Question d'origine :
Bonjour
j'aurais une question concernant la génétique. On observe depuis quelques temps une certaine évolution des paradigmes mis en jeu. Par exemple, de nombreuses choses que j'ai apprises en biologie au lycée me semble aujourd'hui remis en question, pour ne pas dire s'être révélées erronées.
En effet, on dit :
1) Ce sont les cellules germinales qui transmettent l'hérédité (au travers des moitiés chromosomiques père/mère)
2) En caricaturant, son père né rachitique à cause de certains gènes, aura beau faire 300 pompes par jour et être Musclor le jour de la fécondation de la cellule-oeuf de son fils, ces 300 pompes par jour n'auront a priori AUCUNE influence sur le génotype de son fils (et donc par là-même sa carrure). Ce n'est pas parce qu'on coupe la queue d'une souris sur 30 générations que la descendance va tout d'un coup ne plus avoir de queue...
3) Pourtant, il semble exister certains mécanismes, regroupé sous le terme "d'épigénétique", qui sembleraient remettre en question ce postulat?
Autre question, on dit aussi que les espèces NE s'adaptent PAS au sens pro-actif du terme, c'est-à-dire que ce n'est pas parce qu'il fait froid que tout d'un coup le corps va se mettre à se dire "tiens on va faire pousser plus de poils pour avoir plus chaud" MAIS que des mutations ALEATOIRES ont conféré à un moment T cette caractéristique à un membre de ladite espèce, qui était donc plus adaptée, et in fine l'environnement "sélectionne" cette espèce comme la plus apte pour survivre => comme elle a plus chaud, elle est moins amenée à succomber du froid, a moins besoin de manger => se reproduit plus => plus de gènes => diffusion au sein de la population. Pour que ce mécanisme fasse son oeuvre, il faut donc qu'il s'étale sur des centaines de milliers d'années.
Bien.
Néanmoins ce postulat nécessite donc de nombreuses mutations aléatoires. J'aurais aimé savoir à quelle fréquence celle-ci survenait? Combien de mutations par génération peut-on observer? Que celles-ci soient "inutiles, non voyantes", ou "néfastes", ou "bénéfiques" peu importe.
De plus, j'ai lu dans différents articles (dont un de Science et Vie) disant que certaines ethnies du globe (dans le cas de l'article il s'agissait des Tibétains) étaient mieux adaptées à l'endroit où elles vivaient (dixit des études scientifiques!). Pareilles pour certaines populations insulaires !
Comment une population pourrait-elle s'adapter à un environnement en quelques disons, milliers d'années, à raison d'en moyenne une génération tous les 25 ans??? Et ce sans remettre en question le paradigme ci-dessus, et en omettant tout rôle "pro-actif" du phénotype/environnement sur le génotype....
Enfin, toujours lié, pourquoi peut-on observer un contraste aussi important entre populations "originelles" des différentes régions du globe? A la base, l'homo sapiens serait parti d'Afrique de l'Ouest avant de se propager un peu partout il y a environ 200 000 ans (wikipedia). En même pas 200 000 ans, l'homo sapiens aurait donné des ethnies aussi différentes? Comment la couleur de peau (la caractéristique phénotypique le plus évident chez les hommes, qui on sait a pu mener à certaines déviances...) s'est-elle développée? Transmise? Est-elle le jeu d'une adaptation (peau foncée protège mieux du soleil?)
Là aussi comment en 200 000 ans peut-on observer ces différentes phénotypiques si on garde un rôle strict des mutations...?
Bref beaucoup de questions, j'espère que mes explications un peu longues vous donneront le contexte pour pouvoir me répondre !
Réponse du Guichet
bml_sci
- Département : Sciences et Techniques
Le 15/01/2011 à 15h32
L'Epigénétique est une expression créée au XIXe siècle, redéfinie par Conrad Waddington en 1942 dans son sens actuel. L’épigénétique désigne l’étude des influences de l’environnement cellulaire ou physiologique sur l’expression de nos gènes.
Pour prendre une métaphore,
La séquence des nucléotides (ADN) qui composent ces gènes n’est pas modifiée. En revanche, les protéines codées par ces gènes pourront être produites à des moments ou à des endroits différents suivant les marques épigénétiques qui sont présentes sur les gènes. Ces marques résultent de l’environnement d’un gène.
Qu’appelle-t-on l’environnement d’un gène ?
Chacune de nos cellules contient 20 000 à 30 000 gènes en double exemplaire (40 000 à 60 000 allèles). Avec les régions nécessaires à la production de protéines, ils ne représentent que 30 à 35 % de la molécule d’ADN. L’environnement des gènes est donc formé en premier lieu par les 65 à 70 % d’ADN dont la fonction est encore largement inconnue. Mais l’environnement des gènes, c’est aussi les protéines formant les chromosomes, la cellule (son noyau où sont logés les gènes, son cytoplasme, ses organites comme les mitochondries), le tissu, l’organe, l’individu… et l’ensemble des conditions de vie de l’individu, comme son alimentation, ses activités ou son lieu d’existence. Tout ce milieu au sens large, du plan moléculaire au plan écologique, est susceptible de modifier l’expression de nos gènes. Et l’épigénétique vise à comprendre les mécanismes à l’œuvre dans ce processus.
Comment est modulée l'expression d'un gène ?
L’accessibilité d’un gène dans une cellule, c’est-à-dire le fait que cette cellule soit capable d’utiliser ou non le gène pour fabriquer une protéine donnée, dépend notamment de modifications chimiques de l’ADN des séquences régulatrices de ce gène et des protéines qui entourent l’ADN (les histones).
source : INSERM (Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale)
Vous comprendrez bien qu'au vu de la complexité du vivant, elle varie selon les espèces.
[I]Cette expérience [en 1896, par le laboratoire d'agriculture de l'Etat de l'Illinois pour développer la teneur en huile du maïs, NdlR], comme celle de la drosophile, et comme beaucoup d'autres du même type, nous permet de comprendre que
Les pressions de sélection darwinienne interviennent, c'est certain. Et elles sont extrêmement importantes, comme nous le verrons dans tout ce livre, mais elles ne s'exercent pas de façon continue et uniforme sur les échelles de temps du type de celles qui s'appliquent en général aux fossiles, en particulier dans les sections les plus anciennes que l'on possède. La leçon du maïs et de la drosophile, c'est que la sélection darwinienne pourrait bien faire des méandres ici et là, aller de l'avant et reculer de dix mille fois, le tout dans l'espace de temps le plus court qui puisse se mesurer en géologie. Je parie que c'est ainsi que les choses se passent.
Concernant le phénomène de sélection des caractères, Michel Laurin décrit avec précision les hypothèses sur la sortie des eaux chez les vertébrés dans son livre Systématique, paléontologie et biologie évolutive moderne : l'exemple de la sortie des eaux chez les vertébrés.
L’évolution de l’homme a été très étudiée et a engendré une très riche littérature. Chacune de vos questions nécessiterait une réponse circonstanciée. Aussi, dans un premier temps, nous vous renvoyons à cette question précédente sur la Couleur de peau
D’autre part, les mécanismes de réparation ont été hautement conservés au cours de l’évolution : le mécanisme de réparation eucaryote a des analogies avec E-Coli. Chez l’Homme on identifie des gènes impliqués dans différents types de la réparation : réversion directe du dommage, le système BER, le système NER, la réparation des mésappariements, la réparation par recombinaison.
Chez les eucaryotes il n’y a pas d’équivalent du système SOS avec augmentation importantes de l’expression des protéines impliquées dans la réparation ; mais plutôt relocalisation et concentration des protéines de réparation dans des complexes sub-nucléaires. Attention le système d’opéron n’existe pas chez les eucaryotes, le génome étant trop compliqué, et ainsi il n’y a donc pas de système de réparation de type SOS (donc pas de protéine de type Rec A).
Les déficiences dans les systèmes de réparation de l’ADN eucaryote entraînent des maladies génétiques héréditaires.
Source : Cours de pharmacie.com
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Pour aller plus loin :
- Les preuves d'une histoire ancienne, une conférence de Gilles Escorguel (2009)
- Trois mille ans de réflexions sur l'évolution, une conférence de Jean-Michel Mazin (2009)
- La vie grâce aux erreurs : ADN, mutations et évolution, une conférence de Laurent Duret (2010), également consultable sur Internet
- Comprendre l'évolution : 150 ans après Darwin
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