Un œil sur l’évolution - Comprendre l’adaptation génétique

Un article paru sur le site Internet du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada

Les voyages dans le temps relèvent peut-être de la science-fiction, mais l’équipe de recherche de Sarah Otto a recours à la cartographie génomique – une science bien réelle – pour repérer et identifier les gènes sur un chromosome. Elle fournit ainsi une fenêtre d’observation pour suivre l’évolution génétique sur 1 800 générations.

Cette professeure de zoologie à la University of British Columbia combine l’étude de l’évolution et la génomique pour observer les adaptations dans le matériel génétique de la levure de bière (Saccharomyces cerevisiae).

Une bonne compréhension de la façon d’empêcher l’adaptation génétique d’un organisme ouvre la voie à une application fort utile : la lutte contre les maladies dangereuses.

« L’histoire évolutive de tous les organismes vivants, y compris la levure, s’échelonne sur trois milliards d’années, explique M^me Otto. Au cours de cette période, les ancêtres de la levure ont dû recourir à l’adaptation génétique pour survivre dans un monde en pleine évolution. Après avoir adapté les organismes à des environnements difficiles, nous scrutons leur génome pour voir comment ils réagissent. »

« Les leçons tirées de l’évolution expérimentale peuvent aussi nous aider à adapter les pharmacothérapies de manière à éviter l’évolution de la résistance aux antibiotiques, ajoute-t-elle. Au lieu de viser la préservation de la biodiversité, nous cherchons à mettre les bactéries ou les champignons pathogènes à l’épreuve au-delà des limites de l’adaptation afin de les détruire dans l’organisme du patient. »

L’équipe de recherche de Sarah Otto accélère le processus évolutif en observant la levure qui se reproduit rapidement, tout en modifiant son environnement, par exemple grâce à l’ajout de métaux lourds ou de sel, qui l’oblige à se dépasser pour survivre.

Il suffit de comparer le génome dans le nouvel environnement et dans l’environnement précédent pour comprendre les mutations génétiques exactes qui se sont produites. Auparavant, les biologistes pouvaient observer uniquement les changements extérieurs sur un organisme qui s’adapte. Mais comme ils ont rarement fait le lien entre ces adaptations et ce qui se produisait sur le plan génétique, il est difficile de tester et de perfectionner les théories portant sur la base génétique de l’adaptation. L’observation du processus d’évolution génétique permet d’évaluer les théories évolutives.

L’équipe de recherche de M^me Otto a notamment constaté que les organismes peuvent avoir des réactions étonnantes. En termes simples, ils utilisent les outils génétiques les plus facilement accessibles. « Il est possible que le marteau constitue le meilleur outil dans la “boîte à outils génétique”, indique la chercheuse appuyée par le CRSNG. Mais s’il lui faut moins de temps pour prendre un tournevis et utiliser son manche afin d’enfoncer un clou, la levure optera parfois pour ce type d’évolution. »

Les travaux de M^me Otto pourraient bien nous aider à mieux comprendre les répercussions des humains sur la biodiversité de notre planète. « Les organismes peuvent s’adapter à un certain nombre de changements environnementaux, précise-t-elle. Mais, à un moment donné, cela devient trop difficile, et ils disparaissent. Les expériences comme les nôtres aident à définir les limites des changements évolutifs et à comprendre que ces limites varient en fonction de la combinaison exacte des changements environnementaux auxquels l’organisme fait face. »