Génomes et complexité

On pense généralement que les humains sont tout en haut de la pyramide de l’évolution, qu’ils représentent le sommet ultime de la complexité. Bon, on sait maintenant depuis 150 ans qu’il est possible d’avoir des formes de vies très complexes sans recourir à un créateur, et d’ailleurs, depuis ce temps-là, les chercheurs établissent des théories et les valident régulièrement (voir cet article de Nature, en libre accès). Mais malgré cela, lorsque l’on observe l’éventail du vivant, on a quand même l’impression que certaines formes de vie sont plus complexes que d’autres. Et comme l’on sait que tout organisme vivant possède un génome, on a naturellement pensé que cette complexité se cachait au sein du génome, par exemple un organisme complexe possède un plus grand génome qu’un organisme peu complexe.

Considérons par exemple une liste d’organismes vivants: la levure Saccharomices cerevisae (utilisée pour la fermentation), la mouche Drosophila melanogaster (chouchou des généticiens) et le mammifère Homo sapiens (nous…). La levure a un génome de 13 Mb (13 millions de paires de bases), la mouche de 165 Mb et l’homme de 3 Gb. Jusque là, ça marche, mais si l’on considère le blé Triticum aestivum, son génome fait… 17 Gb ! Surprise: le blé que l’on a tendance à considérer comme « moins complexe » que nous a un génome plus de 5 fois plus grand ! De cette observation est né le « paradoxe de la valeur C« , la lettre C désignant la taille du génome haploïde d’un organisme, c’est-à-dire la taille du génome contenu dans un gamète. La figure 1 montre la distribution de la valeur C chez plusieurs ensembles d’organismes (sur ce graphique, la valeur C est en picogramme et non pas en paire de bases, mais le résultat est identique).

cvalues1

On a ensuite pensé au nombre de gènes de chaque organisme, mais ça n’a pas donné grand chose non plus à part un autre paradoxe, de la valeur « G » cette fois. Ceux qui veulent en savoir plus et jouer avec les données sous R peuvent suivre le tutoriel proposé par les chercheurs de l’Université de Lyon.

Cette question de la complexité continue à alimenter de grands débats mais maintenant les chercheurs essaient d’abord de comprendre ce que signifie « être plus complexe qu’un autre ». Les recherches ont considérablement étendu leur portée et impliquent maintenant les notions d’auto-organisation, émergence, entropie, etc… empruntées à l’informatique théorique, la physique, et les mathématiques (voir par exemple le nouvel Institut des Systèmes Complexes à Paris).

Cependant, en parallèle, d’autres recherches ont beaucoup avancé, notamment sur notre connaissance du génome, et ont permis de résoudre enfin ce fameux paradoxe de la valeur C. Suite au prochain numéro… !

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