L'ADN révèle l'histoire évolutive des spécimens de musée

Publié par Isabelle le 16/07/2021 à 13:00
Source: Université de Genève
Une équipe internationale, dirigée par l'UNIGE et le MHN, a développé une méthode pour analyser les génomes de spécimens des collections d'histoire naturelle afin de pouvoir situer les espèces sur l'échelle de l'évolution.

Aplothorax burchelli, le carabe géant de St-Hélène, aujourd'hui éteint et dont trois spécimens sont conservés au Muséum de Genève. © Philippe Wagneur / Muséum Genève

Les spécimens de musée conservés dans les collections d'histoire naturelle (La démarche d'observation et de description systématique de la nature commence dès...) à travers le monde (Le mot monde peut désigner :) représentent une manne d'informations génétiques sous-utilisée en raison de l'état de conservation de l'ADN qui le rend souvent peu exploitable. Une équipe internationale, dirigée par des chercheurs/euses de l'Université de Genève (L'université de Genève (UNIGE) est l'université publique du canton de Genève en...) (UNIGE) et du Muséum d'histoire naturelle de la Ville (Une ville est une unité urbaine (un « établissement humain » pour...) de Genève (MHN), a optimisé une méthode d'analyse d'ADN ancien pour déterminer les relations entre espèces sur une échelle évolutive profonde. Ce travail est publié dans la revue Genome Biology and Evolution.

En combinant et comparant les séquences d'un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de gènes ou de génomes complets, il est possible d'établir les liens existants entre des espèces apparentées et retracer les principales étapes de l'évolution des organismes depuis un ancêtre commun (En phylogénie, un ancêtre commun à plusieurs espèces est l'individu le plus...). Ces études phylogénomiques se basent sur l'amplification (On parle d'amplificateur de force pour tout une palette de systèmes qui amplifient les...) et le séquençage (En biochimie, le séquençage consiste à déterminer l'ordre linéaire des...) de fragments d'ADN, suivis d'analyses bioinformatiques pour comparer les séquences. Elles nécessitent donc classiquement un ADN soigneusement échantillonné et en bon état de conservation.

Décrypter des ADN dégradés

Pour cette raison, la plupart des spécimens conservés dans les musées d'histoire naturelle n'ont pas encore révélé tous leurs secrets puisque dans la plupart des cas, l'ADN est souvent fortement dégradé et difficile à séquencer. Une équipe internationale menée par Emmanuel Toussaint, chargé de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) au MHN, et Nadir ( Le nadir (de l'arabe Nazir : opposé ) en astronomie est le point de la sphère céleste...) Alvarez, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) au Département de génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est...) et évolution de la Faculté des sciences de l'UNIGE et conservateur en chef au MHN, a perfectionné une méthode déjà utilisée pour des échantillons bien conservés afin de pouvoir l'appliquer à des ADN très fragmentés suite à leur dégradation partielle. La technique HyRAD-X consiste à aller pêcher (Le pêcher (Prunus persica (L.) Batsch) est une espèce d'arbre fruitier de la famille des...) des morceaux du génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une...) à analyser grâce à des sondes ADN issues d'espèces proches, pour ensuite les séquencer et détecter les différences entre les génomes. Ces sondes ADN ne sont cependant des hameçons efficaces que pour les génomes proches et cette technique n'avait jusqu'à présent permis de suivre l'évolution que d'une même espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type »...) au cours du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...).

Dans ces travaux, les scientifiques ont utilisé des sondes HyRAD-X à ARN à la place des sondes ADN pour retrouver des fragments d'intérêt dans le génome. Les ARN, copies des molécules de l'ADN en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) du transfert de l'information codée par le génome, présentent une affinité très forte pour l'ADN et les appariements ARN-ADN se produisent plus facilement que des appariements ADN-ADN. Les sondes ARN sont donc des hameçons plus efficaces, notamment lorsque le génome à analyser présente des divergences plus grandes. "Grâce à cette nouvelle méthode, nous avons pu retracer l'histoire évolutive, non pas au sein d'une seule espèce sur un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf...) d'années, mais au sein de plusieurs espèces et sur des dizaines de millions d'années!", explique Emmanuel Toussaint, premier auteur de l'étude.

La généalogie du carabe mieux connue

Les chercheurs/euses se sont intéressé-es aux spécimens d'un carabe emblématique de l'île (Une île est une étendue de terre entourée d'eau, que cette eau soit celle d'un cours d'eau, d'un...) de Sainte-Hélène au milieu de l'océan Atlantique (L'océan Atlantique est l'un des cinq océans de la Terre. Sa superficie de...), collectés dans les années 1960 et conservés au MHN de Genève. L'analyse de l'ADN de ces coléoptères a révélé que cette espèce, aujourd'hui éteinte et jusqu'à présent classée dans le genre Aplothorax, appartient en réalité au genre Calosoma. Elle a également permis de situer son origine biogéographique vraisemblablement en Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles,...) et de générer la chronologie de l'évolution de la sous-famille des Carabinae dont l'origine remonte au Crétacé inférieur. "Notre étude ouvre de nombreuses perspectives pour établir l'histoire évolutive des millions de spécimens des collections muséales à travers le monde", conclut Nadir Alvarez.

Publication:
Cette recherche est publiée dans Genome Biology and Evolution. DOI: 10.1093/gbe/evab112

Contacts:
- Nadir Alvarez. Professeur titulaire au Département de génétique et évolution, Faculté des sciences, UNIGE. Conservateur en chef, Responsable de l'Unité Recherche et Collections, Muséum d'histoire naturelle de la Ville de Genève - nadir.Alvarez at unige.ch
- Emmanuel Toussaint. Chargé de recherche, Muséum d'histoire naturelle de la Ville de Genève - emmanuel.toussaint at ville-ge.ch
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