534 QUatriÈMe partie Les mécanismes de l’évolution
Au début, on pouvait lutter contre le SARM en faisant
appel à d’autres antibiotiques qui agissaient différemment de
la méthicilline. Cependant, il est devenu de plus en plus difficile de le combattre, car certaines souches ont acquis une
résistance à l’égard de plusieurs antibiotiques – probablement
parce que les bactéries peuvent échanger des gènes avec des
membres de leur espèce, mais aussi avec d’autres espèces (voir
la figure 27.13, p. 651). Les souches multirésistantes d’aujourd’hui sont apparues avec le temps à mesure que des souches de
SARM résistantes à divers antibiotiques échangeaient des gènes.
Les exemples des punaises à épaules rouges et de S. aureus
illustrent deux points clés concernant la sélection naturelle.
Premièrement, il s’agit d’un processus de « réécriture » et non
d’un processus de création. Un médicament ne crée pas de
pathogènes pharmacorésistants ; il ne fait que favoriser la
sélection des individus résistants déjà présents dans la population. Deuxièmement, la sélection naturelle repose sur le
moment et l’endroit : elle favorise chez une population génétiquement variable les caractéristiques qui lui procurent un
avantage dans son environnement actuel. Or, ce qui est avantageux dans une situation donnée peut se révéler inutile,
voire nuisible, dans une autre. Ainsi, la longueur idéale du
« bec » des punaises à épaules rouges est celle qui convient le
mieux à la taille du fruit sur lequel se nourrit une population
donnée ; un bec qui convient parfaitement à un fruit de telle
taille peut devenir un désavantage lorsque l’insecte se nourrit
sur un fruit d’une autre taille.
L’homologie
L’analyse des similarités entre divers organismes constitue un
deuxième ensemble de données attestant l’évolution. On l’a
dit, l’évolution est un processus de descendance avec modification : avec le temps, les caractéristiques d’un organisme
(l’ancêtre) sont modifiées (par sélection naturelle) chez ses
descendants en fonction des conditions environnementales
auxquelles ces derniers sont soumis. Résultat : des espèces
reliées ont des caractéristiques communes qui présentent une
similarité sous-jacente bien que leur fonctionnement diffère.
Cette similarité qui résulte d’une ascendance commune
s’appelle l’homologie. Comme nous le verrons dans cette
section, l’homologie permet de formuler des prédictions
vérifiables et d’expliquer des observations qui, autrement,
seraient déroutantes.
L’homologie anatomique et moléculaire
Envisager l’évolution comme un processus de remodelage
amène à prédire que des espèces étroitement reliées présenteront des caractéristiques similaires, ce qui est effectivement le cas. Les espèces étroitement reliées ont naturel lement
en commun les caractéristiques qui ont servi à déterminer
leur relation, mais elles partagent aussi de nombreuses autres
carac téristiques. Certaines d’entre elles ne s’expliquent pas
autrement que dans le contexte de l’évolution. Ainsi, bien que
les membres antérieurs de l’humain, du chat, de la baleine, de
la chauve-souris et de tous les autres Mammifères remplissent
des fonctions fort différentes – soulever, marcher, nager et
voler –, ces appendices se composent des mêmes éléments
osseux de l’épaule jusqu’au bout des doigts (figure 22.15).
Des similarités anatomiques aussi frappantes n’existeraient
pas si ces structures étaient apparues à partir de rien chez
chaque espèce. Or, les structures squelettiques des membres,
des nageoires et des ailes des divers Mammifères sont des structures homologues, c’est-à-dire des variations fonctionnelles
. Figure 22.14
iMpact
La montée du sarM
L
a plupart des infections à Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM) sont causées par des souches apparues récemment,
comme le clone USA300. Résistante à de multiples antibiotiques et hautement contagieuse, cette souche et ses proches parentes peuvent causer
des infections mortelles de la peau, des poumons et du sang. Les chercheurs ont repéré les zones clés du génome du USA300 qui codent ses
propriétés particulièrement virulentes.
2 500 000
2 750 000
2 250 000
2 000 000
1 750 000
1 500 000
1 250 000
1 000 000
750 000
500 000
250 000 paires de bases
Carte du chromosome du clone
de S. aureus USA300
1
Résistance à la méthicilline
Capacité de coloniser des hôtes
Aggravation de la maladie
Accroissement des échanges
de gènes (entre espèces)
et production de toxines
Code de couleurs des adaptations
Le chromosome circulaire
du clone USA300 (en bleu)
a été séquencé et contient
2 872 769 paires de bases d’ADN.
Les régions colorées
contiennent des gènes qui
augmentent la virulence de
la souche (voir le code couleur).
pourQuoi C’est iMportant Les infections au SARM ont considérablement proliféré ces dernières décennies, causant des dizaines de milliers de
morts en Amérique du Nord. On s’inquiète donc sérieusement de l’évolution
constante de la pharmacorésistance et de la difficulté de traiter les infections
au SARM qui en résultent. Les chercheurs espèrent que la recherche sur la
façon dont les souches de SARM colonisent leurs hôtes et les rendent malades
permettra de mettre au point des médicaments pour combattre plus efficacement le SARM.
pour en savoir plus On peut trouver de l’information générale sur le
SARM sur le site Web des Centers for Disease Control and Prevention (CDC)
(www.cdc.gov/SARM) et dans G. Taubes,The bacteria fight back, Science 321 :
356-361 (2008).
et si ?
Les chercheurs tentent actuellement de mettre au point des médicaments qui ciblent spécifiquement S. aureus et d’autres qui ralentissent
la croissance du SARM sans le tuer. Compte tenu de ce que vous savez sur la
sélection naturelle et du fait que les différentes espèces bactériennes peuvent
échanger des gènes, expliquez pourquoi chacune de ces stratégies pourrait
être efficace.
Au début, on pouvait lutter contre le SARM en faisant
appel à d’autres antibiotiques qui agissaient différemment de
la méthicilline. Cependant, il est devenu de plus en plus difficile de le combattre, car certaines souches ont acquis une
résistance à l’égard de plusieurs antibiotiques – probablement
parce que les bactéries peuvent échanger des gènes avec des
membres de leur espèce, mais aussi avec d’autres espèces (voir
la figure 27.13, p. 651). Les souches multirésistantes d’aujourd’hui sont apparues avec le temps à mesure que des souches de
SARM résistantes à divers antibiotiques échangeaient des gènes.
Les exemples des punaises à épaules rouges et de S. aureus
illustrent deux points clés concernant la sélection naturelle.
Premièrement, il s’agit d’un processus de « réécriture » et non
d’un processus de création. Un médicament ne crée pas de
pathogènes pharmacorésistants ; il ne fait que favoriser la
sélection des individus résistants déjà présents dans la population. Deuxièmement, la sélection naturelle repose sur le
moment et l’endroit : elle favorise chez une population génétiquement variable les caractéristiques qui lui procurent un
avantage dans son environnement actuel. Or, ce qui est avantageux dans une situation donnée peut se révéler inutile,
voire nuisible, dans une autre. Ainsi, la longueur idéale du
« bec » des punaises à épaules rouges est celle qui convient le
mieux à la taille du fruit sur lequel se nourrit une population
donnée ; un bec qui convient parfaitement à un fruit de telle
taille peut devenir un désavantage lorsque l’insecte se nourrit
sur un fruit d’une autre taille.
L’homologie
L’analyse des similarités entre divers organismes constitue un
deuxième ensemble de données attestant l’évolution. On l’a
dit, l’évolution est un processus de descendance avec modification : avec le temps, les caractéristiques d’un organisme
(l’ancêtre) sont modifiées (par sélection naturelle) chez ses
descendants en fonction des conditions environnementales
auxquelles ces derniers sont soumis. Résultat : des espèces
reliées ont des caractéristiques communes qui présentent une
similarité sous-jacente bien que leur fonctionnement diffère.
Cette similarité qui résulte d’une ascendance commune
s’appelle l’homologie. Comme nous le verrons dans cette
section, l’homologie permet de formuler des prédictions
vérifiables et d’expliquer des observations qui, autrement,
seraient déroutantes.
L’homologie anatomique et moléculaire
Envisager l’évolution comme un processus de remodelage
amène à prédire que des espèces étroitement reliées présenteront des caractéristiques similaires, ce qui est effectivement le cas. Les espèces étroitement reliées ont naturel lement
en commun les caractéristiques qui ont servi à déterminer
leur relation, mais elles partagent aussi de nombreuses autres
carac téristiques. Certaines d’entre elles ne s’expliquent pas
autrement que dans le contexte de l’évolution. Ainsi, bien que
les membres antérieurs de l’humain, du chat, de la baleine, de
la chauve-souris et de tous les autres Mammifères remplissent
des fonctions fort différentes – soulever, marcher, nager et
voler –, ces appendices se composent des mêmes éléments
osseux de l’épaule jusqu’au bout des doigts (figure 22.15).
Des similarités anatomiques aussi frappantes n’existeraient
pas si ces structures étaient apparues à partir de rien chez
chaque espèce. Or, les structures squelettiques des membres,
des nageoires et des ailes des divers Mammifères sont des structures homologues, c’est-à-dire des variations fonctionnelles
. Figure 22.14
iMpact
La montée du sarM
L
a plupart des infections à Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM) sont causées par des souches apparues récemment,
comme le clone USA300. Résistante à de multiples antibiotiques et hautement contagieuse, cette souche et ses proches parentes peuvent causer
des infections mortelles de la peau, des poumons et du sang. Les chercheurs ont repéré les zones clés du génome du USA300 qui codent ses
propriétés particulièrement virulentes.
2 500 000
2 750 000
2 250 000
2 000 000
1 750 000
1 500 000
1 250 000
1 000 000
750 000
500 000
250 000 paires de bases
Carte du chromosome du clone
de S. aureus USA300
1
Résistance à la méthicilline
Capacité de coloniser des hôtes
Aggravation de la maladie
Accroissement des échanges
de gènes (entre espèces)
et production de toxines
Code de couleurs des adaptations
Le chromosome circulaire
du clone USA300 (en bleu)
a été séquencé et contient
2 872 769 paires de bases d’ADN.
Les régions colorées
contiennent des gènes qui
augmentent la virulence de
la souche (voir le code couleur).
pourQuoi C’est iMportant Les infections au SARM ont considérablement proliféré ces dernières décennies, causant des dizaines de milliers de
morts en Amérique du Nord. On s’inquiète donc sérieusement de l’évolution
constante de la pharmacorésistance et de la difficulté de traiter les infections
au SARM qui en résultent. Les chercheurs espèrent que la recherche sur la
façon dont les souches de SARM colonisent leurs hôtes et les rendent malades
permettra de mettre au point des médicaments pour combattre plus efficacement le SARM.
pour en savoir plus On peut trouver de l’information générale sur le
SARM sur le site Web des Centers for Disease Control and Prevention (CDC)
(www.cdc.gov/SARM) et dans G. Taubes,The bacteria fight back, Science 321 :
356-361 (2008).
et si ?
Les chercheurs tentent actuellement de mettre au point des médicaments qui ciblent spécifiquement S. aureus et d’autres qui ralentissent
la croissance du SARM sans le tuer. Compte tenu de ce que vous savez sur la
sélection naturelle et du fait que les différentes espèces bactériennes peuvent
échanger des gènes, expliquez pourquoi chacune de ces stratégies pourrait
être efficace.