Des chercheurs montrent des éléments mobiles faisant des singes autour du génome
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Babouins (Papio) se trouvent sur tout le continent africain, d’ouest en est et jusqu’au sud. Ils ont un nez en forme de chien, des dents impressionnantes et une fourrure épaisse dont la couleur varie largement entre les six espèces, qui sont olive, jaune, chacma, Kinda, Guinée et hamadryas. Leurs habitats varient des savanes et des brousses aux forêts tropicales et aux montagnes. Les babouins Chacma, les plus gros pesant jusqu’à 100 livres, se trouvent même dans le désert du Kalahari, tandis que les babouins Kinda voisins, les plus petits pesant environ 30 livres, restent près de l’eau. La plupart vivent dans de grandes troupes avec des dizaines ou des centaines de membres. Alors que la plupart des babouins sont polygynandres, les mâles et les femelles s’accouplant avec plusieurs partenaires, les babouins hamadryas, également appelés babouins sacrés, vivent exclusivement dans des unités d’un mâle et de plusieurs femelles.
Dans un article publié aujourd’hui dans la revue Science, “Genome-wide Coancestry Reveals Details of Ancient and Recent Male-driven Reticulation in Baboons”, les chercheurs montrent des quantités surprenantes de mélange génétique entre les espèces de babouins, quelque chose qui s’est probablement produit aussi chez les premiers humains. Mark Batzer, professeur Boyd et professeur émérite Dr. Mary Lou Applewhite de sciences biologiques à LSU ; Jessica Storer, PhD, ancienne étudiante de Batzer à LSU et maintenant chercheuse; et Jerilyn Walker, associée de recherche à LSU, ont toutes contribué à la recherche. Ensemble, ils ont analysé les éléments génétiques mobiles ou “transposables” dans des échantillons de 225 babouins de 19 sites géographiques.
“Tout le monde croit que son génome est parfaitement stable, et c’est tout à fait faux”, a déclaré Batzer. “Bien plus de la moitié du génome est de nature fluide et se déplace dans et entre les individus, et entre les générations et les populations. Cette partie mobile du génome, ou mobilome, fournit des indices importants sur la façon dont les différentes espèces sont liées les unes aux autres, comment ils diffèrent et lorsque deux individus partagent un ancêtre commun.”
Le séquençage génomique complet a révolutionné la quantité et le détail de la diversité génétique désormais disponibles pour les chercheurs à étudier. Alors que les chercheurs du LSU avaient auparavant examiné quelques centaines d’éléments mobiles ou «gènes sauteurs», principalement des types Alu et L1, ils étaient désormais en mesure d’analyser plus de 200 000 éléments par ordinateur, confirmant et développant les études précédentes. Le consortium de recherche élargi comprend plus de 30 collaborateurs à travers le monde et était dirigé par Jeffrey Rogers, professeur agrégé de génétique moléculaire et humaine au Baylor College of Medicine.
“Il y a des questions qui relevaient de la science-fiction lorsque j’ai commencé dans le domaine et qui sont maintenant parfaitement accessibles”, a déclaré Batzer. “Nous sommes également ramenés à cette question fondamentale, ‘Qu’est-ce qu’une espèce?’ Quand j’étais jeune scientifique, cela signifiait l’isolement reproductif ; pas d’échange de gènes dans les deux sens, et des individus d’espèces différentes formaient des hybrides stériles. Eh bien, tout ce concept a évolué, et ce que nous voyons maintenant, ce sont des échanges libres de gènes dans les deux sens. de suite, à la fois dans les temps anciens et plus récemment. En d’autres termes, il n’y a pas eu de trajectoire linéaire d’espèces génétiquement isolées qui changent avec le temps.
Les éléments mobiles et transposables provoquent un sous-ensemble de toutes les mutations génétiques appelées variantes génétiques structurelles, l’un des types de mutation les plus importants du génome. Ainsi, les éléments mobiles sont responsables d’une certaine diversité génétique, mais pas de toutes les différences. Leur activité, ou vitesse de déplacement, est également variable entre les espèces, y compris à des moments différents. Alors que les babouins sont actuellement en “avance rapide”, les orangs-outans, par exemple, sont presque en pause. Les humains sont quelque part entre les deux.
“Vous pouvez dire que des éléments mobiles comme Alu et L1 sont impliqués dans une course aux armements génétiques ou une compétition au sein du génome”, a déclaré Batzer. “Les éléments mobiles tentent de se développer en nombre, tandis que le génome exerce un contrôle sur cette expansion, de sorte que les éléments ne “dépassent” pas le génome et ne causent pas tant de ravages qu’ils risquent de tuer l’hôte. Certains éléments mobiles sont des parents éloignés des virus, certains des systèmes de contrôle sont donc les mêmes que ceux qui contrôlent la propagation des virus.”
Des similitudes apparentes, comme entre deux individus de la même espèce, peuvent masquer des quantités surprenantes de diversité génétique, car un babouin peut avoir presque autant en commun – génétiquement parlant – avec un babouin d’une espèce différente. Les chercheurs ont également pu montrer, pour la toute première fois chez des primates non humains, comment les babouins jaunes de l’ouest de la Tanzanie ont reçu des apports génétiques de trois lignées distinctes – jaune, olive et Kinda.
“C’était la première fois que nous voyions trois espèces différentes contribuer à la genèse d’une seule, et le faire en détail”, a déclaré Batzer. “Ces ensembles de données à haute résolution nous permettent de tirer des conclusions beaucoup plus précises et détaillées des observations que nous faisons.”
Les babouins et les humains partagent environ 91% d’ADN identique. Alors que les humains ont des variations relativement faibles les uns des autres, les babouins sont génétiquement plus diversifiés. Des éléments mobiles plus gros appelés éléments LINE, tels que L1, transportent une machinerie enzymatique qui les aide et les éléments Alu plus petits se mobilisent et entraînent des changements chez les mammifères (L1) et les primates (Alu).
Les éléments mobiles et transposables sont en eux-mêmes divers et “singe autour” des génomes de tous les primates, y compris les humains, ainsi que d’autres espèces. Les processus par lesquels ils impactent le génome sont appelés mutagenèse insertionnelle, transduction et recombinaison. Le suivi des insertions, qui est la spécialité de Batzer, offre deux avantages pour établir une ascendance partagée ou séparée. Premièrement, la présence d’un élément mobile à un endroit particulier du génome représente l’identité par filiation ; la probabilité d’une correspondance exacte sans ascendance partagée est presque négligeable. Deuxièmement, il est possible de retracer les insertions jusqu’au point où elles sont apparues pour la première fois, établissant ainsi l’état du caractère génétique ancestral et enracinant sans ambiguïté les relations entre les espèces.
“Nous pensons maintenant que les éléments mobiles sont l’une des principales forces motrices ayant un impact sur les génomes, et pas seulement chez les primates, mais également chez de nombreux mammifères et de nombreux systèmes non mammifères”, a déclaré Batzer.
Ensuite, l’équipe de recherche du LSU étudiera la mobilisation et l’impact génomique d’un élément transposable récemment identifié chez les primates sud-américains.
LSU ne garde ni n’effectue de tests sur les babouins. Tous les échantillons de l’étude ont été collectés en Afrique conformément aux réglementations locales, y compris sur des sites protégés.
