Dans les cuisines de l'évolution

Publié par Adrien le 21/02/2021 à 09:00
Source: Université Laval
La levure à pain possède environ 6000 gènes. De son côté, le professeur Christian Landry, qui étudie le génome de ce champignon unicellulaire, en a, tout comme vous, près de 30 000. Leur ancêtre commun - parce que les levures et les humains ont effectivement un lointain ancêtre commun (En phylogénie, un ancêtre commun à plusieurs espèces est l'individu le plus...) - comptait lui aussi près de 6000 gènes. "Une grande partie de la différence entre le génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une...) de la levure (Une levure est un champignon unicellulaire apte à provoquer la fermentation des matières...) à pain et celui de l'humain provient de la duplication génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est...), explique le professeur de la Faculté des sciences et de génie de l'Université Laval (L’Université Laval est l'une des plus grandes universités au Canada. Elle a comme...). C'est par le biais de ce mécanisme, qui ajoute un ou des gènes à un génome existant, qu'est générée une grande partie de la diversité au sein des espèces et entre les espèces."


Les chercheurs ont réalisé leurs travaux sur la levure à pain. Ce champignon unicellulaire a environ 6000 gènes alors que l'humain en compte près de 30 000. Une grande partie de la différence entre le génome des deux espèces s'explique par a duplication de gènes.
Getty Images/Handmade Pictures.

À long terme, la duplication génétique est, sans conteste, un puissant moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif...) de l'évolution, poursuit le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) rattaché à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) intégrative et des systèmes. "Les duplications génétiques qui ont un effet positif ou neutre sur la survie et la reproduction (La Reproduction. Eléments pour une théorie du système d'enseignement est un ouvrage...) sont souvent conservées dans le génome. Celles qui ont un effet négatif sont éliminées par sélection naturelle (En biologie, la sélection naturelle est l'un des mécanismes qui guident l'évolution...). Cela pourrait expliquer pourquoi certains gènes ont le même nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de copies d'une espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type »...) à l'autre."

Chez l'humain, le cas du gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la...) de l'amylase, une protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs...) qui dégrade l'amidon (L'amidon (du latin amylum, non moulu) est un glucide complexe (polyoside) composé de...), illustre bien les avantages de la duplication génétique. "Le nombre de copies de ce gène est directement lié à la concentration d'amylase dans la salive (La salive est un liquide biologique sécrété par les glandes salivaires, à...) et ce nombre est plus élevé dans les populations humaines qui ont une alimentation riche en amidon. Dans leur cas, posséder plus de copies de ce gène procure un avantage évolutif."

À court terme toutefois, la destinée des duplications génétiques est moins bien connue. "Lorsque nous étudions la présence de duplications génétiques chez une espèce, nous sommes placés devant le fait accompli. On ne sait pas quelles routes ont été empruntées pour arriver à ce point (Graphie)", souligne-t-il.


Diana Ascencio, première auteure de l'étude, a créé, en laboratoire, 899 variants de levure qui possédaient chacun une copie supplémentaire d'un gène donné. Axelle Marchant

Pour documenter la question, le professeur Landry et ses collaborateurs ont créé, en laboratoire, une collection de variants de levure à pain. Pour ce faire, ils ont introduit une copie supplémentaire d'un gène donné dans une lignée de levure. Ils ont répété l'exercice près de 900 fois, ajoutant à chaque reprise une copie d'un seul gène à la cellule. Par la suite, chacun des 899 variants a été placé avec la levure originale dans un milieu de culture (La définition que donne l'UNESCO de la culture est la suivante [1] :) pour déterminer qui aurait le dessus après une trentaine de générations.

Les résultats, qui viennent de paraître dans la revue PNAS, montrent que l'ajout d'un gène a un effet neutre sur la survie et la reproduction des levures dans 88% des cas. "Ce taux se compare à ce qu'on observe avec les mutations, même chez l'humain, souligne le professeur Landry. La plupart du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...), l'effet est neutre. C'est conforme aux attentes des évolutionnistes."

Par contre, dans 12% des cas, la survie et la reproduction sont altérées. Les effets négatifs sont deux fois plus fréquents que les effets positifs et leur magnitude est plus grande. "Ce résultat m'a quelque peu surpris, admet le chercheur. Il s'explique peut-être par le fait que les mécanismes cellulaires sont comme une recette. Il est important de bien respecter le dosage (En chimie analytique, le dosage est l'action qui consiste à déterminer la quantité...) des ingrédients pour la réussir. Lorsqu'on ajoute une copie d'un gène, on produit en plus grande quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) la protéine qu'il contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de...), ce qui peut perturber l'équilibre cellulaire. Comme en cuisine (La cuisine est l'ensemble des techniques de préparation des aliments en vue de leur...), certaines recettes cellulaires sont plus sensibles que d'autres aux changements de dosage. Notre étude permet de comprendre pourquoi, même chez des espèces apparues il y a des millions d'années, certains gènes ne sont jamais dupliqués."

L'article publié dans PNAS est signé par Diana Ascencio, Guillaume (Guillaume est un prénom masculin d'origine germanique. Le nom vient de Wille, volonté et Helm,...) Diss, Isabelle Gagnon-Arsenault, Alexandre K. Dubé et Christian R. Landry, de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) Laval, et Alexander DeLuna, du Centro de Investigación y Estudios Avanzados du Mexique.
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