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La duplication des gènes, moteur de l'évolution

Joseph Schacherer dans mensuel La Recherche n°429- avril 2009

Le dernier ancêtre commun de tous les organismes actuels remonte à plus de 3 milliards d'années. Nous sommes donc bien loin de connaître son génome ! Toutefois, il n'y a guère de doute qu'il comportait bien moins de gènes que, par exemple, celui des vertébrés environ 20 000 pour l'homme. Dès lors, à la question « comment évoluent les génomes ? » nous pouvons répondre : par l'acquisition de nouveaux gènes.

Une acquisition qui s'effectue en grande partie par la duplication de gènes ou de groupes de gènes préexistants.

Pour les scientifiques, ce phénomène de duplication est particulièrement intéressant en ce sens qu'il permet souvent à un organisme d'acquérir de nouvelles fonctions :  l'une des copies conserve la fonction qui était celle du gène initial, tandis que l'autre copie devient libre d'accumuler des mutations. Dans certains cas, cela conduit cette copie à coder une protéine différente de celle codée par le gène initial. De fait, cette « copie » est donc devenue un « nouveau gène ».

Or, ces dernières années, les analyses de génomes entiers ont montré qu'un peu plus de 15 % des gènes sont dupliqués chez l'homme, et 26 % chez la levure ! De plus, si l'on considère ces gènes dupliqués, on s'aperçoit que beaucoup dérivent d'un même gène initial ayant subi de multiples duplications, et appartiennent donc à une famille de gènes. En effet, l'étude des génomes l'atteste, 38 % des gènes dupliqués font partie d'une famille de gènes chez l'homme, et jusqu’à 60 % chez certaines plantes. Très récemment, plusieurs études ont permis de le démontrer : les gènes dupliqués forment bel et bien le support permettant l'optimisation de certaines fonctions cellulaires, l'apparition de nouvelles fonctions, voire l'apparition de nouvelles espèces.