• Génétique: un nouveau mécanisme permettant l’échange de matériel génétique sans avoir recours à la reproduction sexuée a été mis en évidence!____¤202011

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «A yeast living ancestor reveals the origin of genomic introgressions» sont publiés dans la revue Nature, a permis de mettre en évidence un nouveau mécanisme permettant l’échange de matériel génétique sans avoir recours à la reproduction sexuée grâce à la découverte d’une souche de levure à l’architecture génétique ancestrale.

     

    Relevons tout d'abord que «lorsque des groupes d’individus sont séparés les uns des autres, ils accumulent progressivement dans leur génome des mutations propres à chaque groupe, dues à des erreurs lors de la réplication de l’ADN». Si ces individus issus de groupes distincts se rencontrent plus tard, «ils peuvent néanmoins se reproduire sexuellement et donner naissance à un hybride, constitué pour moitié de chaque ADN parental».

     

    Il peut arriver «que ces hybrides se reproduisent avec des individus provenant d’un des deux groupes originels, engendrant ainsi des descendants dont le génome est enrichi seulement avec l’un des ADN parentaux». Alors, après plusieurs générations de rétrocroisements de ce type, seuls persistent «de rares fragments d’ADN issus de l’autre parent originel persistent», qui sont appelés 'introgressions': ainsi, «2% du génome humain d’origine non-africaine contient de l’ADN de Néandertal résultant de ce processus d’introgression». Par ailleurs, «on observe souvent des introgressions chez des espèces génétiquement éloignées qui ne peuvent se reproduire sexuellement l’une avec l’autre», un phénomène «longtemps resté une énigme».

     

    Concrètement, «la levure du boulanger Saccharomyces cerevisiae est reproductivement isolée de son espèce sœur Saccharomyces paradoxus», car, «malgré le fait que ces deux espèces de levure peuvent s’accoupler et former des hybrides S. cerevisiae/S. Paradoxus», il apparaît que «leur forte divergence génétique (~12%) rend leur descendance majoritairement non-viable, limitant ainsi l’échange de matériel génétique». Pourtant, «des fragments d’ADN de S. paradoxus ont été retrouvés dans le génome de S. cerevisiae, selon un processus vraisemblablement similaire aux introgressions de Néandertal observées chez l’humain».

     

    Dans ce contexte, en vue de découvrir comment cette situation est possible alors que les hybrides sont stériles, l'étude a, en premier lieu,«isolé une souche hybride ancestrale de levure dont la structure génomique (mis à part l'accumulation naturelle de mutations) n’a pas évolué depuis des centaines de milliers de générations, constituant un véritable fossile vivant».

     

    Les chromosomes homologues de cette levure 'fossile' apparaissent «parfaitement identiques ("homozygotes") en plusieurs endroits où l’ADN de S. paradoxus a complètement remplacé celui de S. cerevisiae» et l'étude prouve «que cette levure fossile est l’ancêtre direct d’une autre souche moderne de S. cerevisiae dénommée Alpechin, trouvée dans les eaux usées de la production d’huile d’olive et pourvue d’introgressions de S. paradoxus».

     

    A la suite de cette observation, «les emplacements où l’ADN de S. paradoxus a complètement remplacé celui de S. cerevisiae chez la levure fossile» ont été comparés, «avec les zones d’introgressions chez Alpechin» et il a été «constaté qu’elles coïncidaient»: en réalité, «les introgressions de S. paradoxus dans la levure Alpechin résultent directement des fragments maintenus dans la souche ancestrale».

     

    Pour éclaircir ces faits, des expériences plus approfondies ont été menées: «les blocs d’ADN de S. paradoxus conservés dans les chromosomes homologues de la levure fossile lui permettraient de recombiner plus efficacement son génome lors de la formation de gamètes pour la reproduction sexuée». L'étude suggère alors que les descendants de la levure fossile auraient été «rétro-croisés successivement avec S. cerevisiae donnant ainsi naissance à des descendants comportant de longs fragments d’introgression d’ADN de S. paradoxus», un scénario qui aboutit à terme «à la formation de génomes très semblables à celui des levures Alpechin».

     

    Au bout du compte, cette étude explique «comment des espèces reproductivement isolées peuvent échanger du matériel génétique: la formation de blocs d’ADN identiques sur les deux chromosomes homologues permet aux génomes hybrides de se recombiner». Cependant, la question de savoir comment ces blocs se forment «reste encore à élucider».

     

     


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