mardi 24 mai 2016

Découverte des gènes probablement impliqués dans l'évolution du cou de la girafe

Pour CAPES et Agreg
Thèmes : évolution, génétique, développement




 Le long cou de la girafe est un exemple-type très souvent utilisé pour discuter de l'évolution et tout particulièrement lorsque l'on compare les théories de Lamarck et de Darwin (hérédité des caractères acquis (allongement lors de la vie héritable) vs sélection naturelle (les girafes aux cous les plus courts meurent/se reproduisent moins)).

Le long cou de la girafe possède 7 vertèbres cervicales, comme tous les autres Mammifères. Ce n'est donc pas sur le nombre de vertèbres que l'évolution a joué mais sur leur taille (jusqu'à 40 cm de hauteur par vertèbre !). Une étude récente vient expliquer les mécanismes génétiques qui contrôlent la taille du cou des girafes et qui ont sans doute fait l'objet de mutation/sélection au cours de l'évolution de ce modèle.

Deux études précédentes avaient déjà permis d'étudier des fossiles avec des longueurs de cou intermédiaires. Canthumeryx qui vivait il y a 16 millions d'années avait un cou plus allongé que des membres de la même famille de Mammifères. A partir de lui (ou d'une espèce apparentée), deux branches ont divergé. Celle menant aux okapis où le cou s'est raccourci et celle menant à la girafe où le cou a continué à s'allonger. L'espèce Samotherium d'il y a 7 millions d'années présente un cou intermédiaire en taille entre Canthumeryx et la girafe actuelle. Les vertèbres cervicales de Samotherium présente un allongement de leurs faces antérieures mais pas postérieures, ce qui montre que l'allongement s'est fait en deux temps : d'abord la partie antérieure et ensuite la partie postérieure des vertèbres chez les girafes actuelles.

Les chercheurs de la nouvelle étude ont séquencé entièrement le génome de la girafe et de l'okapi et comparé les séquences obtenues. Ils ont confirmé la divergence girafe-okapi à -11 à -12 millions d'années. L'un des gènes avec le plus de différences de séquence a attiré l'attention des chercheurs : FGFRL1. Ce gène code une protéine qui appartient à la famille des récepteurs aux FGF, qui sont des facteurs de croissance. Mais la protéine FGFRL1 est un inhibiteur de la voie de signalisation FGF car il se lie à un FGF sans envoyer de signal dans la cellule (une sorte de leurre en quelque sorte). Or il a été démontré chez l'embryon de poulet que quand on inhibe la signalisation FGF on obtient des embryons avec des somites plus grands et les somites donnent naissance, entre autres, aux vertèbres ! C'est parfaitement concordant avec son implication dans l'évolution du cou de la girafe. De même des différences sur certains gènes Hox exprimés dans la région cervicale comme HoxB3 sont intéressantes et pourraient être à l'origine du grand cou de la girafe.


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Article scientifique



mardi 10 mai 2016

Détournement d'un mécanisme de défense en outil d'attaque au cours de l'évolution d'une plante carnivore

Pour Agreg surtout
Thèmes : prédation, évolution, relations interspécifiques






La dionée attrape-mouche (Dionaea muscipula) est une plante carnivore comme son nom l'indique. Ses feuilles modifiées se referment sur sa proie (chenille, mouche...) lorsque celle-ci a touché deux fois des poils sensitifs. Puis de nouvelles stimulations provoquent la sécrétion d'enzymes digestives.

Des chercheurs allemands et saoudiens ont publié une étude dans le dernier Genome Research avec le profil d'expression génétique des pièges de la dionée attrape-mouche avant et après fermeture. Tout d'abord, cette étude confirme que l'organe piège est bien constitué de feuilles modifiées, le profil d'expression génétique étant très proche d'organes foliaires plus classiques. Les chercheurs ont ensuite découvert l'expression de récepteurs à la chitine. La cuticule des insectes contient de la chitine et habituellement chez les plantes non carnivore elle déclenche la production d'acide jasmonique. En réponse à cette molécule, la plante va produire des inhibiteurs de protéases qui empêchent les enzymes digestives de l'insecte de bien fonctionner et vont ainsi le dissuader de se nourrir de la plante. Or chez la dionée, les chercheurs montrent que l'acide jasmonique est bien produit en réponse à l'activation des récepteurs par la chitine mais va provoquer la production de protéases par la plante ! C'est donc une inversion totale des rôles et des molécules sécrétées. Ainsi, des outils défensifs ont évolué en outils offensifs en utilisant une même voie de signalisation comme point de départ.