L'évolution mise en lumière

Publié par Adrien le 07/02/2019 à 08:00
Source: Université McGill
Qu'obtient-on quand on rassemble plusieurs tonnes de plaques d'acier, des centaines de souris et quelques chercheurs en biologie évolutionniste et moléculaire dans une toute petite ville du Nebraska, près de la frontière avec le Dakota du Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) ? On obtient l'un des portraits les plus complets de l'évolution des vertébrés (Les vertébrés forment un sous-embranchement du règne animal. Ce taxon, qui dans sa...).

Sous la direction de Rowan Barrett, titulaire de la Chaire de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) du Canada en science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire...) de la biodiversité (La biodiversité est la diversité naturelle des organismes vivants. Elle s'apprécie...) à l'Université McGill (L’Université McGill, située à Montréal au Québec, est une des...), et de Hopi Hoekstra, professeure de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) organismique et évolutionniste et de biologie moléculaire (La biologie moléculaire (parfois abrégée bio mol ou BM) est une discipline...) et cellulaire, une équipe de recherche internationale a consacré de nombreuses années à une étude visant à déterminer comment des souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant...) au pelage clair ou foncé survivent dans un habitat de couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes...) claire ou foncée.

Les chercheurs ont ainsi pu confirmer leur intuition, à savoir que les souris connaissaient un meilleur sort dans un habitat ayant une couleur de même ton que leur pelage; ils ont également découvert une mutation qui modifie la pigmentation du pelage et compris parfaitement ce mécanisme. Les conclusions de l'étude sont publiées dans la revue Science.

"Ce projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...), qui s'est étalé sur de nombreuses années, s'inspire en partie d'études d'évolution expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes...) menées depuis longtemps sur des microbes en laboratoire, explique la Pre Hoekstra. Il s'agit de prendre une population en particulier et de la génotyper, pour ensuite modifier son environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) et voir comment elle évolue. À la fin de l'expérience, on réalise un nouveau génotypage et on relève les changements au niveau génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est...)".

"Nous voulions reproduire cette méthode avec des vertébrés dans un environnement naturel, précise-t-elle. Il était important que ces vertébrés puissent vivre dans un habitat accessible aux prédateurs, ou du moins aux oiseaux de proie (Une proie est un organisme capturé vivant, tué puis consommé par un autre,...)."

Rowan Barrett, alors boursier postdoctoral, et ses collègues se sont donc rendus dans la petite ville (Une ville est une unité urbaine (un « établissement humain » pour...) de Valentine, au Nebraska, afin de tirer parti d'un imposant habitat naturel - les Sand Hills.

La Pre Hoekstra explique que dès les années 1930, on avait remarqué que les souris qui vivaient dans ces immenses dunes de sable (Le sable, ou arène, est une roche sédimentaire meuble, constituée de petites...) clair avaient un pelage plus clair que celles qui vivaient dans les zones en périphérie (Le mot périphérie vient du grec peripheria qui signifie circonférence. Plus...), où le sol est foncé et argileux.

Pour expliquer ces différences, la Pre Hoekstra, Rowan Barrett et leurs collègues ont fait le pari ambitieux de construire une série de huit enclos de 2 500 mètres carrés chacun, soit un peu plus d'un demi-acre: quatre sur les dunes de sable clair et quatre sur le sol plus foncé.

Ils ont ensuite introduit 100 souris dans chaque enclos. La moitié des souris avaient été attrapées dans les dunes et l'autre moitié dans les zones en périphérie, au sol foncé. On leur avait ensuite posé une minuscule étiquette d'identification par radiofréquence, après avoir prélevé un tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) petit bout de leur queue pour le séquençage (En biochimie, le séquençage consiste à déterminer l'ordre linéaire des...) génétique. Après trois mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps...), les chercheurs sont revenus sur les lieux pour récupérer les souris et identifier les survivantes.

"Nous voulions commencer avec la plus grande variation phénotypique possible, afin d'être en mesure de bien détecter la sélection naturelle (En biologie, la sélection naturelle est l'un des mécanismes qui guident l'évolution...), explique Rowan Barrett. Nous cherchions à savoir si, en général, la couleur du pelage de ces populations allait subir des changements au fil du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...), les souris au pelage clair ayant de meilleures chances de survie sur un sol clair, et vice-versa dans les enclos au sol foncé".

Toutefois, ces renseignements sur le phénotype n'étaient qu'une partie de l'équation (En mathématiques, une équation est une égalité qui lie différentes quantités, généralement...); les chercheurs voulaient également savoir s'il y avait des différences génétiques chez les souris survivantes.

"Nous savions que la couleur du pelage était héréditaire, et à la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) d'études précédentes, nous avons centré notre attention sur un gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la...) de la pigmentation dont nous savions qu'il jouait un rôle dans la variation de couleur chez ces souris du Nebraska, explique la Pre Hoekstra. Nous avons effectué le séquençage des 200 000 paires de bases de ce gène et avons découvert quelques mutations corrélées à la survie".

L'équipe a choisi de se concentrer sur une mutation en particulier - une modification de la séquence protéique qui a entraîné la délétion d'un seul acide aminé (Un acide aminé est une molécule organique possédant un squelette carboné et...) dans la protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs...) résultante - qui a été associée à un changement vers un pelage plus clair.

Des analyses biochimiques effectuées avec la participation de Jonathan Duke-Cohan à la Faculté de médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la...) de l'Université Harvard (L’université Harvard (Harvard University), ou plus simplement Harvard, est une...) ont montré que la mutation touchait les propriétés de liaison de la protéine. Par la suite, des analyses reposant sur l'édition génique ont confirmé que cette mutation entraînait un éclaircissement visible du pelage des souris.

La Pre Hoekstra a précisé que deux voies principales s'offrent maintenant aux chercheurs: pousser les recherches pour découvrir s'il existe d'autres différences génétiques qui aident les souris à vivre sur les dunes ou en périphérie, et étudier les changements sur plusieurs générations.

Somme toute, la Pre Hoekstra affirme que l'étude dresse un portrait complet, et important, de l'évolution chez les mammifères.

Cette étude été financée par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, le Fonds national suisse de la recherche scientifique, la société National Geographic, le Musée de zoologie (La zoologie (des termes grecs ζoον, zoon, animal, et...) comparée de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) Harvard et l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) médical Howard Hughes (Howard Robard Hughes (24 décembre 1905 à Houston - 5 avril 1976...).

L'article "Linking a mutation to survival in wild mice", par Rowan Barrett et coll., a été publié dans la revue Science (2019).
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