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Vendredi 29 Novembre 2019

Vendredi 29 Novembre 2019

De nouvelles perspectives évolutives sur le développement précoce des oiseaux percheurs

Anne-Marie Dion-Côté, professeure au Département de biologie de l’Université de Moncton, et ses collaborateurs ont publié, ce vendredi, les résultats de leur étude dans la prestigieuse revue Nature Communications. Le groupe a fait une découverte qui révolutionne la compréhension actuelle de la génétique et du développement des oiseaux.

Résumé de l’étude :

L’article, intitulé « Programmed DNA elimination of germline development genes in songbirds » (en anglais seulement), explique que contrairement à la croyance populaire, les cellules d’un organisme ne contiennent pas toutes nécessairement le même génome. Chez certaines espèces, des sections entières d’ADN sont éliminées lorsque les cellules germinales se différencient en cellules somatiques.

Une équipe internationale, dirigée par Alexander Suh de l’Université d’Uppsala, et dont fait partie Mme Dion-Côté, a séquencé un chromosome du diamant mandarin uniquement retrouvé dans la lignée germinale et nommé le « chromosome restreint à la lignée germinale » (CRG). Ils ont découvert que le CRG date de plusieurs dizaines de millions d’années et qu’il joue un rôle clé dans la biologie des oiseaux percheurs puisqu’il a séquestré des dizaines de gènes importants pour le développement embryonnaire. Cette restriction à la lignée germinale pourrait permettre de protéger les cellules somatiques des effets négatifs de l’expression des gènes de la lignée germinale.

La capacité de se reproduire est un trait fondamental de la vie. Comprendre comment la reproduction a évolué et comment elle fonctionne génétiquement est donc d’un grand intérêt pour les biologistes évolutifs. Au cours du développement précoce d’un embryon animal, les cellules sont divisées en deux types majeurs : les cellules germinales et les cellules somatiques. Les cellules germinales se retrouvent dans les organes reproducteurs et contiennent l’information génétique transmise à la prochaine génération, alors que les cellules somatiques constituent le reste de l’organisme. Les biologistes ont découvert que, chez quelques organismes, certains gènes et séquences d’ADN répétées sont éliminés lorsque les cellules somatiques se différencient de la lignée germinale. Ceci implique que ce ne sont pas toutes les cellules d’un organisme qui contiennent le même génome.

Chez certaines espèces, des chromosomes entiers sont uniques à la lignée germinale. Chez le diamant mandarin, ce chromosome s’appelle « chromosome restreint à la lignée germinale » (CRG). Pour la première fois, l’équipe internationale a réalisé des analyses complètes de génomique, de transcriptomique et de protéomique du CRG chez le diamant mandarin. Le CRG est le plus gros chromosome du génome du diamant mandarin, et constitue plus de 10 % de la taille de son génome. « Le CRG est un chromosome très étrange. Nous avons découvert que certains de ses gènes sont répétés des dizaines, voire des centaines de fois, alors que les cellules somatiques portent une seule copie de ces gènes », rapporte Cormac Kinsella, l’un des premiers auteurs de l’étude.

En identifiant les gènes du CRG et en les comparant avec ceux d’autres espèces, l’équipe a révélé l’histoire évolutive du CRG. Les résultats montrent que l’apparition du CRG remonte à plusieurs millions d’années et qu’il est probablement retrouvé chez l’ensemble des oiseaux percheurs, soit plus de la moitié des espèces contemporaines d’oiseaux. Les chercheurs croient également que le CRG est devenu un facteur important du développement de ces oiseaux, car plusieurs de ses gènes sont associés au développement embryonnaire précoce. Puisque le CRG est absent des cellules somatiques, l’expression de ses gènes affecte uniquement les cellules de la lignée germinale, protégeant ainsi les cellules somatiques d’éventuels effets négatifs. « Nous avons révélé que le CRG est exprimé au niveau de l’ARN et des protéines. Nous croyons donc que nos découvertes mettant en évidence l’action de la sélection sur le CRG seront un tremplin vers d’autres découvertes excitantes », souligne Francisco J. Ruiz-Ruano, l’autre premier auteur de l’étude. Anne-Marie Dion-Côté ajoute qu’il est fort probable que ce type de phénomène génétique soit rapporté chez d’autres organismes.




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