Partie IV – Chapitre 1 – Les innovations génétiques

Partie IV – Chapitre 1 – Les innovations génétiques
L´évolution est marquée par l´apparition d´espèces présentant des innovations évolutives. De
manière générale, elle se traduit par une diversification et une complexification des espèces qui
apparaissent.
Cela ne peut s´expliquer que par une diversification et une complexification des génomes au cours du
temps.
Par ailleurs, au sein d'une espèce, les individus possèdent les mêmes gènes et se différencient les uns des
autres par l'existence d'allèles différents.
Quels sont les mécanismes créateurs de nouveaux gènes et ceux créateurs de nouveaux allèles ?
C´est l´étude des génomes (grâce à des techniques de séquençage par exemple) qui a permis de
comprendre quels sont ces mécanismes.
- I - Les mécanismes à l´origine de la création de nouveaux allèles de gènes pré-existants (act 20 , 86
à 91) :
Pour beaucoup de gènes de l’espèce, il existe plusieurs allèles répandus dans les populations. Un
gène est qualifié de polymorphe si au moins deux de ses allèles sont présents dans l’espèce à une
fréquence supérieure ou égale à 1%.
Le polymorphisme actuel de la séquence d´ADN de certains gènes est le résultat de
l´accumulation de mutations survenues dans le passé, au cours des générations, au sein des populations de
l’espèce.
Pour que des mutations soient à l´origine de la création de nouveaux allèles, elles doivent obligatoirement
survenir dans les cellules germinales d´un individu, se transmettre à sa descendance et se répandre dans la
population.
Suivant leur nature (substitution, addition ou délétion d’un ou de plusieurs nucléotides) et leur
localisation (dans la partie codante ou non de l´ADN, dans les gènes de structure ou dans ceux du
développement), les mutations ont des conséquences phénotypiques variables (voir document annexe 1).
- II - Les mécanismes à l´origine de la création de nouveaux gènes (act 21, 92 à 95):
Au sein du génome d’une espèce, les similitudes entre certains gènes présentant de fortes
homologies de séquences (plus de 20%) ne peuvent être le fruit du hasard. Ces gènes forment une famille
qualifiée de famille multigénique. Ces homologies de séquences sont interprétées comme le résultat d’une
ou de plusieurs duplications d’un gène ancestral, suivies de transpositions de certaines copies à d´autres
locus sur le même chromosome ou sur des chromosomes différents.
La divergence des gènes d’une même famille s’expliquent par l’accumulation au cours du temps
de mutations indépendantes dans les diverses copies.
Dans certains cas, ces processus peuvent conduire à la formation de gènes assurant de nouvelles fonctions
ce qui enrichit le génome et permet, lorsque ces gènes s´expriment, l´apparition d´innovations évolutives.
(Voir document annexe 2)
La découverte de ces familles de gènes a ainsi permis aux scientifiques de découvrir un
mécanisme créateur de nouveaux gènes.Ces mécanismes constituent donc un moteur de l´évolution des
espèces.
Les innovations génétiques sont aléatoires et leur nature n´est pas contrôlée par les caractéristiques
du milieu. Elles sont en outre relativement rares dans les conditions naturelles mais certains facteurs, dits
mutagènes (U.V., rayons X, certains composés chimiques, etc.), sont susceptibles d´augmenter leur
fréquence.
Document annexe 1: Différents types de mutations ponctuelles et leurs conséquences
CAC TGG AAT T TG
ADN brin transcrit
GUG A CC UUA A A C
ARNm
Val
Thr
Leu
Asn
Protéine
Mutation silencieuse
Addition/ Insertion
Changement du cadre
de lecture
Insertion
Redondance du code génétique
CAC TGG AAT T TG
ADN avant
CAC TGG TAA T T T
ADN après
GUG A CC AUU A A A
ARNm
CAC TGG AAT T TG
ADN avant
CAC TGT AAT T TG
ADN après
GUG A CA UUA A A C
ARNm
Val
Thr
Ile
Lys
Délétion
Changement du cadre
de lecture
Leu
protéine
Asn
Mutation faux-sens
Protéine
Substitution
Val
Thr
CAC TGG AAT T TG
ADN avant
CAC TCG AAT T TG
ADN après
GUG AGC UUA A A C
ARNm
Val
Ser
Leu
Asn
protéine
Mutation non-sens
CAC T GG AAT T TG
ADN avant
CAC T GG AT T TG
ADN après
CAC TGG AAT T TG
ADN avant
GUG A CC UA A A C
ARNm
CAC TGG ACT T TG
ADN après
GUG A CC UGA A A C
ARNm
Val
Thr
...
Codon stop
Protéine
Val
Thr
...
Codon stop
Protéine
Document annexe 2: Mécanismes créateurs de nouveaux gènes