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Si l’évolution sélectionne les organismes les plus aptes, pourquoi avons-nous encore des imperfections ? Les scientifiques du Centre Milner pour l’évolution de l’Université de Bath qui étudient cette question ont découvert que chez les espèces dont les populations sont peu nombreuses, les événements fortuits l’emportent sur la sélection naturelle, ce qui permet aux imperfections de se faufiler.

Tout serait une question de codon-stop

Les travaux récents d’Alex Ho et Laurence Hurst du Milner Centre for Evolution de l’université de Bath ont analysé les génomes d’un large éventail d’organismes; des mammifères aux algues unicellulaires. Ils ont comparé les instructions génétiques utilisées par les cellules pour fabriquer des protéines – en particulier le code à la fin du gène qui indique à la cellule d’arrêter la lecture, appelé « codon-stop ».
Lors de la fabrication des protéines, notre ADN est lu par des chaînes, avec un « codon-stop » à la fin d’une chaîne pour dire à la cellule d’arrêter la lecture. Dans un gène donné, la plupart des organismes ont le choix d’utiliser l’un des trois codon-stop très similaires, cependant, l’un d’entre eux (appelé TAA) est bien meilleur que les autres (appelés TGA et TAG) pour arrêter la machinerie cellulaire.
Les chercheurs ont examiné pourquoi certains gènes utilisent les codon-stop les moins efficaces, alors que l’évolution par la sélection naturelle devrait amener la plupart des gènes à utiliser le codon TAA, qui est plus efficace.

Les événements fortuits favoriseraient le moins efficace

Ils ont découvert que chez des espèces telles que l’homme et d’autres mammifères, dont les populations sont relativement petites et la reproduction lente, la sélection favorisait le codon TAA dans les gènes les plus fortement exprimés. Cependant, les mutations créant les codons-stop les moins efficaces pourraient augmenter en fréquence à cause d’événements fortuits, le lancement des dés étant plus influent lorsque les populations sont petites. Il en résulte qu’un codon-stop moins efficace est trouvé plus souvent que prévu, principalement dans les gènes les moins utilisés.
En revanche, chez les espèces dont les populations se répliquent rapidement, comme les levures ou les bactéries, le hasard est moins important et la sélection naturelle a donc tendance à « éliminer » toute mutation moins favorable, ce qui fait que le TAA est très répandu. Ces découvertes pourraient aider à concevoir de nouvelles thérapies pour les maladies génétiques.
Le professeur Laurence Hurst, directeur du Centre Milner pour l’évolution, a déclaré : « notre ensemble d’ADN semble beaucoup plus compliqué que celui de quelque chose comme la levure. Les humains ont beaucoup d’ADN énigmatique entre leurs gènes et chacun d’entre eux peut généralement fabriquer de nombreux produits différents, alors que les gènes de la levure ont tendance à n’en fabriquer qu’un seul.

Une sélection naturelle peu efficace

« Nos travaux montrent que la sélection naturelle chez l’homme n’est pas très efficace, et notre ADN finit donc par ressembler à une ancienne voiture rouillée – qui est juste capable de fonctionner, avec toutes sortes de mauvaises réparations et d’accrétions accumulées au fil du temps. La levure ressemble plutôt à un organisme tout droit sorti de la salle d’exposition : la machine parfaite ».
Ces résultats indiquent que les organismes, tels que les humains et les autres mammifères, dont la population est relativement petite, ne peuvent pas maintenir un état parfait au cours de l’évolution. Ils soutiennent également l’idée que l’ADN humain est sujet à l’erreur et de mauvaise qualité, non pas en tant qu’élément d’une machine complexe pour un organisme complexe, mais plutôt parce que la sélection est une force trop faible pour empêcher notre ADN de se détériorer.

Utiliser le meilleur codon-stop pour les thérapies géniques

Le professeur Hurst a déclaré : « ces résultats sont importants car ils nous aident à comprendre que ce n’est pas parce qu’une chose est commune qu’elle est la meilleure. Cela aide à la fois à comprendre les maladies génétiques et à les soigner. Par exemple, cela suggère que lorsque l’on fabrique de nouveaux gènes pour une thérapie génique, nous devrions faire ce que fait la levure et utiliser le meilleur codon-stop : TAA ».
Cette recherche a été publiée dans Molecular Biology and Evolution.
Source : University of Bath
Crédit photo sur Unsplash : Brooke Cagle

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