Les innovations génétiques

Les individus d'une même espèce présentent une très grande diversité phenotypique (ensemble des différences observables): elle dépend de la variabilité génétique mais aussi de l'environnement.

Quelle est l'origine de cette variabilité ?


Lorsqu'on observe les séquences de nucléotides d'un même gene chez des individus apartenant à la même espece on observe des différences de séquence.
Ces différentes séquences qui codent différentes protéines sont des allèles.
On dit qu'une gene est polymorphe si au moins deux de ses allèles sont présents dans une espèce à une fréquence supérieure ou égale a 1%
Ce polymorphisme  entraîne une tres grande proportion d'individus qui vont être qualifiés d'heterozygotes, car ils possèdent deux allèles différents pour un même gène. (Soit un des deux allèle sera dominant et l'autre récessif, soit ils seront co-dominants)


Le polyallelisme des genes est dû à l'accumulation des mutations: changement dans la séquence de nucléotide.
Ces mutations sont très rares et aléatoires, cependant leur fréquence peut etre augmentée par des agents mutagenes (cigarette, radioactivité...)
Il existe plusieurs mutations aux conséquences variables.

• Addition, ajout à la séquence d'un ou plusieurs nucléotide
• Délétion, supression d'un ou plusieurs nucléotide
• Substitution, remplacement d'un ou plusieurs nucléotide

Ces mutations n'ont pas les mêmes conséquences:

1. Certaines mutations n'entrainent aucune modification dans le phenotype car le code est redondant, l'individu sera sain. On nomme ces mutations silencieuses
2. D'autres mutations entrainent des changements plus ou moins important dans la sucession:
   
   • Changement de tous les acides aminés: Mutation décalante
   • Ajout d'un codon stop: Mutation non-sens
   • Changement d'un seul acide: Mutation faux-sens
   Elles peuvent entraîner une modification importante de la protéine

Une mutation ne sera transmise que si elle affecte les cellules sexuelles (aussi apellées gamètes, cellules germinales ou encore cellules reproductives.)
Par contre, lorsqu'une mutation s'effectue sur les cellules somatiques (tout sauf les cellules germinales), la mutation n'est pas transmise



Lorsque l'ont compare les séquences nucléotidiques de certains genes, on constate qu'ils peuvent présenter de très grandes similitudes et on dit qu'ils sont homologues et qu'ils descendent du même gène ancestral.
On parle alors de famille multigenique.



Les familles de gènes sont issues d'une ou plusieurs duplications de gène ancestral. Les copies créées peuvent soit rester sur le même chromosome soit migrer vers un autre chromosome: on parle alors de transposition.

Ces copies peuvent avoir plusieurs avenir:

• Ne subir aucune mutation au cours du temps, dans ce cas là l'innovation génetique est quantitative
• Subir des mutations, l'innovation est à la fois quantitative et qualitative
  
  • Si le nombre de mutations acumulées est relativement faible, les différents gènes obtenus coderont pour des protéines différents mais avec les mêmes fonction
  • Si le nombre de mutations accumulé est important, les gènes coderont pour des protéines différentes mais avec des fonctions également différentes.

Par exemple, les hémoglobines et la mioglobines sont deux protéines issues du même gène ancestral, la séparation se serait faite plus tôt, actuellement elles n'ont plus la même fonction.

Les familles multigeniques proviendraient donc d'un gène ancestral commun qui aurait subi des duplications, transpositions et mutations au cours du temps. C'est l'ensemble de ces trois mécanismes qui aurait entrainé une complexification des génomes.
Un génome bactérien contient 1000 Genes et le génome humain en comporte 40,000 gènes.