Le génome humain est jonché d’éléments génétiques égoïstes, qui ne semblent pas profiter à leurs hôtes, mais cherchent plutôt à se propager.
Ces « parasites du génome » peuvent faire des ravages au niveau cellulaire en déformant les sex-ratios ou en provoquant des mutations néfastes, et peuvent même conduire à l’extinction d’une espèce. Mais, comme le rapportent des chercheurs de l’Université de Rochester, les espèces développent des mécanismes pour se défendre.
Les biologistes de l’Université de Rochester, Daven Presgraves et Christina Muirhead, ont étudié les génomes de trois espèces étroitement apparentées de drosophile (mouches des fruits) et ont trouvé des preuves supplémentaires d’une course aux armements évolutive en jeu. Les mouches des fruits sont des organismes modèles bénéfiques car elles partagent environ 70 pour cent des mêmes gènes qui causent des maladies humaines et sont similaires aux humains au niveau moléculaire. Crédit d’image : photo de l’Université de Rochester / J. Adam Fenster
Dans un nouveau papier Publié dans Écologie et évolution de la nature, Daven Presgraves, professeur du doyen d’université dans le Département de biologie au Université de Rochester, et Christina Muirhead, biologiste computationnelle et généticienne des populations en Le laboratoire de Presgraves et le premier auteur de l’article, présentent des preuves supplémentaires d’une course aux armements évolutive au sein des organismes – et des mécanismes en jeu dans cette course aux armements – pour lutter contre les éléments génétiques égoïstes.
« Nous avons découvert qu’une course aux armements évolutive a conduit à une prolifération de gènes d’entraînement méiotiques sur le chromosome X et de gènes suppresseurs ailleurs dans le génome », explique Muirhead.
Drosophile est fructueux et se multiplie, ce qui est idéal pour étudier la génétique
Les chercheurs ont étudié les génomes de trois espèces étroitement apparentées de Drosophile (les mouches des fruits). Les mouches des fruits partagent environ 70 pour cent des mêmes gènes qui causent des maladies humaines et sont similaires aux humains au niveau moléculaire. Parce que les mouches des fruits ont des cycles de reproduction si courts (moins de deux semaines), les scientifiques peuvent créer des générations de mouches en peu de temps. Ces caractéristiques clés font des insectes des modèles idéaux pour en savoir plus sur la génétique humaine.
Les chercheurs ont découvert que chacune des espèces de mouches des fruits qu’ils ont étudiées possède 5 à 12 gènes d’entraînement méiotique sur les chromosomes X. Les gènes de la pulsion méiotique – un type d’élément génétique égoïste – trichent en entrant dans plus de 50 pour cent typiques de la progéniture de la prochaine génération. Cela permet aux gènes eux-mêmes de se propager rapidement à travers une population.
Les gènes de la pulsion méiotique que les chercheurs ont étudiés sont liés à un gène de la pulsion méiotique appelé Dox – « distorsion sur le X » – qui se trouve sur le chromosome X et tue les spermatozoïdes porteurs du chromosome Y. Les chercheurs ont appelé leurs gènes nouvellement découverts « Dox-like » ou « Dxl » en abrégé. Les gènes Dxl produisent une protéine appelée histone qui perturbe l’emballage normal de l’ADN dans les spermatides porteurs de Y (cellules sexuelles mâles immatures), entraînant la mort des spermatozoïdes. Tuer les spermatozoïdes porteurs de Y signifie que les générations suivantes auront principalement des filles et peu de fils.
Cependant, les gènes Dxl ne fonctionnent que pour se propager et ne « se rendent pas compte » que cela peut les conduire sur une voie qui pourrait éventuellement mener leur espèce hôte – et eux-mêmes – à l’extinction.
« Les gènes d’entraînement obtiennent un avantage évolutif en tuant les spermatozoïdes porteurs de Y », explique Presgraves. « Mais les individus porteurs des gènes de la pulsion souffrent d’une fertilité réduite, et la population devient de plus en plus axée sur les femmes, risquant une éventuelle extinction. »
Les gènes Dxl en double jouent la défense
Les gènes Dxl faussent les sex-ratios pour augmenter la vitesse à laquelle ils se transmettent, mais les chercheurs ont découvert une autre dynamique surprenante. Les espèces de Drosophile ils ont étudié ont développé une défense contre les éléments génétiques égoïstes. Cette défense se présente sous la forme de gènes qui sont des doublons des gènes Dxl, mais avec une modification importante. Tout comme le mythique cheval de Troie, les gènes dupliqués se font passer pour des gènes Dxl, mais contiennent une arme furtive. Au lieu d’exprimer les protéines Dxl, les gènes expriment de petits ARN qui font taire les gènes Dxl via une interférence ARN.
La recherche est une preuve supplémentaire que des courses aux armements évolutives microscopiques ont lieu au sein des organismes : les éléments génétiques égoïstes évoluent pour leur propre bénéfice, et le reste du génome développe des suppresseurs pour les réprimer. Les éléments génétiques égoïstes évoluent ensuite pour vaincre le suppresseur, le suppresseur doit évoluer pour suivre le rythme, etc. humains », dit Presgraves. « Ce ne sont qu’une preuve que les courses aux armements évolutionnaires ont des conséquences importantes pour l’évolution du génome. »
La source: Université de Rochester
