La diversité des gènes

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Auteur : Bruno Chanet (Enseignant-chercheur, MNHN)

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Les diversités précédentes ne sont qu’en partie portées par la diversité des gènes. Le fonctionnement, la mise en place et la diversité des êtres vivants s’expliquent également par les interactions que les cellules, les organes et les organismes exercent entre eux.

Les gènes ne sont pas responsables de chacune des caractéristiques des êtres vivants. Cependant, la diversité des gènes représente une part importante dans le vivant. La diversité peut s'expliquer par plusieurs facteurs.

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Diversité des gènes liée au nombre de gènes

Cette diversité existe, mais est cependant à relativiser. Oui, le nombre de gènes varie d’une espèce à l’autre, mais dans des proportions défiant et contredisant nos représentations initiales sur le sujet.

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Tableau 1: Nombre de gènes par cellules chez quelques êtres vivants

Espèces vivantes Nombre estimé de gènes
Rat 20000-25000
Arabette des dames (plante à fleurs) 25000-28000
Homme  20000-25000
Poisson coffre 7500
Souris  20000-25000
Chien 20000-25000
Cheval 20000-25000
Poulet 23000
Crapaud du cap (xénope) 20000
Medaka (poisson osseux) 20000
Amphioxus ("ver" proche parent des vertébrés) 16000
Oursin  23000
Caenorhabiditis elegans (un ver nématode) 19282
Puceron  34000
Drosophile 13600
Ver à soie 15000
Vigne  27000
Riz 37000
Tomate  35000
Chondrus crispus (algue brune) 8000
Diatomée (algue microscopique) 10400
Levure du boulanger (champignon microscopique) 6000
Escherichia coli (une bactérie) 4400
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Un nombre de gènes élevé n’est pas synonyme d’espèce plus complexe ou soi-disant « évoluée ». Il est plus élevé en effet chez des organismes à cellule possédant un noyau, les eucaryotes, que chez les espèces n’en possédant pas, les bactéries par exemple. Mais, il est globalement constant, de l’ordre de 20000-25000 chez les mammifères, le crapaud du cap ou un poisson osseux, le medaka, et est très variable chez les plantes de 8000 chez une algue brune, à 35000 chez la tomate.
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Cheval
© C. Guintard, ENVN
Vigne
© F. Lusignan
Chien
© C. Guintard, ENVN
Oursin
© F. André
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Figure 1 : Un cheval, une vigne, un chien, un oursin ont tous dans leurs cellules de l’ordre de 25000 gènes.
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Nombre de gènes sont communs entre ces espèces en fonction de leurs relations parentés et de leur histoire évolutive. De même, nombre de gènes sont en plusieurs exemplaires, certains sont même inactifs et deviennent des pseudogènes, sans fonction réelle.
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Diversité des gènes liée aux différentes versions d'un gène (allèles)

Un gène peut exister en différentes versions, appelées allèles.
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Tige d’une grappe de tomates
Figure 2 : Tige d’une grappe de tomates © P. Lafaite, MNHN

Des vers du groupe des phoronidiens

Figure 3 : Des vers du groupe des phoronidiens, reconnaissables à leur lophophore : une couronne de tentacules creux entourant la bouche. © F. André

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La coloration de la tige des pieds de tomate (à gauche) est sous la dépendance d’un gène, dont il existe deux allèles ; l’un impliqué dans une coloration violette, l’autre impliqué dans une coloration verte. Chez un ver marin du groupe des phorinidiens (à droite), 27 gènes parmi les 39 analysés présentent un fort polyallélisme (nombre d’allèles supérieurs à 2).

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Diversité des gènes liée à la proportion des différentes versions géniques variant dans les populations

Ces gènes et allèles ne sont pas dans les mêmes proportions entre les différentes populations d’une même espèce. Ces proportions sont appelées des fréquences.

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Carte de fréquences allèliques
Figure 4 : Carte des fréquences allèliques de gènes présents sur le chromosome Y dans les populations autour de l’Océan Indien (modifié d’après la Figure 1, page 896, de Hurles et al. (2005)).
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Chaque secteur coloré représente un marqueur génétique, sa surface dans le cercle représente sa fréquence dans le groupe humain considéré.

Les fréquences géniques peuvent caractériser des populations. L’étude de ces fréquences permet de préciser les caractéristiques de ces populations et quelquefois d’éclairer leur histoire. Dans l’exemple de la figure ci-dessus, la population malgache possède à la fois des marqueurs (jaune) présents dans les populations africaines et des marqueurs (bleu) présents dans les populations de Bornéo et des Philippines. Cela met en évidence que Madagascar a été colonisée au moins deux fois et par des populations africaines et populations du sud-est asiatique.
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Bibliographie

  1. Johnson D.G. et al.,2009. Deep-sea mystery solved: astonishing larval transformations and extreme sexual dimorphism unite three fish families. Biology Letters, 2009:1-5
  2. Hurles M.E. et al.,2005. The Dual Origin of the Malagasy in Island Southeast Asia and East Africa: Evidence from Maternal and Paternal Lineages. American Journal of Human Genetics, 76:894–901
  3. Vaidyanathan G., 2011. The cultured chimpanzees. Nature, 476:266-269
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Last modified: Thursday, 27 September 2018, 2:30 PM