Genome dark matter

On a cru pendant longtemps que la complexité d’un organisme allait de pair avec la taille de son génome (voir ce billet). Puis l’on s’est rendu compte que c’était faux en mesurant la taille du génome de beaucoup d’organismes différents, mais ce n’est pas pour autant qu’on a compris pourquoi certains organismes avaient un génome beaucoup plus grand que d’autres… En parallèle de ça, une chercheuse travaillant sur des chromosomes de maïs a découvert dans les années 1950 des éléments génétiques un peu particuliers. On est tous plus ou moins familier avec l’ADN qui code pour une protéine, ce que l’on appelle le dogme de la biologie moléculaire (si vous ne savez pas ce que c’est, lisez d’abord l’article de Wikipédia) mais il existe des morceaux d’ADN capables de se multiplier dans les génomes: on appelle ça des éléments transposables (ETs).

nrg703-i1

Imaginons un morceau d’ADN qui code pour une protéine capable de reconnaître un motif d’ADN bien précis, par exemple le motif « CCAATG », et que lorsque la protéine s’attache à ce motif, elle soit capable de couper l’ADN à cet endroit et de le réinsérer ailleurs. Maintenant imaginons que, par hasard, à un moment donné, dans un organisme quelconque, le morceau d’ADN qui code pour cette protéine se retrouve avec, de part et d’autre, c’est-à-dire sur sa gauche et sur sa droite, le motif en question. Par un mécanisme proche du « couper-coller », ce morceau d’ADN, par l’intermédiaire de la protéine pour laquelle il code, peut se déplacer d’un endroit à un autre du génome (d’un locus à un autre).  Et si jamais ce bout d’ADN est répliqué lorsque la cellule se prépare à entrer en division, et qu’après avoir été répliqué il se déplace et s’insère à un autre locus qui n’a pas encore été répliqué, alors, lorsque ce deuxième locus sera lui aussi répliqué, le morceau d’ADN sera en deux exemplaires dans le génome. Et c’est peut-être ainsi que le premier élément transposables est né, il y a de ça plusieurs milliards d’années !

En continuant à imaginer un peu, on comprend bien que, tant que l’ET se déplace et/ou se multiplie sans gêner le reste du génome, il peut augmenter en nombre de copies jusqu’à représenter une très grande proportion du génome entier. De nombreux travaux en génétique des populations ont d’ailleurs cherché les conditions pour lesquelles un ET pouvait se maintenir dans une population (voir le graphique ci-dessous de l’évolution du nombre moyen d’ETs par individu dans une population). Et depuis la fin du XXe siècle, comme il devient de plus en plus « facile » de séquencer un génome entier, on peut rechercher les ETs et tenter de comprendre non seulement leur dynamique évolutive mais également leur impact sur la structure et la fonction du reste du génome (mmm, un beau sujet de thèse…).

dynamique d'une famille d'ETs

Pour en revenir au titre de ce billet, on a longtemps parlé de junk DNA concernant les ETs parce qu’en fin de compte, s’ils ne font que se multiplier, ils ne sont pas d’un grand intérêt pour l’organisme qui les porte dans son génome. De plus, la communauté scientifique a commencé à s’y intéresser en même temps que la théorie du gène égoïste, théorie selon laquelle chaque gène ne se préoccupe que de son succès évolutif propre, et non de celui de l’organisme qui le transmet. Et dans ce cadre, les ETs sont les parasites ultimes… Si l’on prend comme exemple le génome humain, on estime à 45% la portion du génome faite d’ETs. Si l’on sait également que moins de 1.5% du génome humain code pour des protéines, on estime alors que le reste corresponds en fait à d’anciens ETs très divergents mais plus reconnaissables en tant que tel. Et le plus étonnant, c’est que la majorité de cet ADN est transcrit: on appelle ça la dark matter des génomes…

Un commentaire pour Genome dark matter

  1. nat dit :

    bien ecrit et interessant
    la comparaison avec la matiere noire est profonde
    je ne suis pas biologiste comme mon gd père
    mais je crois qu’il faut étudier l’adn comme un langage

    je regarde plus ton site

    tout le meilleur

Laisser un commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l'aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion / Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l'aide de votre compte Twitter. Déconnexion / Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l'aide de votre compte Facebook. Déconnexion / Changer )

Photo Google+

Vous commentez à l'aide de votre compte Google+. Déconnexion / Changer )

Connexion à %s

%d blogueurs aiment cette page :