Comprendre l'Evolution 2012 Ch7

De biorousso
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En quoi consistent les trois concepts de l'évolution de Darwin?

Pour Darwin, il y a 3 phénomènes que l'on peut observer lors de l'évolution:

  • L'expansion

Cette notion se manifeste d'une part dans la croissance individuelle, ainsi que par la multiplication de cet individu qui va former une population. Cependant cette dernière va conserver l’identité spécifique de chaque individu de chaque espèce différente. Indépendamment du milieu dans le quel les différents organismes s’étendent, ils conservent leur spécificité et génèrent les individus de leur propre espèce.

  • la constance

Cette notion est basée sur la ressemblance des descendants, ce qui détermine la taxonomie(Science de la classification des êtres vivants qui a pour objet de les décrire et de les regrouper en entités appelées taxons (familles, genres, espèces, etc.) afin de pouvoir les nommer et les classer).

  • la variation

La variation peut être observée au sein d'une population unique chez les deux individus de cette population. La variation est indispensable, sans elle il n'y aurait pas de sélection naturelle qui s'appliquerait à une population. C'est bien cela qui pousse Darwin à dire que: la variation est sélectionnable et héritable. Car si la variation n'est pas hériditaire il n'y aurait pas de raison de dérivation d'une espèce. Cependent Darwin n'arrive pas à définir exactement la source de cette variation, autrement dit la manière dont celle-ci devient transmissible. Darwin reprend donc la théorie de l'Aristote, dite de la pangenèse qui s'appuie sur la notion de gemmules.

Comment est vu l'hérédité à travers les âges?

Il n'y a pas d'évolution si la variation d'une espèce n'est pas héréditaire. C'est-à-dire qu'il n'y a aucune dérivation(ici entendu comme changement, ou mutation) dans la population de la même espèce. Par le manque de savoir scientifique au sujet de la variation, Darwin reprend l'idée de pangenèse très proche de celle d'Aristote.Dans toutes les cellules germinales,c'est-à-dire des cellules des organes sexuels(ovules et spermatozoïdes), l'ensemble des traits héréditaires de tout l’organisme sont présents sous la forme de gemmules. Ces gemmules sont multipliées pendant la division cellulaire et transmis de cellule à l'autre cellule. Toutes les cellules du corps au cours du développement envoient des gemmules vers les cellules germinales. La perte des gemmules,lors de la multiplication de celles-ci dans la cellule ou l'influence contingente du milieu sur ces gemmules conduisant aux variations d’individu à individu à qui elles sont transmises. "Les tissus du corps sont, d'après la doctrine de la pangenèse, directement affectés par les nouvelles conditions, et émettent par conséquent des gemmules modifiées qui se transmettent à la descendance avec leurs nouvelles particularités"(Darwin,1868).


C.f Annexe 2

Qu'est-ce qu'un gène?

A l'époque de Darwin la notion de gène n'avait pas encore été découverte et on n'avait encore que des notions vagues. Cependant nous pouvons voir comment passer de pangènes aux gènes. C'est bien en énonçant une hypothèse qui consiste à dire qu'il existe un déterminant, ou facteur, ou un gène, et qu'il est répliqué et transmis à toute la descendance à partir du parent. Il y a une difficulté pour Drawin pour sa définition de ce qu'est le gène. Ces difficultés sont la ségrégation et réassortiment définis plus tard par Mendel. Et donc le gène est défini comme une unité d'information ou une séquence d'ADN qui est susceptible à la mutation.Donc nous pouvons maintenant dire ce que manquait à la théorie darwinienne avec le nouveau concept bien plus précis qui est le gène. C'est-à-dire que le gène sera un composant mutateur et va offrir la source de variation, sur laquelle va agir le milieu sélecteur. Il nous faut préciser que la mutation, autrement dit le hasard, est donc la source de la variation et la condition de l'évolution adaptative(la nécessité) grâce au crible "purificateur"(le sélecteur) de la sélection par le milieu. Ce support d'information manquait à Darwin en tant qu'unité d'évolution.

C.f Annexe 3

Gène et ontogenèse(développement)

Au cours d'ontogenèse d'un organisme multicellulaire, on peut constater la variation à partir des cellules primordiales(comme des cellules souches) qui sont sous forme de sous-populations distinctes comme organes ou des tissus. Comme l’explication nous nous pencherons d'expliquer cette variation comme la cause de la mutation. Cependant nous savons que les mutations sont assez rares, car les cellules d'un organisme multicellulaire sont en majorité identiques à la cellule mère(cellule d'origine) en termes de séquences d'ADN. On peut dire avec sûreté que ce n'est pas la mutation qui fait que certains variants répondent à la nécessité du milieu en ayant développé des tissus de leur organisme qui sont crées au cours de leur vie. Les cellules peuvent donc modifier transitoirement leur phénotype pour y répondre à la variation du milieu. Cette adaptation durable est appelée différenciation de ces tissus. Serait ce une adaptation physiologique?

Gène et évolution

Le modèle de l'évolution est toujours le même:

  • Une cellule initiale engendre une descendance, dont une partie peut avoir des variations, qui elles-mêmes peuvent être héritables (ou pas).
  • les changements héritables sont dus à des mutations et transferts génétiques
  • le stress pourrait être la cause des mutations

En fait, on se rend compte que les mutations sont assez rares. Ce qui explique la différence qui peut apparaître entre les cellules d'origine unique, c'est la modulation de l'expression des gènes. Mais il y a encore des questions qu'on ne peut pas résoudre, et pour cela il faut regarder au-delà du gène.

C.f Annexe 4

Qu'y a-t-il au delà du gène?

De nos jours, on se rend compte que l'ADN ne code pas toute l'information et qu'il y a quelque chose "au-delà du gène". C'est ce que l'on appelle l'épigénétique. Au XXIème siècle, la définition la plus courante de l’épigénétique est « l’étude des changements héréditaires dans la fonction des gènes, ayant lieu sans altération de la séquence ADN ». Elle désigne "des modifications transmissibles et réversibles de l’expression des gènes ne s’accompagnant pas de changements des séquences nucléotidiques". Cette science permet donc de compléter la génétique.C'est-à-dire que certaines adaptations phénotypiques acquises au cours de la vie d'un sujet, peuvent être transmisses à la descendance sans modification du génotype.


Petit rappel sur l'ADN:

  • L'ADN est composée de nucléotides.
  • L'ADN est contenu et enroulé dans le noyau de la cellule, autour des histones.
  • L’ADN ainsi embobiné est alors appelé chromatine.


L'Annexe 1 montre les différents états de la condensation de la chromatine.

  • Lorsque l'ADN est condensé, il est plus faiblement transcrit.
  • Lorsque l'ADN est décondensé, il a plus de chance d'être transcrit.


L'épigénétique permet d'influencer l'état de condensation de la chromatine sur le gène:

  • Les marqueurs épigénétiques sont des marqueurs chimiques se fixant sur les histones et l’ADN.
  • L’ajout ou le retrait de ces marqueurs modifient les interactions entre les nucléosomes (unités d’ADN enroulé autour de quatre histones).
  • Quand les nucléosomes sont proches les uns des autres, ils peuvent « cacher » une partie de l’ADN, qui ne pourra pas être lue lors de la transcription.


Il y a 3 facteurs qui influencent la condensation de la chromatine:

  • La position des nucléosomes:elle peut limiter l'accès à l'ADN.
  • La méthylation de l’ADN:l’ajout de groupes méthyles (-CH3) peut empêcher la fixation à l’ADN des facteurs de transcription.
  • La modification des histones:pour bien identifier l'ADN les histones doivent être modifiés. S'il y a une altération à ce niveau, alors la transcription ne se fera pas correctement.

Comment fonctionne l'épigénétique?

L'épigénétique est donc basée sur le phénotype qui n'est pas génétique, qui est transmis au-delà du gène. Comme nous le savons les facteurs de contrôle( des protéines ou l'ARN, éléments dits "trans") interagissent directement ou bien indirectement avec la séquence d'ADN ou d'ARN(éléments dits "cis"), la réponse étant une transcription particulière, comme par exemple le phénotype. Cette transcription peut-être éventuellement affectée par des mutations géniques,lors des transcriptions ou bien par la présence des agents chimiques dans le milieu ou d'autres conditions de ce milieu. Il peut aussi se faire qu'au sein d'une population génétiquement uniforme, il y aie une présence très peut importante d'éléments "trans" ou bien d'éléments "cis" pour permettre les rencontres efficaces de ces éléments. Ce qui fait que l'on peut remarquer pendant plusieurs générations que la mémoire de ce changement ou de conditions de nécessité va être conservée, tandis que l'aspect génétique ne sera pas différent de ceux qui n'ont subi aucune variation en étant tout les deux générations dans les mêmes conditions dans le même milieu. C.f l'exemple de la mémoire"épigénétique" de l'operon lactose à la page 102.

C.f Annexe 5

Quel est le lien entre l'épigénétique et l'évolution?

L'épigénétique permet d'expliquer la variation individuelle, car la génétique seule ne suffit plus à le faire. Il faut trouver un nouveau concept qui complémenterait le gène, un candidat serait le module. En fait, puisque l'évolution dépend de la variation et la constance, cela met de côté les variations épigénétiques car elles ne sont pas stables. Les mutations épigénétiques peuvent s'effacer après quelques générations, contrairement aux mutations classiques qui sont transmises de façon pérenne. Les variant épigénétiques présents chez certaines populations peuvent les aider à survivre en cas de stress temporaire, permettant ainsi une sélection des caractères épigénétiques. La question de la transmission de ces interactions reste essentielle, notamment au niveau de la méiose. On sait que certains caractères sont transmis grâce à des molécules ARN diffusant dans le soma et même le spermatozoïde. Cela rappelle la théorie des gemmules d'Aristote et aujourd'hui tout reste encore à découvrir...

Bibliographie

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