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Un c’est bien, deux c’est parfois mieux

Deux équipes publient des articles suggérant qu'un double génome pourrait être avantageux pour certaines espèces

Chez l'humain, un nombre anormal de chromosomes peut affecter le développement et la survie des individus. Chez certaines espèces végétales ou animales, cette anomalie pourrait procurer des avantages évolutifs.

Chez l’humain, la présence de chromosomes surnuméraires est généralement de mauvais augure. Tout écart par rapport au nombre standard de 46 a des répercussions pouvant affecter le développement et parfois même la survie des individus. À preuve, la moitié des fausses couches spontanées serait attribuable à un nombre anormal de chromosomes chez l’embryon et de nombreux cancers sont associés à des anomalies dans le nombre de chromosomes.

Chez d’autres espèces, la situation pourrait toutefois être bien différente. Deux équipes de la Faculté des sciences et de génie viennent de publier coup sur coup dans Nature Communications des études suggérant que le fait de posséder un double génome pourrait procurer des avantages évolutifs aux organismes qui en sont porteurs.

Des hybrides fertiles

Voici une idée reçue en biologie: les croisements entre espèces, par exemple entre l’âne et le cheval, produisent rarement de rejetons et, lorsque cela survient, la progéniture est stérile. «La capacité de se reproduire et de donner naissance à des descendants fertiles constitue l’un des critères du concept d’espèce, rappelle d’ailleurs le professeur Christian Landry. On a longtemps cru que les croisements entre espèces étaient des culs-de-sac évolutifs.»

Les progrès en génétique évolutive ont toutefois permis de montrer que de nombreuses espèces de plantes, de champignons et d’animaux auraient été créées par hybridation à partir d’espèces dont le croisement produisait pourtant des descendants presque tous stériles. «On ne savait pas comment les premiers descendants issus de ces croisements parvenaient à recouvrer leur fertilité», souligne le professeur Landry.

Dans un article qui vient de paraître dans Nature Communications, Guillaume Charron, Souhir Marsit, Mathieu Hénault, Hélène Martin et Christian Landry, du Département de biologie, du Département de biochimie, microbiologie et de bio-informatique et de l’Institut de biologie intégrative et des systèmes (IBIS), montrent que certains hybrides de levure à vin parviennent à recouvrer leur fertilité en doublant leur nombre de chromosomes.

Certains hybrides de levure à vin parviennent à recouvrer leur fertilité en doublant leur nombre de chromosomes.

Ce dédoublement, qui résulterait d’un problème au moment de la division cellulaire, permettrait de rééquilibrer les différences de structure ou de séquences entre les deux espèces souches. «Comme ce genre d’anomalies se produit fréquemment chez les plantes et qu’elle peut aussi survenir chez les animaux, ce mode de recouvrement de la fertilité pourrait permettre à un grand nombre d’espèces de naître à partir de l’hybridation d’autres espèces», avance le professeur Landry.

Une picoalgue à double génome

Chloropicon primus est une algue verte unicellulaire à peine plus grosse qu’une bactérie. Il y a trois ans, on ne savait presque rien de cette algue ni des autres espèces qui forment la classe des chloropicophycés. La raison? «On n'avait pas encore découvert que cette classe représente un groupe dominant d'algues vertes dans les océans, souligne le professeur Claude Lemieux. Un tel rôle avait été assigné seulement aux algues vertes de la classe des mamiellophycés.»

La picoalgue C. primus a un génome composé de 20 chromosomes, dont 19 sont présents en deux copies, une caractéristique qui n’avait pas encore été observée chez les algues vertes microscopiques.

Les chloropicophycés et les mamiellophycés forment les deux classes ancestrales des algues vertes. Elles se seraient séparées d'un ancêtre commun il y a environ 950 millions d’années. Les premières vivent maintenant dans les zones pélagiques des régions chaudes du globe alors que les secondes vivent dans les zones côtières des océans, jusque dans l’Arctique. «L’étude de leur génome pourrait nous aider à repérer les gènes qui ont permis à ces algues d'occuper différentes régions des océans», avance le chercheur.

Le génome des mamiellophycés a été abondamment étudié depuis 15 ans, mais pas celui des chloropicophycés. Claude Lemieux, Monique Turmel, et Christian Otis du Département de biochimie, microbiologie et de bio-informatique et de l’IBIS, et Jean-François Pombert, de l’Illinois Institute of Technology de Chicago, viennent de publier dans Nature Communications la première description du génome d’une algue de la classe des chloropicophycés.

La principale surprise qui attendait les chercheurs? «C. primus possède 20 chromosomes dont 19 sont présents en deux copies, une caractéristique qui n’avait pas encore été observée chez les algues vertes microscopiques, souligne le professeur Lemieux. On croit que cette particularité pourrait faciliter une adaptation rapide à de nouveaux environnements. Au cours des prochaines décennies, les populations de chloropicophycés, déjà abondantes dans les régions chaudes, pourraient donc prendre de l’expansion en raison du réchauffement climatique.»

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