Parfois un petit changement génétique produit un grand effet sur le phénotype

Un phénotype nouveau et très différent résulte parfois de petites
modifications génétiques

Une des difficultés pour comprendre les mécanismes de l’évolution
est d’imaginer comment l’apparition d’une structure anatomique ou
cellulaire nouvelle, pourrait résulter de petites modifications
génétiques, telles que des mutations ou des recombinaisons
graduelles.

JTS présente ici deux exemples de recherches récentes qui montrent
concrètement de tels exemples.

Cooper & Milinkovitch (2023) de l’université de
Genève ont révélé comment l’activation d’un seul gène (qui lui même
agit sur l’expression d’autres gènes) produit l’apparition de plumes
complètement formées plutôt que d’écailles sur les pattes de poules.
Ce type de changement pourrait bien avoir conduit à la diversité des
formes d’écailles et de plumes, y compris chez les dinosaures. cf
figure 1 Ci-contre ©UniGE. encourage le lecteur à
aller vérifier dans l’article d’origine : ici

La voie Sonic Hedgehog (Shh)

« En conclusion, nous avons montré que l’activation
transitoire de la voie de signalisation Shh, au début du développement
embryonnaire d’écailles réticulées, est suffisant pour déclencher leur
remplacement par des plumes sur la surface ventrale du pied aviaire.
Cette conversion d’écailles réticulées en plumes est stable car les
plumes ectopiques persistent tout au long du développement
post-embryonnaire, se transformant en plumes adultes régénératives à
symétrie bilatérale. Par conséquent, leurs résultats démontrent que le
réseau d’interaction impliqué dans le développement des appendices
cutanés de poulet peut être déplacé de manière permanente d’un état
stable (conduisant au développement d’écailles réticulées) à un autre
état stable (conduisant au développement de plumes), ouvrant la
possibilité d’étudier comment les changements évolutifs dans les
réseaux d’interaction génétiques ont permis des transitions marquées
de formes entre les types d’appendices cutanés. L’étude par le
laboratoire du Pr. Milinkovitch indique également que les variations
naturelles de la signalisation Shh sont probablement un moteur
évolutif de la diversité des formes d’écailles et de plumes. » Traduction de l’abstract de : Cooper &
Milinkovitch (2023) encourage le lecteur à
aller vérifier dans l’article d’origine : ici

Voir aussi :

• Intervention dans CQFD, on y appréciera notamment le
  sérieux et l’humour du professeur Michel Milinkovitch.
• Cf aussi le press release de l’uniGE
• Cooper, R. L., & Milinkovitch, M. C. (2023). Transient
  agonism of the sonic hedgehog pathway riggers a permanent
  transition of skin appendage fate in the chicken embryo. Science
  Advances, 9(20), eadg9619. https://doi.org/10.1126/sciadv.adg9619

NB: Michel Milinkovitch a traité de nombreux autres thèmes
étonnants et passionnants ; cf, sa page d’interventions à la RTS: https://avisdexperts.ch/experts/michel_milinkovitch

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Des levures deviennent (partiellement) phototrophes par l’apport
d’un gène

On n’imagine pas facilement comment la photosynthèse – où de
nombreux processus interdépendants s’articulent – peut être apparue
progressivement. Or Peterson, & al. (2022) montrent comment en
insérant un seul gène de Rhodopsine (cf. le plasmide fig 4) dans la
vacuole (cf. fig 4) de banales levures, elles se développent à la
lumière nettement plus rapidement : elles y acquièrent un avantage
sélectif très net cf figure 2. encourage le lecteur à
aller vérifier dans l’article d’origine : ici

PubMed résume très concisément l’article de
Peterson, & al. (2022).

« L’expérience montre la facilité avec laquelle
des organismes pourraient exploiter la lumière du soleil pour
produire de l’énergie. » Traduction Google de
la fiche PubMed
PMID: 37079674

Abstract de Peterson, & al. (2022)

« L’origine de la phototrophie a joué un rôle central dans
l’augmentation de la taille et de l’échelle de la biosphère, car elle
a permis aux organismes d’utiliser le transport d’énergie par la
lumière pour piloter les processus biologiques. La
rétinalophototrophie, l’une des deux voies phototrophiques évoluées
indépendamment, consiste en un système simple de rhodopsines
microbiennes qui se sont largement propagées à travers l’arbre de la
vie par transfert horizontal de gènes. Ici, nous avons cherché à
déterminer si Saccharomyces cerevisiae, un champignon
hétérotrophe sans histoire évolutive connue de phototrophie, peut
fonctionner comme un phototrophe artificiel facultatif après avoir
acquis un seul gène de rhodopsine. »Traduction Google
de Peterson, & al. (2022)

Nous avons transformé S. cerevisiae en un
phototrophe facultatif en insérant une protéine rhodopsine d’Ustilago

maydis dans la vacuole de la levure, permettant à la lumière de
pomper des protons dans le compartiment vacuolaire, une fonction
généralement entraînée par la consommation d’ATP. Traduction
Google de Peterson, & al. (2022)

Nous montrons que les levures contenant des
rhodopsines acquièrent un avantage sélectif lorsqu’elles sont
cultivées sous une lumière verte, se développant plus rapidement que
leur ancêtre non phototrophe ou la levure porteuse de rhodopsines
cultivée dans l’obscurité Cf. Fig 2). Ces résultats soulignent la
facilité remarquable avec laquelle les rhodopsines peuvent être
transférées horizontalement même chez les eucaryotes, fournissant une
nouvelle fonction biologique sans nécessiter au préalable une
optimisation évolutive. » Traduction Google de Peterson, & al. (2022)

(Les membres Jump-To-Science peuvent obtenir ces
articles…).

Références: