512 trOiSiÈMe partie La génétique
Là encore, alors qu’elles sont généralement nuisibles, de telles
modifications peuvent s’avérer avantageuses sur une longue
période en améliorant les chances de survie.
Au cours d’une transposition, un élément transposable
peut déplacer un gène ou un groupe de gènes vers une nouvelle position dans le génome. Ce mécanisme est probablement responsable de la localisation des familles multigéniques
de l’a-globine et de la b-globine sur différents chromosomes
humains, de même que de la dispersion des gènes de certaines
autres familles. En suivant un mouvement similaire de dispersion, un exon d’un gène peut s’insérer dans un autre gène
grâce à un mécanisme s’apparentant à celui du brassage
d’exons au cours de la recombinaison. Par exemple, un exon
peut être inséré par transposition dans l’intron d’un gène
codant pour une protéine. Si l’exon inséré est retenu dans le
transcrit d’ARN au cours de l’épissage d’ARN, la protéine en
voie de synthèse comportera un domaine additionnel qui
peut lui conférer une nouvelle fonction.
Tous les processus examinés dans la présente section
entraînent le plus souvent des effets nuisibles, qui peuvent
être létaux, ou ne produisent aucun effet. Cependant, dans
quelques cas, il peut survenir de petites modifications avantageuses qui se transmettront de génération en génération. Il se
crée alors une diversité génétique qui fournit plus de matière
première pour la sélection naturelle. La diversification des
gènes et de leurs produits est un facteur important dans l’évolution de nouvelles espèces. Par conséquent, l’accumulation
des modifications du génome de chaque espèce fournit des
archives de son histoire évolutive. Pour lire ces archives, il faut
être en mesure de reconnaître les changements génomiques.
La comparaison de génomes de différentes espèces nous permet de le faire et contribue également à bonifier notre compréhension de l’évolution des génomes. Vous en apprendrez
plus sur ces sujets dans la dernière section.
retour sur le ConCept 21.5
1. Décrivez trois exemples de processus cellulaires
erronés qui aboutissent à des duplications d’ADN.
2. Expliquez comment des exons multiples peuvent être
apparus dans les gènes ancestraux de l’EGF et de la
fibronectine illustrés à gauche dans la figure 21.15.
3. Il semble que les éléments transposables contribuent
de trois façons à l’évolution du génome. Quelles
sont-elles ?
4.
et sI ?
En 2005, des scientifiques islandais
ont rapporté la découverte d’une grande inversion
chromosomique présente chez 20 % des Européens
du Nord, et ils ont noté que les femmes islandaises
porteuses de cette inversion avaient beaucoup
plus d’enfants que les autres femmes. Selon vous,
qu’arrivera-t-il à la fréquence de cette inversion
dans la population islandaise chez les générations
futures ?
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
21.6
La comparaison des séquences
génomiques fournit des indices
sur l’évolution et le développement
évolutIon
Un chercheur a comparé l’état actuel de la
biologie à l’Âge des découvertes, au 15
e
siècle, qui fut marqué
par les améliorations majeures apportées aux instruments de
navigation et la construction de navires plus rapides. Au
cours des 25 dernières années, le séquençage des génomes et
la cueillette de données ont progressé à pas de géant. Dans la
foulée, on a mis au point de nouvelles techniques pour évaluer l’activité génique dans le génome entier et conçu des
stratégies raffinées pour comprendre comment les gènes et
leurs produits agissent de concert dans des systèmes complexes. Nous sommes à l’aube d’un monde nouveau.
Les comparaisons entre les séquences génomiques issues
d’espèces différentes nous en apprennent beaucoup sur l’histoire évolutive de la vie, de la très ancienne à la plus récente.
Dans le même ordre d’idées, les études comparatives des programmes génétiques qui commandent le développement
embryonnaire chez des espèces différentes commencent à
éclairer les mécanismes à l’origine de la grande diversité des
formes de vie présentes aujourd’hui. Dans la dernière section
du chapitre, nous examinerons ce que ces deux approches
nous ont révélé.
La comparaison des génomes
Deux espèces différentes sont d’autant plus étroitement apparentées dans leur histoire évolutive que les séquences de leurs
gènes et de leurs génomes sont semblables. La comparaison
de génomes d’espèces étroitement apparentées a apporté un
éclairage sur les événements plus récents de l’évolution, alors
que la comparaison entre les génomes des espèces très distantes nous aide à comprendre l’histoire évolutive ancienne.
Dans les deux cas, le fait de connaître les caractéristiques
communes ou distinctives des groupes améliore notre compréhension de l’évolution des formes de vie et des processus
biologiques. Comme vous l’avez appris au premier chapitre,
on peut représenter les relations entre les espèces au cours
de l’évolution par un diagramme arborescent (souvent
orienté de côté) où chaque point d’embranchement marque
la divergence de deux lignées. La figure 21.16 montre les
relations, au cours de l’évolution, de quelques groupes et
espèces que nous allons examiner. Commençons par les comparaisons entre les espèces distantes.
La comparaison entre espèces distantes
Il est possible de faire la lumière sur les relations évolutives
parmi les espèces qui ont divergé les unes des autres il y a
longtemps en déterminant quels gènes sont restés semblables
(autrement dit, hautement conservés) parmi des espèces distantes. En effet, les comparaisons effectuées entre les séquences
complètes de génomes de Bactéries, d’Archées et d’Eucaryotes
indiquent que ces trois groupes ont divergé il y a entre 2 et
4 milliards d’années et confirment de façon convaincante
Là encore, alors qu’elles sont généralement nuisibles, de telles
modifications peuvent s’avérer avantageuses sur une longue
période en améliorant les chances de survie.
Au cours d’une transposition, un élément transposable
peut déplacer un gène ou un groupe de gènes vers une nouvelle position dans le génome. Ce mécanisme est probablement responsable de la localisation des familles multigéniques
de l’a-globine et de la b-globine sur différents chromosomes
humains, de même que de la dispersion des gènes de certaines
autres familles. En suivant un mouvement similaire de dispersion, un exon d’un gène peut s’insérer dans un autre gène
grâce à un mécanisme s’apparentant à celui du brassage
d’exons au cours de la recombinaison. Par exemple, un exon
peut être inséré par transposition dans l’intron d’un gène
codant pour une protéine. Si l’exon inséré est retenu dans le
transcrit d’ARN au cours de l’épissage d’ARN, la protéine en
voie de synthèse comportera un domaine additionnel qui
peut lui conférer une nouvelle fonction.
Tous les processus examinés dans la présente section
entraînent le plus souvent des effets nuisibles, qui peuvent
être létaux, ou ne produisent aucun effet. Cependant, dans
quelques cas, il peut survenir de petites modifications avantageuses qui se transmettront de génération en génération. Il se
crée alors une diversité génétique qui fournit plus de matière
première pour la sélection naturelle. La diversification des
gènes et de leurs produits est un facteur important dans l’évolution de nouvelles espèces. Par conséquent, l’accumulation
des modifications du génome de chaque espèce fournit des
archives de son histoire évolutive. Pour lire ces archives, il faut
être en mesure de reconnaître les changements génomiques.
La comparaison de génomes de différentes espèces nous permet de le faire et contribue également à bonifier notre compréhension de l’évolution des génomes. Vous en apprendrez
plus sur ces sujets dans la dernière section.
retour sur le ConCept 21.5
1. Décrivez trois exemples de processus cellulaires
erronés qui aboutissent à des duplications d’ADN.
2. Expliquez comment des exons multiples peuvent être
apparus dans les gènes ancestraux de l’EGF et de la
fibronectine illustrés à gauche dans la figure 21.15.
3. Il semble que les éléments transposables contribuent
de trois façons à l’évolution du génome. Quelles
sont-elles ?
4.
et sI ?
En 2005, des scientifiques islandais
ont rapporté la découverte d’une grande inversion
chromosomique présente chez 20 % des Européens
du Nord, et ils ont noté que les femmes islandaises
porteuses de cette inversion avaient beaucoup
plus d’enfants que les autres femmes. Selon vous,
qu’arrivera-t-il à la fréquence de cette inversion
dans la population islandaise chez les générations
futures ?
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
21.6
La comparaison des séquences
génomiques fournit des indices
sur l’évolution et le développement
évolutIon
Un chercheur a comparé l’état actuel de la
biologie à l’Âge des découvertes, au 15
e
siècle, qui fut marqué
par les améliorations majeures apportées aux instruments de
navigation et la construction de navires plus rapides. Au
cours des 25 dernières années, le séquençage des génomes et
la cueillette de données ont progressé à pas de géant. Dans la
foulée, on a mis au point de nouvelles techniques pour évaluer l’activité génique dans le génome entier et conçu des
stratégies raffinées pour comprendre comment les gènes et
leurs produits agissent de concert dans des systèmes complexes. Nous sommes à l’aube d’un monde nouveau.
Les comparaisons entre les séquences génomiques issues
d’espèces différentes nous en apprennent beaucoup sur l’histoire évolutive de la vie, de la très ancienne à la plus récente.
Dans le même ordre d’idées, les études comparatives des programmes génétiques qui commandent le développement
embryonnaire chez des espèces différentes commencent à
éclairer les mécanismes à l’origine de la grande diversité des
formes de vie présentes aujourd’hui. Dans la dernière section
du chapitre, nous examinerons ce que ces deux approches
nous ont révélé.
La comparaison des génomes
Deux espèces différentes sont d’autant plus étroitement apparentées dans leur histoire évolutive que les séquences de leurs
gènes et de leurs génomes sont semblables. La comparaison
de génomes d’espèces étroitement apparentées a apporté un
éclairage sur les événements plus récents de l’évolution, alors
que la comparaison entre les génomes des espèces très distantes nous aide à comprendre l’histoire évolutive ancienne.
Dans les deux cas, le fait de connaître les caractéristiques
communes ou distinctives des groupes améliore notre compréhension de l’évolution des formes de vie et des processus
biologiques. Comme vous l’avez appris au premier chapitre,
on peut représenter les relations entre les espèces au cours
de l’évolution par un diagramme arborescent (souvent
orienté de côté) où chaque point d’embranchement marque
la divergence de deux lignées. La figure 21.16 montre les
relations, au cours de l’évolution, de quelques groupes et
espèces que nous allons examiner. Commençons par les comparaisons entre les espèces distantes.
La comparaison entre espèces distantes
Il est possible de faire la lumière sur les relations évolutives
parmi les espèces qui ont divergé les unes des autres il y a
longtemps en déterminant quels gènes sont restés semblables
(autrement dit, hautement conservés) parmi des espèces distantes. En effet, les comparaisons effectuées entre les séquences
complètes de génomes de Bactéries, d’Archées et d’Eucaryotes
indiquent que ces trois groupes ont divergé il y a entre 2 et
4 milliards d’années et confirment de façon convaincante