chapitre 26 La phylogenèse et l’arbre de la vie 635
acides aminés appartenant aux protéines de deux espèces de
dro sophiles (D. simulans et D. yakuba) ne sont pas neutres,
mais plutôt attribuables à la direction prise par la sélection
naturelle. Or, dans la mesure où celle-ci peut changer de direction plusieurs fois au cours de longues périodes (et donc
entraîner un équilibre des fluctuations), certains gènes soumis
à la sélection peuvent néanmoins servir à marquer approximativement le temps écoulé.
Une autre question surgit quand les chercheurs essaient
d’appliquer les horloges moléculaires à des durées autres que
celles qui sont étalonnées selon les archives géologiques. Il
existe bien des fossiles vieux de trois milliards d’années, mais
ils sont rarissimes. Les archives géologiques abondantes datent
de moins de 550 millions d’années, mais des horloges moléculaires ont été utilisées pour dater des divergences évolutives survenues il y a 1 milliard d’années ou plus. Pour faire
ces datations, les scientifiques supposent que les horloges
moléculaires ont été constantes durant toute cette période ;
leurs calculs sont donc très incertains.
Dans bien des cas, on peut éviter les problèmes en calibrant les horloges moléculaires à l’aide de nombreux gènes
au lieu d’un seul ou de quelques-uns, comme on le fait souvent. En utilisant un grand nombre de gènes, les fluctuations
du taux d’évolution provoquées par la sélection naturelle ou
par d’autres facteurs qui varient au fil du temps peuvent
s ’annuler. Par exemple, un groupe de chercheurs a construit
des horloges moléculaires de l’évolution des vertébrés à partir
des séquences de 658 gènes nucléaires. En dépit de l’étendue
considérable de la période de temps couverte (près de 600 millions d’années) et du fait que la sélection naturelle a probablement influé sur quelques-uns de ces gènes, leurs estimations
des temps de divergence concordent étroitement avec les
estimations effectuées à partir de fossiles.
La datation de l’origine du vih
à l’aide d’une horloge moléculaire
Des chercheurs ont recouru à l’horloge moléculaire pour dater
l’origine de la contamination de l’humain par le virus de
l’immunodéficience humaine (VIH), celui qui provoque le
sida. Les analyses phylogénétiques montrent que le VIH provient de virus apparentés qui ont contaminé des chimpanzés
et d’autres Primates. (La plupart de ces virus ne provoquent
pas d’affections associées au sida chez leurs hôtes originaux.)
À quel moment ce virus a-t-il évolué et quitté ces singes pour
s’attaquer à l’être humain ? Il est difficile de trouver une
réponse simple à cette question, parce que le VIH a assailli les
humains à plusieurs reprises. Ces origines multiples sont
encore présentes aujourd’hui dans les grands types de souches génétiques du VIH. Le matériel génétique du virus est
fait d’ARN et, comme tous les virus à ARN, le VIH évolue
rapidement.
La souche la plus répandue dans le monde est le VIH-1 M.
Pour déterminer le moment de la première contamination au
VIH-1 M, les chercheurs de Los Alamos ont comparé des prélèvements de virus effectués à divers moments de l’évolution
de l’épidémie, dont un échantillon datant de 1959. La comparaison des séquences de gènes montre que le virus a évolué
à un rythme remarquablement régulier (figure 26.20). En
extrapolant à partir de cette horloge moléculaire, les chercheurs ont conclu que le VIH-1 M s’est attaqué aux humains
pour la première fois durant les années 1930.
retour sur le ConCept 26.5
1. Qu’est-ce qu’une horloge moléculaire ? Quelle
hypothèse sous-tend son utilisation ?
2. FaItes des lIens Révisez le concept 17.5 (p. 397
à 400), puis expliquez comment de nombreux
changements de bases peuvent se produire dans
l’ADN d’un organisme sans avoir d’effet sur sa
capacité adaptative.
3.
et sI ?
Imaginons qu’une horloge moléculaire
permette de fixer à 80 millions d’années la date de
la divergence de deux taxons, mais que de nouvelles
données fossiles montrent que ceux-ci ont divergé
bien avant, il y a au moins 120 millions d’années.
Qu’est-ce qui a pu se produire ?
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
m Figure 26.20 La datation de l’origine du VIH-1 M à l’aide
d’une horloge moléculaire. Les données indiquées par des points noirs
correspondent à des séquences d’ADN d’un gène de VIH détecté dans
les échantillons de sang de patients. (La date à laquelle chacune de
ces séquences génétiques s’est manifestée reste incertaine parce qu’une
personne peut être porteuse du virus depuis des années lors de l’apparition des symptômes.) La projection à rebours du rythme des mutations
géné tiques observé dans les années 1980 et 1990 donne à penser
que le virus remonte aux années 1930.
0,20
Index des modifications des bases entre les séquences génétiques de VIH
0,15
0,10
Portée
VIH
0,05
0
1920
1940
1960
1980
2000
1900
Année
Droite de meilleur
ajustement (tient compte de
l’approximation des dates
des séquences du VIH)
acides aminés appartenant aux protéines de deux espèces de
dro sophiles (D. simulans et D. yakuba) ne sont pas neutres,
mais plutôt attribuables à la direction prise par la sélection
naturelle. Or, dans la mesure où celle-ci peut changer de direction plusieurs fois au cours de longues périodes (et donc
entraîner un équilibre des fluctuations), certains gènes soumis
à la sélection peuvent néanmoins servir à marquer approximativement le temps écoulé.
Une autre question surgit quand les chercheurs essaient
d’appliquer les horloges moléculaires à des durées autres que
celles qui sont étalonnées selon les archives géologiques. Il
existe bien des fossiles vieux de trois milliards d’années, mais
ils sont rarissimes. Les archives géologiques abondantes datent
de moins de 550 millions d’années, mais des horloges moléculaires ont été utilisées pour dater des divergences évolutives survenues il y a 1 milliard d’années ou plus. Pour faire
ces datations, les scientifiques supposent que les horloges
moléculaires ont été constantes durant toute cette période ;
leurs calculs sont donc très incertains.
Dans bien des cas, on peut éviter les problèmes en calibrant les horloges moléculaires à l’aide de nombreux gènes
au lieu d’un seul ou de quelques-uns, comme on le fait souvent. En utilisant un grand nombre de gènes, les fluctuations
du taux d’évolution provoquées par la sélection naturelle ou
par d’autres facteurs qui varient au fil du temps peuvent
s ’annuler. Par exemple, un groupe de chercheurs a construit
des horloges moléculaires de l’évolution des vertébrés à partir
des séquences de 658 gènes nucléaires. En dépit de l’étendue
considérable de la période de temps couverte (près de 600 millions d’années) et du fait que la sélection naturelle a probablement influé sur quelques-uns de ces gènes, leurs estimations
des temps de divergence concordent étroitement avec les
estimations effectuées à partir de fossiles.
La datation de l’origine du vih
à l’aide d’une horloge moléculaire
Des chercheurs ont recouru à l’horloge moléculaire pour dater
l’origine de la contamination de l’humain par le virus de
l’immunodéficience humaine (VIH), celui qui provoque le
sida. Les analyses phylogénétiques montrent que le VIH provient de virus apparentés qui ont contaminé des chimpanzés
et d’autres Primates. (La plupart de ces virus ne provoquent
pas d’affections associées au sida chez leurs hôtes originaux.)
À quel moment ce virus a-t-il évolué et quitté ces singes pour
s’attaquer à l’être humain ? Il est difficile de trouver une
réponse simple à cette question, parce que le VIH a assailli les
humains à plusieurs reprises. Ces origines multiples sont
encore présentes aujourd’hui dans les grands types de souches génétiques du VIH. Le matériel génétique du virus est
fait d’ARN et, comme tous les virus à ARN, le VIH évolue
rapidement.
La souche la plus répandue dans le monde est le VIH-1 M.
Pour déterminer le moment de la première contamination au
VIH-1 M, les chercheurs de Los Alamos ont comparé des prélèvements de virus effectués à divers moments de l’évolution
de l’épidémie, dont un échantillon datant de 1959. La comparaison des séquences de gènes montre que le virus a évolué
à un rythme remarquablement régulier (figure 26.20). En
extrapolant à partir de cette horloge moléculaire, les chercheurs ont conclu que le VIH-1 M s’est attaqué aux humains
pour la première fois durant les années 1930.
retour sur le ConCept 26.5
1. Qu’est-ce qu’une horloge moléculaire ? Quelle
hypothèse sous-tend son utilisation ?
2. FaItes des lIens Révisez le concept 17.5 (p. 397
à 400), puis expliquez comment de nombreux
changements de bases peuvent se produire dans
l’ADN d’un organisme sans avoir d’effet sur sa
capacité adaptative.
3.
et sI ?
Imaginons qu’une horloge moléculaire
permette de fixer à 80 millions d’années la date de
la divergence de deux taxons, mais que de nouvelles
données fossiles montrent que ceux-ci ont divergé
bien avant, il y a au moins 120 millions d’années.
Qu’est-ce qui a pu se produire ?
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
m Figure 26.20 La datation de l’origine du VIH-1 M à l’aide
d’une horloge moléculaire. Les données indiquées par des points noirs
correspondent à des séquences d’ADN d’un gène de VIH détecté dans
les échantillons de sang de patients. (La date à laquelle chacune de
ces séquences génétiques s’est manifestée reste incertaine parce qu’une
personne peut être porteuse du virus depuis des années lors de l’apparition des symptômes.) La projection à rebours du rythme des mutations
géné tiques observé dans les années 1980 et 1990 donne à penser
que le virus remonte aux années 1930.
0,20
Index des modifications des bases entre les séquences génétiques de VIH
0,15
0,10
Portée
VIH
0,05
0
1920
1940
1960
1980
2000
1900
Année
Droite de meilleur
ajustement (tient compte de
l’approximation des dates
des séquences du VIH)