qu’elle méritait lors de sa parution dans Science, le mois dernier. Parfois, comme dans 22 cas sur 56 analysés. «Ce qui est plus surprenant, c’est qu’on a aussi eu des cas où, quand on enlevait un gène dupliqué, au lieu d’avoir une compensation par le gène restant, on a eu l’effet inverse : le gène qui restait perdait ses fonctions. Au lieu d’avoir une robustesse, on avait deux gènes dupliqués qui dépendaient l’un de l’autre pour fonctionner», m’a expliqué M. Landry récemment, en entrevue.

Ce que le chercheur a regardé pour en juger, ce sont les interactions entre les protéines (très fréquentes et très importantes pour qu’elles remplissent leurs rôles) : ces interactions étaient-elles conservées ou changées quand on supprimait un paralogue ? Et en analysant les résultats, M. Landry et son équipe ont pu établir que c’est pour les protéines qui «s’auto-assemblent», c’est-à-dire qui réagissent avec elles-mêmes, que les copies de rechange ne fonctionnent pas. Quand une copie additionnelle de ces gènes survient, les deux paralogues ont alors tendance à devenir dépendants l’un de l’autre plutôt que de se remplacer en cas de besoin.

Ce qui est magnifique, ici, c’est que l’on touche aux mécanismes moléculaires et génétiques qui sont derrière l’évolution. Tout le monde sait que les êtres vivants évoluent et que cela a «quelque chose à voir» avec une sélection naturelle/sexuelle favorisant certaines mutations plutôt que d’autres. Mais que se passe-t-il, concrètement, dans le génome ? Quelles mécaniques moléculaires donnent à la nature de quoi choisir ? C’est sur ces points moins connus (du grand public, du moins) que M. Landry vient de jeter un bel éclairage.

Car la duplication des gènes est clairement un de ces mécanismes, c’est bien établi. Une fois créés, les deux paralogues continuent de muter indépendamment l’un de l’autre. Parfois, c’est la simple addition d’une ou plusieurs copies supplémentaires qui confère un avantage. Par exemple, les populations humaines qui ont des racines agraires profondes (plusieurs milliers d’années) ont plus de copies du gène de l’amylase, qui code pour un enzyme de notre salive qui aide à digérer l’amidon, que les populations qui sont ou étaient jusqu’à récemment des chasseurs-cueilleurs, et dont l’alimentation reposait nettement moins sur les amidons que les agriculteurs d’antan.

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