Les gènes « sauteurs »
Patrick Berche. Une histoire des microbes. John Libbey Eurotext.

Dans les années 50, on découvrit le phénomène de la lysogénie. Certains
virus peuvent s'intégrer dans les chromosomes des bactéries et modifier
leur patrimoine génétique. Ainsi, les bactéries sont capables d'acquérir
des gènes nouveaux au cours de leur existence et donc des capacités
nouvelles (comme la production de toxine) qui peuvent faciliter leur
adaptation à l'environnement ou modifier leur pouvoir pathogène. C'était
en apparence une exception à la vision d'un génome immuable alors
largement acceptée. On pouvait dire que les bactéries étaient en quelque
sorte « lamarckiennes » 5, c'est-à-dire capables d'acquérir au cours de
leur existence des gènes nouveaux qui leur permettent de mieux s'adapter
à l'environnement. En fait, cette plasticité du génome allait s'avérer
vraie pour l'ensemble du monde vivant, des plantes aux animaux, y
compris l'homme. Cette grande percée conceptuelle vint des découvertes
remarquables de Barbara McClintock (1902-1992). Entrée en 1942 au
département de génétique de Cold Spring Harbor où elle travaillera toute
sa vie en toute liberté, cette jeune généticienne américaine allait
bouleverser les fondements de la génétique par la mise au jour des
étonnantes propriétés de certains gènes du maïs. Travaillant sur cette
espèce végétale, elle découvrit en 1944 deux nouveaux « gènes » aux
propriétés insolites 6. En 1948, elle montra de façon très surprenante
que ces gènes changeaient de position sur les chromosomes du maïs et
semblait influencer l'activité des gènes situés à leur proximité. Ces «
gènes sauteurs » furent les premiers éléments mobiles décrits. Ces
observations lui firent développer une théorie révolutionnaire selon
laquelle ces gènes mobiles (ou « éléments mobiles ») avaient pour
fonction de moduler l'activité des autres gènes, en inhibant ou en
stimulant leur activité 7. Cette théorie largement confirmée par la
suite brisait le dogme de l'immuabilité d'un patrimoine génétique et
proposait l'idée d'une plasticité des génomes. Elle présenta en 1951 sa
découverte et ses hypothèses sur l'élément mobile Ac du maïs dans
l'incompréhension et l'indifférence générale. Trente-deux ans plus tard
en 1983, elle reçut le prix Nobel pour cette découverte.

Le caractère infectieux des éléments génétiques mobiles fut par la suite
mis en évidence chez la mouche du vinaigre (Drosophila) par les travaux
de Margaret G. Kidwell à partir de 1977. Il fut montré qu'existent dans
les chromosomes de cette mouche plusieurs dizaines de copies d'un
élément génétique mobile désigné P, « transposables » (on les appellera
« transposons » ). On s'aperçut que le génome des souches de l'espèce
Drosophila melanogaster isolées dans la nature avant les années 40 était
dépourvu d'élément P. A partir des années 50, l'élément P apparut chez
des individus de cette espèce jusque-là indemne. L'apparition de ces
éléments mobiles entraînait dans certaines conditions des anomalies
génétiques 8. Ces éléments provenaient en fait d'une autre espèce de
mouche d'origine américaine, Drosophila willistoni. Les deux espèces
avaient divergé il y a 60 millions d'années. Drosophila melanogaster est
d'abord apparue en Afrique de l'Ouest et s'est dispersée à travers le
monde en suivant les migrations humaines, devenant une espèce
cosmopolite, alors que Drosophila willistoni a vécu de façon casanière
en Amérique latine. Cette dernière espèce porte à l'état naturel
l'élément P. Les deux espèces se sont côtoyées à partir du XIX` siècle
lorsque l'espèce cosmopolite fut importée par les échanges maritimes et
s'implanta en Amérique. Le passage de l'élément P chez les mouches
cosmopolites a pu se faire par l'intermédiaire d'un virus ou d'un petit
acarien piqueur, puis la dissémination dans l'espèce se serait faite par
croisement des mouches « saines » et des mouches « P ». La diffusion de
l'élément P chez ces mouches s'apparente bien à un phénomène de nature
infectieuse.

Par la suite, on aperçut que des éléments génétiques mobiles existaient
chez pratiquement tous les êtres vivants, des bactéries aux mammifères,
y compris l'homme. Il existe en fait deux types d'éléments génétiques
mobiles. Les « transposons » sont constitués d'un seul gène codant une
enzyme, la « transposase » qui permet leur mobilité dans le génome. Les
« rétrotransposons » de structure plus complexe codent des
transcriptases-réverses proches de celles des rétrovirus, mais sont
dépourvus des gènes codant les protéines d'enveloppe des rétrovirus qui
leur per-mettraient de se propager à d'autres cellules. Ces
rétrotransposons peuvent transposer sur les chromosomes des cellules qui
les hébergent mais sont incapables de se propager à d'autres cellules, à
la différence des rétrovirus 9. Ce sont de véritables « parasites
moléculaires » anciens et ubiquistes. Tous ces éléments mobiles sont
transmis à la descendance et représentent près de 10 à 50 % du génome
des bactéries et des cellules eucaryotes 10 (champignons, protozoaires,
plantes, animaux...). Ces rétrotransposons endogènes pourraient parfois
produire des pseudo-particules virales et constituer des précurseurs
potentiels des rétrovirus infectieux.

Le rôle des éléments génétiques mobiles présents dans le génome des
êtres vivants est inconnu, mais il pourrait être important, comme l'a
suggéré Barbara McClintock, pour la plasticité du génome au cours de
l'évolution ou pour de grands processus vitaux comme le vieillissement.
Comme cela a été montré pour l'élément P, les éléments mobiles
pourraient jouer un rôle important chez l'homme dans la genèse de
certaines maladies considérées comme « idiopathiques », c'est-à-dire de
cause inconnue. Ainsi, on a décrit des pathologies génétiques liées à
des insertions de rétrotransposons ou de transposons dans certains gènes
11. Ces maladies génétiques pourraient donc remonter à un événement
fondateur, l'insertion d'un élément génétique mobile dans ou en amont
d'un gène important, empêchant ainsi son fonctionnement, expliquant la
transmission à la descendance.

L'existence de ces parasites endogènes illustre bien la complexité des
mécanismes physiopathologiques qui pourraient être à l'origine de
maladies « idiopathiques » et impose une réflexion sur la notion même
d'agent infectieux. N'y a-t-il pas des maladies qui seraient le résultat
de l'acquisition de gènes étrangers exprimés chez certains patients ou
entraînant des dysfonctionnements graves par leur localisation
chromosomique ? En cherchant à définir un agent pathogène, on est arrivé
avec les éléments mobiles à la frontière entre les maladies génétiques
et les maladies infectieuses. Cette frontière floue existe aussi avec
les formes héréditaires des encéphalopathies spongiformes à prions. Le
champ de la recherche sur les maladies infectieuses reste largement
ouvert. L'avenir continuera de nous surprendre.




5. Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) pensait que « la fonction crée
l'organe »,.

6. Barbara McClintock appela ces gènes « Dissociator » (Ds) et «
Activator . (Ac). La présence du gène Ds semblait avoir des effets sur
des gènes de son voisinage, seulement observés en présence du gène Ac.

7. Ces éléments mobiles n'étaient pas des gènes à proprement parlé
codant des protéines mais des éléments de contrôle (controlling
elements). Selon Barbara McClintock, ceci pouvait expliquer pourquoi les
tissus des organismes complexes (cerveau, foie, peau...) expriment à
partir. d'un même patrimoine génétique des niveaux très différents de
plusieurs protéines selon leur environnement cellulaire.

8. On appelait cela la « dysgénésie des hybrides », qui présentaient un
fort taux de mutations, des cassures chromosomiques et une stérilité par
atrophie des gonades.

9. Les rétrovirus comme le virus du sida (HIV) possèdent un petit génome
de 8 700 nucléotides environ, codant une transcriptase reverse (Le gène
pol), une protéine de capside (le gène gag), une protéine d'enveloppe
(le gène env), et des protéines régulatrices. Les rétrotransposons des
formes réduites ou précurseurs de rétrovirus codent une transcriptase
reverse qui copie l'ARN en ADN capable de s'intégrer au génome.

10. Chez la mouche du vinaigre, ces éléments représentent 10-15 % du
génome correspondant à 3000 et 5000 éléments mobiles et chez les
mammifères environ 10 % du génome et jusqu'à 35 % chez l'homme (comme
chez la souris) avec près de 10 000 à 300 000 copies de certains
éléments. On connaît 30-50 familles d'éléments transposables répartis de
façon apparemment aléatoire le long des chromosomes des êtres vivants.
Par exemple, on dénombre dans le génome humain près de 5 000 copies d'un
transposon appelé mariner et plusieurs milliers de rétrotransposons «
endogènes » appelés HERV (Human Endogeneous Retrovirus), correspondant à
0,5-1 % du génome chez l'homme.

11. Des insertions de rétrotransposons ont été rapportées dans certains
gènes, comme celui du facteur VIII, dans certaines hémophilies, dans le
gène de la dystrophine (myopathie de Duchenne), le gène de
l'anti-oncogène APC (cancer du côlon), le gène de l'oncogène myc (cancer
du sein), le gène de la fukutine (Fukuyama-type congenital dystrophy).
Les rétrotransposons ont aussi été impliqués dans l'activation
d'oncogènes en s'insérant dans des séquences adjacentes à ces gènes.
Enfin, deux maladies humaines rares, la maladie de Charcot-Marie-Tooth
de type LA et une neuropathie héréditaire, pourraient être liées à un
transposon-mariner à l'origine de recombinaisons aberrantes du
chromosome 17.


Figure 3. Structure schématique des transposons et rétrotransposons.
Le transposon porte un seul gène codant pour une transposase encachée
par des séquences inversées (inverted repeats terminal [IRTI] ; les
rétrotransposons (avec ou sans Long Terminal Repeats
qui permettent l'intégration du transposon dans les génomes) portent
plusieurs gènes codant pour une intégrase (IN), une nucléase (NU), une
transcriptase reverse (RT) et une protéine GAG ; les rétrovirus ont une
structure similaire avec en plus un gène codant pour une protéine
d'enveloppe (env).

Fin de citation.

J'ai numérisé ces quatre pages finales, en raison de l'ignorance crasse
du grand public, et tout particulièrement des délirants du
créationnisme, sur les ressources biologiques accumulées au cours de
plus de quatre milliards d'années d'essais et d'erreurs, et sur la
complexité de la génétique. Puissent ces quelques pages aider à un peu
de modestie et de curiosité.


--
La science se distingue de tous les autres modes de transmission des
connaissances, par une "croyance" de base : nous croyons que les
experts sont faillibles, que les connaissances transmises peuvent
contenir toutes sortes de fables et d’erreurs, et qu’il faut prendre
la peine de vérifier, par des expériences.

Jacques Lavau a écrit :
> Les gènes « sauteurs »
> Patrick Berche. Une histoire des microbes. John Libbey Eurotext.
>
> Dans les années 50, on découvrit le phénomène de la lysogénie. Certains
> virus peuvent s'intégrer dans les chromosomes des bactéries et modifier
> leur patrimoine génétique. Ainsi, les bactéries sont capables d'acquérir
> des gènes nouveaux au cours de leur existence et donc des capacités
> nouvelles (comme la production de toxine) qui peuvent faciliter leur
> adaptation à l'environnement ou modifier leur pouvoir pathogène. C'était
> en apparence une exception à la vision d'un génome immuable alors
> largement acceptée. On pouvait dire que les bactéries étaient en quelque
> sorte « lamarckiennes » 5, c'est-à-dire capables d'acquérir au cours de
> leur existence des gènes nouveaux qui leur permettent de mieux s'adapter
> à l'environnement. En fait, cette plasticité du génome allait s'avérer
> vraie pour l'ensemble du monde vivant, des plantes aux animaux, y
> compris l'homme. Cette grande percée conceptuelle vint des découvertes
> remarquables de Barbara McClintock (1902-1992). Entrée en 1942 au
> département de génétique de Cold Spring Harbor où elle travaillera toute
> sa vie en toute liberté, cette jeune généticienne américaine allait
> bouleverser les fondements de la génétique par la mise au jour des
> étonnantes propriétés de certains gènes du maïs. Travaillant sur cette
> espèce végétale, elle découvrit en 1944 deux nouveaux « gènes » aux
> propriétés insolites 6. En 1948, elle montra de façon très surprenante
> que ces gènes changeaient de position sur les chromosomes du maïs et
> semblait influencer l'activité des gènes situés à leur proximité. Ces «
> gènes sauteurs » furent les premiers éléments mobiles décrits. Ces
> observations lui firent développer une théorie révolutionnaire selon
> laquelle ces gènes mobiles (ou « éléments mobiles ») avaient pour
> fonction de moduler l'activité des autres gènes, en inhibant ou en
> stimulant leur activité 7. Cette théorie largement confirmée par la
> suite brisait le dogme de l'immuabilité d'un patrimoine génétique et
> proposait l'idée d'une plasticité des génomes. Elle présenta en 1951 sa
> découverte et ses hypothèses sur l'élément mobile Ac du maïs dans
> l'incompréhension et l'indifférence générale. Trente-deux ans plus tard
> en 1983, elle reçut le prix Nobel pour cette découverte.
>
> Le caractère infectieux des éléments génétiques mobiles fut par la suite
> mis en évidence chez la mouche du vinaigre (Drosophila) par les travaux
> de Margaret G. Kidwell à partir de 1977. Il fut montré qu'existent dans
> les chromosomes de cette mouche plusieurs dizaines de copies d'un
> élément génétique mobile désigné P, « transposables » (on les appellera
> « transposons » ). On s'aperçut que le génome des souches de l'espèce
> Drosophila melanogaster isolées dans la nature avant les années 40 était
> dépourvu d'élément P. A partir des années 50, l'élément P apparut chez
> des individus de cette espèce jusque-là indemne. L'apparition de ces
> éléments mobiles entraînait dans certaines conditions des anomalies
> génétiques 8. Ces éléments provenaient en fait d'une autre espèce de
> mouche d'origine américaine, Drosophila willistoni. Les deux espèces
> avaient divergé il y a 60 millions d'années. Drosophila melanogaster est
> d'abord apparue en Afrique de l'Ouest et s'est dispersée à travers le
> monde en suivant les migrations humaines, devenant une espèce
> cosmopolite, alors que Drosophila willistoni a vécu de façon casanière
> en Amérique latine. Cette dernière espèce porte à l'état naturel
> l'élément P. Les deux espèces se sont côtoyées à partir du XIX` siècle
> lorsque l'espèce cosmopolite fut importée par les échanges maritimes et
> s'implanta en Amérique. Le passage de l'élément P chez les mouches
> cosmopolites a pu se faire par l'intermédiaire d'un virus ou d'un petit
> acarien piqueur, puis la dissémination dans l'espèce se serait faite par
> croisement des mouches « saines » et des mouches « P ». La diffusion de
> l'élément P chez ces mouches s'apparente bien à un phénomène de nature
> infectieuse.
>
> Par la suite, on aperçut que des éléments génétiques mobiles existaient
> chez pratiquement tous les êtres vivants, des bactéries aux mammifères,
> y compris l'homme. Il existe en fait deux types d'éléments génétiques
> mobiles. Les « transposons » sont constitués d'un seul gène codant une
> enzyme, la « transposase » qui permet leur mobilité dans le génome. Les
> « rétrotransposons » de structure plus complexe codent des
> transcriptases-réverses proches de celles des rétrovirus, mais sont
> dépourvus des gènes codant les protéines d'enveloppe des rétrovirus qui
> leur per-mettraient de se propager à d'autres cellules. Ces
> rétrotransposons peuvent transposer sur les chromosomes des cellules qui
> les hébergent mais sont incapables de se propager à d'autres cellules, à
> la différence des rétrovirus 9. Ce sont de véritables « parasites
> moléculaires » anciens et ubiquistes. Tous ces éléments mobiles sont
> transmis à la descendance et représentent près de 10 à 50 % du génome
> des bactéries et des cellules eucaryotes 10 (champignons, protozoaires,
> plantes, animaux...). Ces rétrotransposons endogènes pourraient parfois
> produire des pseudo-particules virales et constituer des précurseurs
> potentiels des rétrovirus infectieux.
>
> Le rôle des éléments génétiques mobiles présents dans le génome des
> êtres vivants est inconnu, mais il pourrait être important, comme l'a
> suggéré Barbara McClintock, pour la plasticité du génome au cours de
> l'évolution ou pour de grands processus vitaux comme le vieillissement.
> Comme cela a été montré pour l'élément P, les éléments mobiles
> pourraient jouer un rôle important chez l'homme dans la genèse de
> certaines maladies considérées comme « idiopathiques », c'est-à-dire de
> cause inconnue. Ainsi, on a décrit des pathologies génétiques liées à
> des insertions de rétrotransposons ou de transposons dans certains gènes
> 11. Ces maladies génétiques pourraient donc remonter à un événement
> fondateur, l'insertion d'un élément génétique mobile dans ou en amont
> d'un gène important, empêchant ainsi son fonctionnement, expliquant la
> transmission à la descendance.
>
> L'existence de ces parasites endogènes illustre bien la complexité des
> mécanismes physiopathologiques qui pourraient être à l'origine de
> maladies « idiopathiques » et impose une réflexion sur la notion même
> d'agent infectieux. N'y a-t-il pas des maladies qui seraient le résultat
> de l'acquisition de gènes étrangers exprimés chez certains patients ou
> entraînant des dysfonctionnements graves par leur localisation
> chromosomique ? En cherchant à définir un agent pathogène, on est arrivé
> avec les éléments mobiles à la frontière entre les maladies génétiques
> et les maladies infectieuses. Cette frontière floue existe aussi avec
> les formes héréditaires des encéphalopathies spongiformes à prions. Le
> champ de la recherche sur les maladies infectieuses reste largement
> ouvert. L'avenir continuera de nous surprendre.
>
>
>
>
> 5. Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) pensait que « la fonction crée
> l'organe »,.
>
> 6. Barbara McClintock appela ces gènes « Dissociator » (Ds) et «
> Activator . (Ac). La présence du gène Ds semblait avoir des effets sur
> des gènes de son voisinage, seulement observés en présence du gène Ac.
>
> 7. Ces éléments mobiles n'étaient pas des gènes à proprement parlé
> codant des protéines mais des éléments de contrôle (controlling
> elements). Selon Barbara McClintock, ceci pouvait expliquer pourquoi les
> tissus des organismes complexes (cerveau, foie, peau...) expriment à
> partir. d'un même patrimoine génétique des niveaux très différents de
> plusieurs protéines selon leur environnement cellulaire.
>
> 8. On appelait cela la « dysgénésie des hybrides », qui présentaient un
> fort taux de mutations, des cassures chromosomiques et une stérilité par
> atrophie des gonades.
>
> 9. Les rétrovirus comme le virus du sida (HIV) possèdent un petit génome
> de 8 700 nucléotides environ, codant une transcriptase reverse (Le gène
> pol), une protéine de capside (le gène gag), une protéine d'enveloppe
> (le gène env), et des protéines régulatrices. Les rétrotransposons des
> formes réduites ou précurseurs de rétrovirus codent une transcriptase
> reverse qui copie l'ARN en ADN capable de s'intégrer au génome.
>
> 10. Chez la mouche du vinaigre, ces éléments représentent 10-15 % du
> génome correspondant à 3000 et 5000 éléments mobiles et chez les
> mammifères environ 10 % du génome et jusqu'à 35 % chez l'homme (comme
> chez la souris) avec près de 10 000 à 300 000 copies de certains
> éléments. On connaît 30-50 familles d'éléments transposables répartis de
> façon apparemment aléatoire le long des chromosomes des êtres vivants.
> Par exemple, on dénombre dans le génome humain près de 5 000 copies d'un
> transposon appelé mariner et plusieurs milliers de rétrotransposons «
> endogènes » appelés HERV (Human Endogeneous Retrovirus), correspondant à
> 0,5-1 % du génome chez l'homme.
>
> 11. Des insertions de rétrotransposons ont été rapportées dans certains
> gènes, comme celui du facteur VIII, dans certaines hémophilies, dans le
> gène de la dystrophine (myopathie de Duchenne), le gène de
> l'anti-oncogène APC (cancer du côlon), le gène de l'oncogène myc (cancer
> du sein), le gène de la fukutine (Fukuyama-type congenital dystrophy).
> Les rétrotransposons ont aussi été impliqués dans l'activation
> d'oncogènes en s'insérant dans des séquences adjacentes à ces gènes.
> Enfin, deux maladies humaines rares, la maladie de Charcot-Marie-Tooth
> de type LA et une neuropathie héréditaire, pourraient être liées à un
> transposon-mariner à l'origine de recombinaisons aberrantes du
> chromosome 17.
>
>
> Figure 3. Structure schématique des transposons et rétrotransposons.
> Le transposon porte un seul gène codant pour une transposase encachée
> par des séquences inversées (inverted repeats terminal [IRTI] ; les
> rétrotransposons (avec ou sans Long Terminal Repeats
> qui permettent l'intégration du transposon dans les génomes) portent
> plusieurs gènes codant pour une intégrase (IN), une nucléase (NU), une
> transcriptase reverse (RT) et une protéine GAG ; les rétrovirus ont une
> structure similaire avec en plus un gène codant pour une protéine
> d'enveloppe (env).
>
> Fin de citation.
>
> J'ai numérisé ces quatre pages finales, en raison de l'ignorance crasse
> du grand public, et tout particulièrement des délirants du
> créationnisme, sur les ressources biologiques accumulées au cours de
> plus de quatre milliards d'années d'essais et d'erreurs, et sur la
> complexité de la génétique. Puissent ces quelques pages aider à un peu
> de modestie et de curiosité.


J'ai oublié de souligner le point qui m'avait fait lever l'oreille : ces
deux espèces de drosophiles avaient divergé voici 60 millions d'années,
et pourtant elles échangent maintenant du matériel génétique, par des
voies extra-sexuelles : des virus !

Or dans la parenté entre l'espèce humaine et les pongidés, on trouve
aussi des incohérences entre datations génétiques, qui impliquent de
nouveaux échanges génétiques après avoir divergé pour
l'essentiel. La conclusion de ce livre précise la classe des mécanismes
génétiques complémentaires, qui peuvent résoudre ce mystère.

--
La science se distingue de tous les autres modes de transmission des
connaissances, par une "croyance" de base : nous croyons que les
experts sont faillibles, que les connaissances transmises peuvent
contenir toutes sortes de fables et d’erreurs, et qu’il faut prendre
la peine de vérifier, par des expériences.

Jacques Lavau a écrit :
> Platicité du génôme.

http://fr.youtube.com/watch?v=TUxLR9hdorI
Combien de preuves d'attaques de rétrovirus, dites ERV (Endogenous
Retrovirus) exactement au même endroit, dans le rénôme du chimpazé et
dans le nôtre ?
Il en résulte une probabilité de 1 sur 3 millions, à la puissance
(nombre de coïcidences) que cette coïncidence arrive par hasard, et non
par héritage.

Combien d'ERV communes ? 16 pour la seule classe K.
Environ 98 000 en tout, et la plupart sont partagés avec tous les singes
de l'ancien Monde.



L'exceptionnelle et inquiétante uniformité génétique des guépards
s'explique par une population réduite à sept individus fertiles en tout,
il y a dix mille ans. Ce qui pose problème au dogme de l'Arche de Noé :
seulement deux individus par espèce voici 4 mille ans, et pourtant toute
la variabilité actuellement présente sur toutes les espèces - sauf les
guépards. Génétiquement absurde.
http://fr.youtube.com/watch?v=rIlWKp44T50&NR=1


Pourquoi nous ne produisons pas de vitamine C, contrairement à la souris
? Le gène de sa synthèse existe à l'état vestigiel, mais n'est plus
fonctionnel : il a trop muté. Cette séquence de 152 nucléotides n'est
plus qu'un pseudogène.
http://fr.youtube.com/watch?v=SA_UFImmulY


Résumé :
http://fr.youtube.com/watch?v=-CvX_mD5weM


Atavismes : jamais entre mammifères et oiseaux.
http://fr.youtube.com/watch?v=K11knFKqW4s

Etc...

--
La science se distingue de tous les autres modes de transmission des
connaissances, par une "croyance" de base : nous croyons que les
experts sont faillibles, que les connaissances transmises peuvent
contenir toutes sortes de fables et d’erreurs, et qu’il faut prendre
la peine de vérifier, par des expériences.