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Thématique générale : Génomique Evolutive et Bioinformatique

Organisation, Fonctionnement et Evolution des Génomes : Mais où est donc passée la sélection naturelle ?

Les premières formes de la vie consistaient probablement en des molécules d’ARN capables de s’autorépliquer. Au cours de l’évolution, les systèmes vivants se sont grandement complexifiés, mais la fonction principale du génome est restée la même : contenir les informations nécessaires à sa propre perpétuation. Cette fonction essentielle est une des forces qui gouvernent l’évolution du génome, mais ce n’est pas l’unique. Comme le prédit le modèle neutraliste de Kimura, les mutations peuvent s’accumuler dans les génomes tant qu’elles ne sont pas trop nuisibles à son fonctionnement. Le génome est donc le produit de ces deux forces évolutives : certaines caractéristiques que nous observons aujourd’hui reflètent des contraintes structurales ou fonctionnelles qui opèrent actuellement ou qui ont opéré dans le passé ; d’autres reflètent des évènements évolutifs qui n’ont pas donné prise à la sélection naturelle.

Aujourd’hui, les séquences de nombreux génomes sont désormais connues. Pourtant nous sommes encore loin d’avoir décrypté l’information contenue dans ces séquences. De nombreuses caractéristiques de nos génomes restent incomprises. Pourquoi le génome des mammifères est-il constitué à 98% de séquences non-codantes ? Est-ce que l’ordre des gènes le long des chromosomes influe sur leur expression ? Pourquoi la densité en gène varie-t-elle le long du génome ? Comment identifier les éléments fonctionnels (gènes, régions régulatrcies) dispersés au milieu des ces régions non-codantes ? Toute la difficulté est d’arriver à distinguer dans les génomes les caractéristiques qui sont fonctionnellement importantes, de celles qui résultent de processus évolutifs neutres. Par conséquent, pour comprendre l’information génétique contenue dans les génomes, il est nécessaire d’étudier comment ces séquences évoluent.

Le modèle neutraliste fournit une hypothèse de travail extrêmement utile : si l’évolution d’un caractère ne se conforme pas au modèle neutraliste, alors c’est que cette évolution est sujette à des contraintes sélectives. Ainsi, pour identifier les caractéristiques du génome qui sont importantes pour son fonctionnement, il faut rechercher les caractères dont le mode d’évolution dévie du modèle neutraliste : c’est là le principe même de l’analyse comparative de génomes, qui est au cœur de toute mon activité de recherche.