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Le poisson-zèbre et le coelacanthe séquencés

Un poisson-zèbre

Photo : Université d'État de la Floride

Radio-Canada
Prenez note que cet article publié en 2013 pourrait contenir des informations qui ne sont plus à jour.

Deux autres génomes ont été séquencés : ceux du poisson-zèbre et du coelacanthe africain.

Le décryptage du génome du poisson-zèbre (Danio rerio) est particulièrement significatif pour la médecine, puisqu'il est considéré comme un « organisme modèle » couramment utilisé dans les laboratoires pour étudier les maladies humaines, notamment parce que ces poissons sont faciles à élever en grand nombre en laboratoire. De plus, leurs embryons se développent à l'extérieur de la mère et sont transparents, ce qui permet d'observer facilement leur développement cellulaire.

Le généticien Derek Stemple et ses collègues britanniques du Wellcome Trust Sanger Institute de Cambridge ont découvert que 70 % des gènes du petit poisson ont un équivalent avec les nôtres.

Ce génome est le plus imposant jamais décrypté chez un vertébré à ce jour puisqu'il contient 26 000 gènes codants. Son séquençage est d'une telle précision que les chercheurs affirment pouvoir faire des comparaisons directes entre les gènes humains et les gènes de poisson-zèbre.

« Je sais que ça peut paraître étrange d'étudier le poisson-zèbre, particulièrement si on s'intéresse aux gènes associés aux maladies humaines [...] Son génome est très semblable à celui des humains, 70 % des gènes humains ont un homologue chez le poisson-zèbre , et si on ne retient que les gènes associés aux maladies humaines, la proportion monte à 84 %. »

— Une citation de  Dr Derek Stemple

L'exemple de la dystrophie musculaire

La principale cause de dystrophie musculaire chez l'humain réside dans des mutations d'un gène appelé dystrophine, et les poissons-zèbres ont un gène dystrophine. Ils sont très semblables. Les auteurs de ces travaux publiés dans la revue Nature expliquent que les mutations du gène dystrophine chez les poissons-zèbres provoquent aussi chez eux la dystrophie musculaire.

« L'idée est d'utiliser un organisme modèle comme le poisson-zèbre pour essayer de voir exactement ce que ces gènes font [...], de passer en revue chaque gène du génome et de regarder ce qu'une perte de fonction provoque chez le poisson. »

— Une citation de  Ross Kettleborough

Jusqu'à maintenant, les chercheurs ont identifié les variations de près de 40 % des gènes du poisson-zèbre et décrit les effets de ces variations pour environ 1200 gènes. Ils étudient ensuite les changements que ces variations provoquent, puis entrent les informations dans une base de données.

À terme, les médecins pourront s'y connecter, comparer ces descriptions aux symptômes que présentent leurs patients, ce qui pourrait aider à identifier le gène associé à la maladie dont ils souffrent.

Un génome de la nuit des temps

Un spécimen attrapé dans le filet de pêcheurs kenyens en 2001.Agrandir l’image (Nouvelle fenêtre)

Un spécimen attrapé dans le filet de pêcheurs kenyens en 2001.

Photo : AFP / SIMON MAINA

Des scientifiques de 40 instituts de recherche de 12 pays ont participé au séquençage du génome du coelacanthe africain, une percée qui permet de mieux cerner l'émergence des vertébrés terrestres, y compris les humains.

Le détail de ces travaux est également publié dans la revue Nature.

Ce poisson à nageoires charnues phylogénétiquement proche des mammifères terrestres est un véritable fossile vivant.

Il serait en fait l'un des derniers ancêtres aquatiques du groupe des tétrapodes (les vertébrés avec deux paires de membres et à respiration pulmonaire, y compris les amphibiens, les oiseaux, les reptiles et les mammifères, dont l'homme).

La séquence de son génome va apporter des informations nouvelles sur leur évolution et leur transition évolutive entre milieu aquatique et colonisation du milieu terrestre par les vertébrés voici quelque 365 millions d'années.

Les premières analyses génétiques confirment ce que les scientifiques pensaient : les gènes de ce très vieux poisson évoluent plus lentement que ceux de tous les autres poissons et vertébrés terrestres. Il a d'ailleurs très peu évolué au niveau morphologique lors des derniers 300 millions d'années.

Les chercheurs font l'hypothèse que les coelacanthes n'ont peut-être pas besoin d'évoluer, vivant à des profondeurs où peu de choses ont changé depuis des millénaires.

Le saviez-vous?

La science croyait que le coelacanthe avait disparu de la surface terrestre, jusqu'à ce qu'un pêcheur sud-africain remonte un spécimen dans ses filets en 1938. L'événement est considéré comme l'une des plus grandes découvertes zoologiques du XXe siècle. Il a fallu attendre presque 15 ans avant qu'un autre spécimen soit pêché. Depuis, seulement 309 individus ont été découverts.

Deux espèces de ce poisson ont été observées de nos jours : le coelacanthe africain Latimeria chalumnae et le coelacanthe indonésien Latimeria menadoensis.

En outre, les chercheurs ont repéré plusieurs grandes régions génétiques qui peuvent avoir joué un rôle dans la formation des éléments innovants des tétrapodes, comme les membres, doigts et orteils, ainsi que le placenta.

La surprise

Les chercheurs ont aussi découvert, avec surprise, que le génome du coelacanthe contient environ 25 % d'éléments transposables. Ces éléments sont des séquences d'ADN mobiles et répétées qui peuvent induire des mutations. Ils sont considérés comme des moteurs puissants de l'évolution et de la biodiversité.

En fait, les analyses démontrent que le coelacanthe contient plus de familles différentes d'éléments transposables que les oiseaux et les mammifères. Ainsi, ce dernier ne peut être considéré comme inerte au niveau évolutif malgré l'apparente absence de changements morphologiques majeurs pendant l'évolution. Cette observation remet donc en question l'impact des éléments transposables sur l'évolution morphologique du coelacanthe.

Le séquençage du génome de la seconde espèce connue de coelacanthe, le coelacanthe indonésien, permettra peut-être d'affiner la compréhension de l'évolution des gènes et des éléments transposables dans son génome.

Avec les informations de Agence France-Presse

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