Quels mécanismes autres que les mutations permettent de modifier le génome ?
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Diversification par apport d’un nouveau génome
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L’apport complet d’un nouveau génome
Une espèce polyploïde se caractérise par la possession de plus de deux jeux complets de chromosomes. Ce phénomène est très fréquent chez les végétaux et plus rare chez les animaux.
La polyploïdie peut se produire naturellement au sein de la même espèce (autopolyploïdie). Elle résulte de la production de gamètes non réduits (2n). La fusion de gamètes à 2n aboutissant à une cellule œuf à 4n.
Elle peut aussi se produire par croisement (hybridation) entre des espèces différentes (alloploidie).
Exemple de la banane sauvage et cultivée
Une anomalie lors de la méiose entraine une augmentation de la polyploïdie sans croisement avec une autre espèce. Les descendants possèdent alors des différences morphologiques et physiologiques par rapport aux parents
Livre p 44 : exemple de la spartine
Deux individus appartenant à deux espèces différentes peuvent s’hybrider, le descendant possède donc un lot chromosomique de chaque parent. Ces chromosomes n’étant pas homologues, l’appariement des chromosomes lors de la méiose est impossible. Ils sont donc en général stériles.
Si un doublement accidentel des chromosomes suit l’hybridation, la méiose redevient possible et la fertilité est rétablie.
Exemple des chrysanthèmes
C’est ainsi que dans un genre sont apparues de nouvelles espèces qui se caractérisent par des multiples du nombre de chromosomes de base
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L’apport partiel d’un génome : les transferts horizontaux de gènes
Des organismes sont capables de transférer de l’ADN à d’autres organismes n’appartenant pas à la même espèce de manière volontaire ou accidentelle. On parle de transferts horizontaux de gènes.
Les transferts horizontaux de gènes s’effectuent :
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de bactéries à des bactéries
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de virus à bactéries ou cellules eucaryotes
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de cellules eucaryotes à cellules eucaryotes.
Ces transferts horizontaux sont des événements rares.
Exemple de la mise en place du placenta humain
Autres exemples de transfert de gènes entre espèces différentes
Des transferts horizontaux de gènes sont possibles en dehors de toute filiation entre individus de la même espèce ou non. (Transfert verticaux : reproduction sexuée)
D’autres mécanismes de diversification des génomes existent : hybridations suivies de polyploïdisation, transfert par voie virale, etc.
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Diversification liée à l’expression de gènes du développement
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Gènes du developpement et plan d’organisation
Exemples :
Le gènes Hox D13 muté entraine des malformation des doigts, il a donc un rôle clé dans la formation des doigts
Chez le poulet les gènes Hox ne s’expriment ni dans la partie antérieure ni dans la partie postérieure du corps. Dans la partie antérieure du flanc seul s’exprime Hoxc6 dans la partie postérieure du flanc seul s’exprime Hoxc8.
Chez le serpent les 2 gènes Hox c s’expriment ensemble dans la partie antérieure et le flanc de l’aniaml.
Les membres antérieurs se forment en avant d’une zone où seul Hoxc-6 s’exprime. Une telle zone n’existe pas chez le python, ce qui empêche donc la formation d’un membre antérieur au cours du développement. Par ailleurs, l’expression simultanée d’Hoxc-6 et Hoxc-8, que l’on observe sur la majorité de la longueur du corps du python, est à l’origine de la formation de vertèbres. Nous pouvons donc faire l’hypothèse que la modification des zones d’expression des gènes Hoxc-6 et Hoxc-8 au cours du développement chez l’ancêtre des serpents a contribué à leur morphologie particulière.
Les gènes homéotiques sont des gènes impliqués dans le développement. Ils permettent la synthèse de protéines qui contrôlent l’expression des gènes et donc le devenir des cellules.
Des groupes d’organismes très différents possèdent les mêmes gènes homéotiques. Ces gènes présentent de fortes homologies de séquences, preuve qu’ils dérivent de gènes ancestraux communs
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Gènes du développement et morphologie
exemples :
La radioactivité est plus importante chez les pinsons à gros bec donc l’intensité de l’expression du gène Bmp4 est plus élevée chez les pinsons à gros bec après 25h de développement et à la fois plus localisée et plus intense chez ces mêmes pinsons après 29h de développement. Cette région de l’embryon étant à l’origine du bec et ces deux espèces de pinsons possédant à l’âge adulte des becs de morphologie différente, on peut faire l’hypothèse que l’expression du gène Bmp4 a des conséquences sur la taille du bec.
Les résultats de sous expression et de surexpression artificielle du gène BMP4 chez des embryons de poulet montre clairement des conséquences au niveau de la taille du bec. Ceci confirme notre hypothèse : une plus forte expression du gène Bmp4 chez l’embryon dans la future région du bec est à l’origine de la formation d’un bec de plus grande taille
Les différences de morphologie entre espèces proches s’explique par des variations dans la chronologie et l’intensité d’expression de gènes communs plus que de différences entre ces gènes.
S’agissant des gènes impliqués dans le développement, des formes vivantes très différentes peuvent résulter de variations dans la chronologie et l’intensité d’expression de gènes communs, plus que d’une différence génétique.
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Diversification sans modification du génome
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L’exemple des symbioses
Des organismes sont capables de s’associer. Lorsque cette association est durable et que chaque partenaire tire bénéfice de cette association, on parle de symbiose.
Ces associations sont sources de diversité car elles confèrent à l’organisme de nouveaux caractères sans modifier l’information génétique.
Une diversification des êtres vivants est aussi possible sans modification des génomes : associations (dont symbioses) par exemple.
2_ Diversification par acquisition de comportement nouveaux
Chez les vertébrés, le développement de comportements nouveaux, transmis d’une génération à l’autre par voie non génétique, est aussi source de diversité : chants d’oiseaux, utilisation d’outils, etc.
