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Actualité | À la découverte du « gène égoïste » : la génomique retrace son évolution et ses coûts
Actualité | À la découverte du « gène égoïste » : la génomique retrace son évolution et ses coûts
Les gènes égoïstes manipulent les règles de l’hérédité sans se soucier du devenir de leur hôte. Grâce à la génomique des populations, des biologistes de l’Université de Rochester ont révélé pour la première fois comment un élément génétique égoïste appelé Segregation Distorter (SD) a évolué et modifié la structure du génome au fil du temps.
L’étude, publiée dans eLife, a été dirigée par Amanda Larracuente, professeure agrégée de biologie, et Daven Presgraves, professeur et directeur du département de biologie. Les chercheurs ont constaté que SD modifie non seulement l’organisation des chromosomes, mais réduit aussi considérablement la diversité génétique.
Premier séquençage du génome entier d’un gène égoïste chez la drosophile
L’équipe de recherche a choisi la drosophile comme modèle. Ce petit insecte partage avec l’être humain environ 70% des gènes associés aux maladies et possède un cycle de reproduction court, ce qui permet d’obtenir rapidement plusieurs générations.
Les chercheurs ont constaté que lorsqu’une drosophile femelle porte le chromosome SD, environ 50% de sa descendance en hérite, conformément aux lois de Mendel. La situation est très différente chez les mâles : ils transmettent le chromosome SD à près de 100% de leur descendance, car SD « tue » les spermatozoïdes qui ne le portent pas, monopolisant ainsi sa transmission.
Comment SD y parvient-il ? Les recherches montrent qu’il a évolué en un supergène, une région chromosomique dans laquelle plusieurs gènes égoïstes sont étroitement liés et hérités ensemble. Cette structure permet aux gènes d’agir en groupe, augmentant fortement leurs chances d’être transmis.
« Il s’agit du premier séquençage du génome entier d’un chromosome SD, qui nous permet de révéler pour la première fois l’histoire de ce supergène et ses effets considérables sur le génome », a déclaré le professeur Presgraves.
L’avantage à court terme d’un supergène peut entraîner son effondrement à long terme
Bien que le supergène bénéficie d’un net avantage à court terme grâce à une transmission presque parfaite, les chercheurs ont constaté que cet avantage a pour contrepartie le blocage de la recombinaison génétique.
Lors de la reproduction sexuée normale, les chromosomes de chaque parent se recombinent et échangent du matériel génétique, donnant naissance à une descendance unique. La recombinaison accroît la diversité génétique et permet à la sélection naturelle d’éliminer les mutations nocives tout en conservant les variants bénéfiques.
Le chromosome SD ne subit pas cette recombinaison. Il évite les échanges de gènes avec le chromosome normal afin d’être transmis sous forme de segment intact. Il devient ainsi un foyer de mutations : l’étude a montré que les chromosomes SD accumulent bien plus de mutations nocives que les chromosomes ordinaires.
« Sans recombinaison génétique, le chromosome SD ne peut pas s’appuyer sur la sélection naturelle pour éliminer les mutations, lesquelles peuvent altérer la fonction ou la régulation des gènes », a expliqué la professeure Larracuente.
Le professeur Presgraves a en outre indiqué que l’absence de recombinaison pourrait conduire insidieusement SD vers l’extinction évolutive.
« En raison de cette absence de recombinaison, le chromosome SD commence à montrer des signes de dégénérescence évolutive », a-t-il déclaré.
L’importance des gènes égoïstes : de l’échelle microscopique à une vision d’ensemble
Les recherches sur SD révèlent non seulement comment certains gènes enfreignent les règles équitables de l’hérédité, mais montrent aussi que des avantages évolutifs à court terme peuvent avoir un coût à long terme.
Plus généralement, des éléments génétiques égoïstes sont présents dans l’ensemble du génome humain. Certains peuvent perturber le rapport entre les sexes, affecter la fertilité, accroître le risque de mutations ou accélérer l’extinction d’une population. Une meilleure compréhension de ces facteurs pourrait fournir des pistes importantes pour les futures recherches sur les maladies génétiques et la santé reproductive.
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