Transformisme et évolutionniste
Gènes de développement et systématique génétique

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Jusqu'en 1980 et la découverte des gènes du développement embryonnaire, trois sciences se sont développées de manière plus ou moins indépendante :

• la génétique formelle ( infos) qui, au départ, pensait qu'à un gène correspondait un caractère,
• l'embryologie expérimentale ( infos) qui transplantait des cellules embryonnaires d'une région à une autre pour étudier les relations entre développement et environnement embryonnaire,
• la taxi ou taxonomie ( infos) qui dériva vers la cladistique et la phénétique.

Découverte des gènes de développement ( infos)

En 1980, on découvrit le gène Antennapedia (gène homéotique HOX) qui remplace les antennes de la drosophile par des pattes ( infos) : on fit le lien entre lien entre certains gènes et le développement embryonnaire.

On retrouve des gènes identiques du développement dans des espèces beaucoup plus évoluées, ce qui implique une conservation de certains gènes et la création de la systématique génétique.

Le développement de cette discipline nous entraînerait trop loin.

Sachez que l'on utilise des mutants connus chez certaines espèces et que l'on utilise des techniques de biologie moléculaire qui permettent la surexpression ou la mutation contrôlée de certains gènes (PCR, détection des transcrits par hybridation in situ).

Les espèces sur lesquelles on travaille actuellement sont :

• la drosophile ( infos) ;

Un site permet de croiser les drosophiles ( infos). Elles ne comportent que quatre chromosomes ( infos) & ( infos).

• le Caenorhabditis elegans ( infos) ;
• pour les vertébrés, le poisson-zèbre - Danio rerio - ( infos) et la souris ( infos) qui sont les modèles principaux, le poulet et le xénope ( infos).

On retrouve des mêmes gènes qui se conservent lors de l'évolution qui sont :

• des facteurs de transcription qui contrôlent l'expression d'autres gènes,
• des mécanismes de communication cellulaires fondamentaux dans l'embryogenèse.

On peut citer le PAX6 qui intervient, entre autres, dans la fabrication de cellules photoréceptrices et de l'oeil chez la drosophile et bien d'autres espèces plus évoluées dont l'homme. On retrouve d'autres gènes qui sont impliqués dans la morphogenèse de nombreuses structures (coeur, tube digestif, même au niveau cérébral…). On peut émettre deux hypothèses qui font débat à l'heure actuelle :

 

• la maximaliste consiste à penser que l'ancêtre commun possédait un oeil, un coeur…
• la minimaliste que des mécanismes de différenciation ancestraux ont été conservés par l'évolution.

Mutation des gènes de développement ( infos)

On peut penser que les mutations se sont effectuées sur :

• la région codante de certains gènes provoquant l'apparition de morphologies nouvelles ;

Les gènes bithorax et postbithorax transforment le troisième segment thoracique (normalement sans aile, mais avec des balanciers) en deuxième qui porte naturellement une paire d'ailes ( infos) : les mouches mutantes possède deux paires d'ailes, comme si elles avaient deux thorax, d'où le nom des gènes. La mutation brutale de ce gène aurait pu supprimer la deuxième paire d'ailes et fait apparaître le groupe des diptères à deux ailes (libellules, papillons, abeilles).

• la région régulatrice qui change le domaine d'expression de certains gènes ;

C'est le cas par exemple des gènes Hoxc-6 et Hoxc-8 codant pour les membres antérieurs et la colonne thoracique ( infos). Cette expression est exagérée chez le python dont le corps est composé d'un très grand nombre de vertèbres thoraciques.

• la duplication de certains gènes comme les gènes HOX (OTX, mais aussi PAX) qui se sont dupliqués plusieurs fois et qui semblent être responsables de la complexification des vertébrés.

Edward B. Lewis (1918-2004) reçut le prix Nobel de médecine en 1995, avec Christiane Nüsslein-Volhard et Eric F. Wieschaus " pour leurs travaux sur le contrôle génétique du développement précoce de l'embryon " grâce à leurs recherches sur les gènes homéotiques de la drosophile.

Un gène homéotique est un gène qui détermine le plan d'organisation d'un être vivant, c’est-à-dire la place des organes les uns par rapport aux autres, et selon les axes de polarité, axe antéro-postérieur et axe dorso-ventral ().

L'homéose est une théorie énoncée par William Bateson selon laquelle une partie du corps de l'animal prend la forme d'une autre partie, normalement située ailleurs, comme la transformation de la drosophile par le gène Antennapedia : la mutation est dite homéotique.

Ces gènes sont présents chez la drosophile et sont dupliqués chez les bilatériens, en particulier chez la souris où ils ont été particulièrement étudiés.

• 8 gènes à l'heure actuelle sont très proches les uns des autres et forment deux complexes : 5 pour Antannapedia et 3 gènes pour bithorax.
• Ces gènes s'expriment dans le même ordre que celui de leur position sur le chromosome.

Ces gènes possèdent une séquence commune appelée homéoboîte qui se fixe sur l'ADN pour activer ou inhiber l'expression de certains gènes pour diriger le développement embryonnaire vers une certaine différenciation cellulaire.

Il semble que les gènes homéotiques soient responsables de la complexification du vivant.

Ils ne sont pas présents chez les éponges qui possèdent un seul type de cellules, les diblastiques, animaux à deux feuillets, les Cnidaires, comme les polypes ou les méduses, en possèdent peu et ne forment pas de complexes. Les bilatériens sont pourvus de gènes HOX élaborés avec des complexes qui se dupliquent en tandem chez les vertébrés.

De nombreux gènes homéotiques existent et leur étude ne fait que commencer.

On s'est aperçu que la sélection agit à tous les niveaux d'organisation et que le génome humain par exemple est une mosaïque comprenant à peu près 40% de transposons ( infos) : ce sont des éléments d'ADN parasites qui peuvent se déplacer sur un brin du génome et provoquer une recombinaison. Chez les plantes, ce taux passent à 75% ( infos).

Conclusion générale

A l'heure actuelle, l'évolution des espèces est admise par tous avec des variantes dans la manière dont elle se produit. Les études des gènes du développement permettront dans un avenir relativement proche de préciser ces mécanismes, surtout au niveau de la génétique des populations.

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Bibliographie de Witt Hendrick C.D. - Histoire du développement et de la biologie - Volume, I, II, III - Presses polytechniques et universitaires romandes, Paris, 404, 460 et 635 p., 1992, 1993 et 1994 Darwin on line Darwin Ch. - Voyage d'un naturaliste autour du monde - Maspero, Paris, 2 volumes, 251 et 299 p., 1982 Rostand J. - Charles Darwin - Gallimard, Paris, 237 p., 1947 Conry Y. - Darwin, théorie de l'évolution (textes choisis) - PUF, Paris, 233 p., 1981 Thuillier P. - Darwin & C° - Editions Complexe, Bruxelles, 210 p., 1981 Eibl-Eibesfeldt I. - Ethologie - Biologie du comportement - Naturalia et Biologica Editions scientifiques Paris, 576 p., 1972 Campan R., Scapini F. - Ethologie, approche systémique du comportement - De Boeck Université, Bruxelles, 737 p., 2002 Université d'Oxford - Dictionnaire du comportement animal - Robert Laffont, Paris, 1013 p., 1990 Immelmann K. - Dictionnaire de l'éthologie - Pierre Mardaga Editeur, Liège, 296 p., 1990