Résoudre l’énigme des systèmes létaux équilibrés
Les systèmes létaux équilibrés sont des énigmes de l’évolution. Il s’agit d’une étrange configuration génétique dans laquelle un organisme a besoin de deux versions d’un chromosome (A et B) pour survivre. Seuls les individus qui possèdent les deux versions sont viables, mais tout enfant qui hérite par hasard de deux copies de l’une ou l’autre version mourra. «Cette maladie héréditaire est responsable d’un énorme taux de mortalité», explique Ben Wielstra(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), biologiste évolutionniste à l’université de Leiden(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et au Naturalis Biodiversity Center aux Pays-Bas. «Il semble contre-intuitif qu’une situation aussi inadaptée puisse évoluer.» Pourtant, des systèmes létaux équilibrés existent tant chez les animaux que chez les plantes. Pourquoi évolueraient-ils? Le projet BALANCED LETHALS, financé par le Conseil européen de la recherche(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), a cherché la réponse à cette énigme de l’évolution. Ben Wielstra et son équipe ont étudié le système létal équilibré chez Triturus, un genre de tritons.
Du supergène au bloopergène
Les deux versions chromosomiques différentes dans un système létal équilibré sont des «supergènes», car elles sont héritées comme s’il s’agissait d’un seul gène. «Un système létal équilibré s’accompagne par définition d’un coût de reproduction énorme», ajoute Ben Wielstra. «C’est pourquoi nous avons inventé l’expression ironique de “bloopergène” pour désigner le supergène à l’origine du système létal équilibré.» Pour découvrir ces bloopergènes, l’équipe a étudié pour la première fois l’énorme et complexe génome du triton, s’appuyant sur la modélisation évolutive pour révéler un scénario dans lequel le système aurait pu naître, et décrivant en détail son architecture génomique. «C’est la première fois que la naissance d’un système létal équilibré a été élaborée», déclare Ben Wielstra.
Pourquoi la sélection naturelle n’est peut-être pas notre amie
Les résultats de l’étude BALANCED LETHALS ont révélé que, par rapport à l’état ancestral, les versions A et B sont dépourvues d’un gros fragment d’ADN unique couvrant de nombreux gènes, alors que ce fragment manquant est dupliqué dans l’autre version. Les deux versions sont par conséquent nécessaires pour posséder un ensemble complet de gènes, ce qui explique pourquoi tous les adultes possèdent les deux. Les individus qui reçoivent deux fois l’une ou l’autre version meurent à l’intérieur de l’œuf. Les chercheurs ont conclu que le chromosome ancestral a dû être transféré, dans son intégralité, dans l’ancêtre de Triturus à partir d’une lignée évolutive qui n’était pas un proche parent, avant qu’il ne se sépare en versions A et B. «Si la perte du chromosome ancestral a dû être un accident bizarre, le système létal équilibré est extrêmement stable une fois qu’il a été fixé», explique Ben Wielstra. Alors que la sélection naturelle est normalement associée aux nombreuses adaptations élégantes observées dans la nature, les résultats suggèrent que ce n’est pas toujours le cas. «BALANCED LETHALS démontre que l’évolution par sélection naturelle ne se préoccupe pas – n’est pas capable de se préoccuper – de nous», fait remarquer Ben Wielstra.
Expliquer l’évolution avec une tournure mortelle
L’équipe s’est appuyée sur le système de létalité équilibrée pour enseigner les principes de base de la sélection naturelle en impliquant le public. Il a notamment publié plusieurs articles de vulgarisation et dirigé un laboratoire pratique dédié à l’université de Leyde. Les chercheurs sont en train de réaliser la tâche complexe de produire un génome de Triturus, et étudient l’expression des gènes afin d’identifier les gènes responsables de la mort. «Le prochain grand projet de recherche que je souhaite entreprendre portera sur le fonctionnement du système létal équilibré, c’est-à-dire sur la manière dont il tue», conclut Ben Wielstra. «Ce sera vraiment passionnant.»
