Deux recettes pour se débarrasser des mauvaises mutations
Publié par Adrien le 17/01/2019 à 08:00
Source: CNRS INEE
La plupart des mutations sont délétères. Sans sélection naturelle, elles s'accumuleraient et diminueraient peu à peu la survie des organismes. Une étude du Centre d'Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE) sur des escargots, parue dans Evolution Letters, montre que deux processus limitent cette accumulation: la sélection sexuelle, liée à la compétition entre mâles, et la consanguinité (La consanguinité est le fait que deux individus, ayant une parenté assez étroite se reproduisent entre eux et obtiennent une descendance. La consanguinité peut être plus ou...), liée à une reproduction entre apparentés. Ces deux processus ont la même efficacité, un résultat rassurant pour les espèces allergiques à la consanguinité !


Physa acuta (à droite ; 10 mm), l'espèce de gastéropode d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) douce utilisée pour évaluer les rôles respectifs de la consanguinité et de la sélection sexuelle pour se débarrasser des mutations délétères © Jean-Pierre Pointier.

La sélection naturelle est souvent vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) comme un processus d'amélioration qui adapte progressivement les organismes à leur environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme...). Mais le matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de...) sur lequel elle travaille est constitué par les mutations ; ce que l'on sait de leurs effets indique qu'elles ne sont généralement pas avantageuses, mais plutôt légèrement délétères, voire carrément létales. La sélection naturelle agit donc plus souvent en éliminant les mutations délétères présentes dans les génomes (on parle de purge du fardeau de mutations) qu'en accumulant des innovations. Caractériser quand et pourquoi la purge est efficace est donc crucial pour comprendre le devenir évolutif des espèces, dans la nature ou en captivité.

C'est là qu'interviennent deux processus fréquents dans la nature: la consanguinité et la sélection sexuelle. Au premier abord, ils constituent des gaspillages d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.). La consanguinité produit des descendants dont la survie est souvent inférieure à la normale ; quant à la sélection sexuelle, elle instaure une coûteuse compétition entre mâles pour accéder aux femelles. Pourtant, à long terme, ces deux processus peuvent aider les populations à se débarrasser de leurs mutations, en les exposant (Exposant peut signifier:) fortement à la sélection. En effet, la consanguinité place les gènes mutés à l'état homozygote, mettant à nu leurs effets délétères qui ne sont plus masqués par la présence d'un gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la synthèse d'une chaîne de polypeptide ou d'un acide...) sain. La sélection sexuelle amplifie l'effet délétère des mutations d'une autre façon: les mâles qui ont beaucoup de mutations sont largement perdants dans la compétition pour féconder les femelles, et mourront sans descendance. Mais attention, les deux processus, consanguinité et sélection sexuelle, ne jouent en général pas de concert, car les organismes pratiquent en général soit l'un soit l'autre.

Pour mesurer les effets de ces processus, il faut pouvoir suivre l'évolution de populations où agissent l'un, l'autre ou aucun des deux, ce qui n'a jamais été fait chez une même espèce. C'est ce que nous avons fait chez un escargot (Le terme escargot est un nom vernaculaire qui en français désigne, par opposition aux limaces, la plupart des mollusques qui portent une coquille, dits aussi colimaçons....) aquatique, Physa acuta. Cette approche est appelée évolution expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et...) - Les chercheurs du Centre d'Ecologie Fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent d'autres en argument. Aujourd'hui, le terme a été...) et Evolutive (CEFE - CNRS/ Univ Montpellier/ Univ Paul Valery Montpellier/EPHE/IRD) ont maintenu des populations en laboratoire, en imposant une contrainte particulière, et ont observé le résultat au fil des générations. Dans ce cas particulier, les contraintes portaient sur le mode de reproduction, en autorisant ou non la compétition entre mâles (sélection sexuelle), et en forçant ou non la reproduction (La Reproduction. Eléments pour une théorie du système d'enseignement est un ouvrage de sociologie co-écrit par Pierre Bourdieu et Jean-Claude Passeron paru en 1970 aux éditions de Minuit.) entre apparentés (consanguinité). Ils ont maintenu ces contraintes pendant 50 générations (environ 8 ans). Puis, ils ont mesuré le fardeau de mutation, à travers la survie de descendants. Ils ont pour cela fait produire à toutes les lignées des descendants consanguins ou non consanguins, même pour celles qui n'avaient jamais connu la consanguinité.

Les chercheurs ont tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) d'abord montré que la survie est fortement réduite dans les lignées où la sélection sexuelle a été expérimentalement éliminée. Celle-ci est donc très efficace pour purger les mutations délétères. Cependant, certaines lignées sans sélection sexuelle maintiennent une bonne survie: ce sont celles qui pratiquent la consanguinité. La survie des descendants consanguins y est même augmentée par rapport à toutes les autres lignées. Donc la purge par consanguinité peut compenser l'absence de la sélection sexuelle, voire s'attaquer à des catégories de mutations qui ne sont pas purgées efficacement par sélection sexuelle. On peut alors imaginer qu'une stratégie mixte (Une stratégie mixte en théorie des jeux est une stratégie où le joueur choisit au hasard le coup qu'il joue parmi les coups possibles. Cela revient à attribuer une certaine...), jouant sur les deux tableaux pour purger les mutations délétères, pourrait avoir un avantage évolutif. La sélection sexuelle et la consanguinité peuvent difficilement avoir lieu en même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), mais pourquoi ne pas faire l'une ou l'autre selon les générations ? C'est peut-être ce que fait ce rusé petit escargot, et qui pourrait être étudié chez d'autres espèces.

Référence:

Noël E., Fruitet E., Lelaurin D., Bonel N., Ségard A., Sarda V., Jarne P., David P. (2018) Sexual selection and inbreeding: two efficient ways to limit the accumulation of deleterious mutations. Evolution Letters, 10 december 2018.
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