évolutionnisme

Aujourd'hui, nous savons que le transfert horizontal de gènes est une force évolutive puissante dans le monde microbien, bien documentée dans les archives phylogénétiques, et dont l'importance écologique commence seulement à être pleinement comprise. Stimulée par les progrès de la technologie génomique, l'écologie microbienne offre de nouvelles perspectives sur le fonctionnement de la biosphère, exigeant une synthèse avec le processus évolutif et obligeant la biologie évolutive à s'intéresser à la question. Le pouvoir du transfert horizontal de gènes est si grand qu'il est difficile de comprendre pourquoi le monde eucaryote tournerait le dos à une source aussi merveilleuse de nouveauté et d'innovation génétiques. La réponse passionnante, qui fait éclater des décennies de préjugés dogmatiques, est que ce n'est pas le cas. Il existe aujourd'hui des preuves irréfutables du transfert horizontal de gènes chez les eucaryotes, non seulement chez les plantes, les protistes et les champignons, mais aussi chez les animaux (y compris les mammifères). Les implications évolutives n'ont pas encore été étudiées, mais nous sommes convaincus qu'une théorie pleinement élaborée du processus évolutif est nécessaire pour relever correctement les défis posés initialement par la microbiologie.

Auteur: Woese Carl

Info: How the Microbial World Saved Evolution from the Scylla of Molecular Biology and the Charybdis of the Modern Synthesis", Microbiology and Molecular Biology Reviews - 2009, avec Nigel Goldenfeld.

[ transversal ]

eugénisme

Le séquençage du génome est désormais "à haut débit". Plus on analyse de profils ADN, plus les statistiques qu’on en tire disent de choses sur les individus. C’est le rôle des bases de données génétiques créées en Angleterre, en Chine ou aux Etats-Unis – notamment par 23andme, célèbre société de séquençage d’Anne Wojcicki (ex-épouse du patron transhumaniste de Google Sergeï Brin), qui exploite deux millions de profils ADN. Au Beijing Genomics Institute, une équipe analyse le séquençage du génome de 2500 "génies" au quotient intellectuel supérieur à 160. "Nous sommes sûrs qu’avec assez de matière nous trouverons au moins une partie des gènes qui agissent sur le QI". Objectif : proposer aux couples ayant recours à la FIV de choisir l’embryon le plus intelligent, et augmenter le PIB chinois en proportion du QI de la population.
La France, avec son "Plan médecine génomique 2025", développe son propre big data génétique. Pour l’accélérer, le Comité consultatif national d’éthique voudrait des diagnostics génétiques "en population générale" pour détecter les porteurs sains de pathologies et constituer des bases de données françaises, exploitables par l’intelligence artificielle. De façon "encadrée" cela va de soi - avec l’accord des individus – au moins dans un premier temps.

Auteur: PMO Pièces et main-d'oeuvre

Info: http://www.piecesetmaindoeuvre.com/IMG/pdf/alertez_les_be_be_s.pdf

[ sélection humaine ] [ organismes génétiquement modifiés ]

survie

Les océans sont responsables de plus de la moitié de la production d'oxygène de la planète grâce à l'activité de photosynthèse du plancton végétal marin. Responsables de la majorité de cette photosynthèse océanique, les protistes, des micro-organismes marins eucaryotes (avec un noyau), unicellulaires et parfois photosynthétiques. Ni bactérie, ni virus, ni plante, ni animal à proprement parler, les protistes présentent une grande plasticité tant anatomique que physiologique, et un métabolisme complexe.
Emiliania huxleyi est un protiste appartenant à la lignée des haptophytes. De par son extrême abondance, cette toute petite cellule planctonique forme une espèce emblématique du phytoplancton marin. Dotée de métabolismes fondamentaux variés (photosynthèse, calcification, etc.), elle est connue pour son micro-squelette calcaire qui rend l'océan blanc-laiteux et visible depuis l'espace, lorsque les cellules se multiplient en gigantesques efflorescences.
Pour décrypter le génome d'Emiliania, premier génome d'haptophyte séquencé, les scientifiques ont utilisé treize souches de cette espèce provenant de tous les océans qui ont ensuite été isolées dans différents laboratoires.
Première découverte, le génome d'Emiliania huxleyi est vingt fois plus petit que le génome humain: il est constitué de 141 millions de bases (le génome des diatomées a environ 24 millions de bases et le génome humain environ 3 200 millions). Mais, surprise, il contient au moins un tiers de gènes en plus que le génome humain. Le consortium international a mis en évidence la présence de plus de 30 000 gènes codant pour toutes sortes de protéines et de fonctions, dont plus de la moitié sont totalement inconnues dans les bases de données génétiques existantes.
D'autre part, les treize souches séquencées, que l'on croyait relativement proches, ne partagent en moyenne que 75% de leurs gènes: on pourrait parler de génome-coeur d'Emiliania. Ainsi, 25% des gènes ne sont présents que dans certaines souches: ce génome "permutable" est composé des gènes spécifiques à certaines souches. Cette configuration en "pan-génome" (avec un génome-coeur entouré d'un génome permutable) est typique des bactéries et des archées. La présence d'une telle proportion de gènes spécifiques à certaines souches est remarquable pour un organisme eucaryote sexué. Elle offre sans nul doute à Emiliania une flexibilité génomique et des capacités d'adaptation élevées.

Auteur: Internet

Info: 14 juin 2013

[ sciences ] [ génétique ]

évolution

La biologie des derniers oiseaux à dents révélée
Une collaboration internationale dirigée par des chercheurs de l'Institut de génomique fonctionnelle de Lyon, montre par imagerie synchrotron que les dents des derniers oiseaux à dents ont des caractéristiques proches de celles des dinosaures théropodes. Cette étude publiée dans la revue BMC Evolutionary Biology, confirme la parenté étroite entre oiseaux et dinosaures.
Les dents sont une véritable boîte noire qui enregistre au quotidien de nombreux traits de vie de l'animal qui les porte. Ainsi les dents de tous les vertébrés (Homme compris) renferment des informations clés sur le mode de vie, le régime alimentaire, ou encore les rythmes de croissance. Pour cette raison, les dents fossiles sont très prisées des paléontologues et l'étude de celles qui appartenaient à des animaux disparus sans laisser de descendance, permet de lever le voile sur des pans encore méconnus de l'histoire de la vie.
Les oiseaux actuels sont dépourvus de dents, mais leurs plus proches parents qui se sont éteints il y a environ 66 millions d'années, avaient des dents pointues et acérées qu'ils utilisaient pour saisir leurs proies, principalement des poissons. Ces oiseaux, qui se nomment Hesperornis et Ichthyornis, vivaient en Amérique du Nord au Crétacé supérieur aux côtés des derniers dinosaures. Les restes fossiles de ces oiseaux à dents sont extrêmement rares. C'est donc une opportunité exceptionnelle qui s'est présentée à Maïtena Dumont de pouvoir étudier, au sein d'une collaboration internationale pilotée par Antoine Louchart et Laurent Viriot à l'Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon, des dents isolées en utilisant une technique d'imagerie 3D de qualité exceptionnelle produite par l'ESRF (European Synchroton Radiation Facility) de Grenoble. La microtomographie à rayons-X Synchrotron permet de générer des volumes virtuels dont la forme et la structure interne sont fidèles dans les moindres détails à celles des dents fossiles. On peut ainsi se déplacer au sein de la dent virtuelle avec une résolution inférieure au micron, et ceci sans abimer le fossile d'origine.
Les résultats obtenus montrent que le remplacement de ces dents au cours de la vie et leur mode d'attachement et d'implantation dans les mâchoires, sont semblables à ce qu'on connaît chez les dinosaures théropodes, parmi lesquels se situent les ancêtres des oiseaux. La croissance des dents de ces oiseaux était rapide, plus rapide que chez certains reptiles ou certains mammifères actuels, ce qui peut être mis en relation avec des contraintes liées aux modes de prédation et d'alimentation. Enfin, les dents des deux oiseaux étudiés montrent une couche d'émail simplifiée et amincie, une tendance évolutive qui a vraisemblablement précédé la perte totale des dents.
Dans une étude précédente, Antoine Louchart et Laurent Viriot avaient souligné que la perte des dents chez les oiseaux actuels était un phénomène irréversible et que la fonction exercée par les dents autrefois est aujourd'hui remplie par leur bec corné et leur gésier musculeux. Seule la paléontologie est capable, grâce aux fossiles, de retracer les relations évolutives entre des animaux aujourd'hui disparus.

Auteur: Internet

Info: oct 2016, http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=15561

[ denture ] [ dentition ]

gènes

Une mauvaise herbe bizarre viole les règles
Au moins une plante désobéit aux lois fondamentales de la génétique : Une petite mauvaise herbe qui hérite ses gènes de ses grands-parents plutôt que de ses parents déroute des scientifiques, annoncent des chercheurs US.
Robert Pruitt, Professeur d'associé et une équipe de l'université de Purdue dans l'Indiana rapportent leur recherche dans le journal " Nature" d'aujourd'hui. Les résultats pourraient avoir des implications sur la façon dont les scientifiques comprennent les maladies génétique.
Ces scientifiques ont étudié un cresson, (Thaliana Arabidopsis), une mauvaise herbe qui prolifère entre autre dans les fissures des parcs de stationnement mais dont le modèle génétique est un des plus étroitement surveillé et connu.
Ils ont constaté qu'une fois croisée pour produire des caractéristiques particulières, la plante avait acquis, d'une façon ou d'une autre, des données génétiques d'une autre source que par ses parents.
Bien que d'autres organismes tels que la levure soient également connus pour obtenir leurs gènes d'une manière différente que celle, traditionnelle, des parents, les chercheurs disent que c'est la première description générale de ce mécanisme pour un organisme obtenant de l'information ADN d'ailleurs.
Pruitt indique qu'il est possible que les gènes aient été acquis pas par l'ADN mais par une molécule étroitement semblable appelé RNA, un intermédiaire cellulaire qui lit les instructions de l'ADN pour les transcrire en protéines
Les chercheurs ont multiplié plusieurs générations de cette mauvaise herbe. Multipliant d'abord des générations avec un gène doublé "hothead," se concentrant en particulier sur une version défectueuse de ce gène (qui fait en sorte que les pétales et des feuilles restent ensemble).
Dans les générations de plantes qu'ils ont étudiées, le cresson eut un gène fêlé de "hothead" une fois sur deux.
Ces plantes ont alors été croisées, et comme prévu, un quart de leur progéniture se retrouva avec deux gènes mutant, alors que trois quarts en avaient aucun, ou seulement un. Ceux avec les deux gènes mutant ont tous eu cette anomalie de pétales et de feuilles. Mais quand les plantes avec les deux gènes fêlés ont alors été croisées, quelque chose d'étrange s'est produit.
Selon les règles, toutes plantes de cette troisième génération auraient dû être anormales, puisque les seuls gènes qu'ils avaient en commun venaient de parents défectueux. Pourtant plus de 10% étaient normales.
Les scientifiques recherchent des gènes
Au début, Pruitt s'est demandé si des graines ou du pollen souillaient ses plantes. Mais les expériences répétées ont montré que ce n'était pas le cas, écartant tout autant la possibilité que, se cachant sur le génome de Thaliana Arabidopsis, il pourrait y avoir un autre gène qui duplique le gène de "hothead" en s'occupe de réparer avec ruse la défectuosité.
Exaspéré Pruitt a proposé l'idée que la progéniture normale avait acquis des données génétiques d'une autre source que celle de ses parents. L'idée de Pruitt est que cette information héréditaire pourrait être stockée sur l'ARN comme calibre moléculaire, et ainsi employée pour réparer certaines déviations dangereuses.
Si c'est vrai, la conclusion remarquable est que nos modèles génétiques ont une trousse à outils cachée, léguée par nos grands-parents et probablement au-delà, prévue pour guérir certaines mutations d'ADN qui causent de la maladie.
Dans un commentaire paru aussi dans "Nature" les biologistes moléculaires allemands Detlef Weigel de l'institut Max Planck et le professeur Gerd Jürgens de l'université de Tübingen, rendent hommages à "une découverte spectaculaire" en incitant aussi à la prudence. " Beaucoup d'expériences viennent à l'esprit pour explorer ce mécanisme de transmission peu orthodoxe qui peut sauter plusieurs générations " indiquent-ils.
Il est encore peu clair quant à savoir si cette qualité de self-guérison est unique à ce gène particulier, ( ou au cresson plus précisément ), ou si certaines des conditions régnant dans le laboratoire sont suspectes.
En France, Ian Small, sous-directeur des sciences à l'unité de recherches Génomique des plantes à Evry, près de Paris, dit que l'étude a des implications époustouflantes.
"Si ceci avait été publié le 1 avril, j'aurais immédiatement dit que c'est une plaisanterie d'imbécile" a-t-il dit au journal libération.

Auteur: Ingham Richard

Info: Agençe France-Presse Jeudi, 24 Mars 2005 avec ABC Science Online

biochimie

L'IA prédit la fonction des enzymes mieux que les principaux outils

Un nouvel outil d'intelligence artificielle peut prédire les fonctions des enzymes sur la base de leurs séquences d'acides aminés, même lorsque ces enzymes sont peu étudiées ou mal comprises. Selon les chercheurs, l'outil d'intelligence artificielle, baptisé CLEAN, surpasse les principaux outils de pointe en termes de précision, de fiabilité et de sensibilité. Une meilleure compréhension des enzymes et de leurs fonctions serait une aubaine pour la recherche en génomique, en chimie, en matériaux industriels, en médecine, en produits pharmaceutiques, etc.

"Tout comme ChatGPT utilise les données du langage écrit pour créer un texte prédictif, nous tirons parti du langage des protéines pour prédire leur activité", a déclaré Huimin Zhao, responsable de l'étude et professeur d'ingénierie chimique et biomoléculaire à l'université de l'Illinois Urbana-Champaign. "Presque tous les chercheurs, lorsqu'ils travaillent avec une nouvelle séquence de protéine, veulent savoir immédiatement ce que fait la protéine. En outre, lors de la fabrication de produits chimiques pour n'importe quelle application - biologie, médecine, industrie - cet outil aidera les chercheurs à identifier rapidement les enzymes appropriées nécessaires à la synthèse de produits chimiques et de matériaux".

Les chercheurs publieront leurs résultats dans la revue Science et rendront CLEAN accessible en ligne le 31 mars.

Grâce aux progrès de la génomique, de nombreuses enzymes ont été identifiées et séquencées, mais les scientifiques n'ont que peu ou pas d'informations sur le rôle de ces enzymes, a déclaré Zhao, membre de l'Institut Carl R. Woese de biologie génomique de l'Illinois.

D'autres outils informatiques tentent de prédire les fonctions des enzymes. En général, ils tentent d'attribuer un numéro de commission enzymatique - un code d'identification qui indique le type de réaction catalysée par une enzyme - en comparant une séquence interrogée avec un catalogue d'enzymes connues et en trouvant des séquences similaires. Toutefois, ces outils ne fonctionnent pas aussi bien avec les enzymes moins étudiées ou non caractérisées, ou avec les enzymes qui effectuent des tâches multiples, a déclaré Zhao.

"Nous ne sommes pas les premiers à utiliser des outils d'IA pour prédire les numéros de commission des enzymes, mais nous sommes les premiers à utiliser ce nouvel algorithme d'apprentissage profond appelé apprentissage contrastif pour prédire la fonction des enzymes. Nous avons constaté que cet algorithme fonctionne beaucoup mieux que les outils d'IA utilisés par d'autres", a déclaré M. Zhao. "Nous ne pouvons pas garantir que le produit de chacun sera correctement prédit, mais nous pouvons obtenir une plus grande précision que les deux ou trois autres méthodes."

Les chercheurs ont vérifié leur outil de manière expérimentale à l'aide d'expériences informatiques et in vitro. Ils ont constaté que non seulement l'outil pouvait prédire la fonction d'enzymes non caractérisées auparavant, mais qu'il corrigeait également les enzymes mal étiquetées par les principaux logiciels et qu'il identifiait correctement les enzymes ayant deux fonctions ou plus.

Le groupe de Zhao rend CLEAN accessible en ligne pour d'autres chercheurs cherchant à caractériser une enzyme ou à déterminer si une enzyme peut catalyser une réaction souhaitée.

"Nous espérons que cet outil sera largement utilisé par l'ensemble de la communauté des chercheurs", a déclaré M. Zhao. "Avec l'interface web, les chercheurs peuvent simplement entrer la séquence dans une boîte de recherche, comme dans un moteur de recherche, et voir les résultats.

M. Zhao a indiqué que son groupe prévoyait d'étendre l'intelligence artificielle de CLEAN à la caractérisation d'autres protéines, telles que les protéines de liaison. L'équipe espère également développer davantage les algorithmes d'apprentissage automatique afin qu'un utilisateur puisse rechercher une réaction souhaitée et que l'IA lui indique l'enzyme appropriée.

"Il existe de nombreuses protéines de liaison non caractérisées, telles que les récepteurs et les facteurs de transcription. Nous voulons également prédire leurs fonctions", a déclaré Zhao. "Nous voulons prédire les fonctions de toutes les protéines afin de connaître toutes les protéines d'une cellule et de mieux étudier ou concevoir la cellule entière pour des applications biotechnologiques ou biomédicales.

Zhao est également professeur de bio-ingénierie, de chimie et de sciences biomédicales et translationnelles au Carle Illinois College of Medicine. 

Auteur: Internet

Info: "Enzyme function prediction using contrastive learning, "30 mars 2023. Université de l'Illinois à Urbana-Champaign

[ cofacteurs ]

mutation héritée

Les graines héritent des souvenirs de leur mère Des chercheurs de l'UNIGE démontrent que le contrôle maternel et environnemental de la dormance des graines s'effectue via des mécanismes épigénétiques inédits. Les graines restent dans un état de dormance - un blocage temporaire de leur croissance - tant que les conditions environnementales ne sont pas idéales pour germer. La profondeur de ce sommeil, qui est influencée par différents facteurs, est héritée de leur mère, comme l'avaient montré des chercheurs de l'Université de Genève (UNIGE). Ils révèlent aujourd'hui dans la revue eLife comment cette empreinte maternelle est transmise grâce à de petits fragments d'ARN dits 'interférents', qui inactivent certains gènes. Les biologistes dévoilent également qu'un mécanisme similaire permet de transmettre une autre empreinte, celle des températures présentes au cours du développement de la graine. Plus cette température était basse, plus le niveau de dormance de la graine sera élevé. Ce mécanisme permet à la graine d'optimiser le moment de sa germination. L'information est ensuite effacée dans l'embryon germé, pour que la génération suivante puisse stocker de nouvelles données sur son environnement. La dormance est mise en oeuvre pendant le développement des graines dans la plante mère. Cette propriété permet aux graines de germer pendant la bonne saison, d'éviter que tous les rejetons d'une plante se développent au même endroit et entrent en compétition pour des ressources limitées, et favorise la dispersion des plantes. Les graines perdent également leur dormance à des échéances variables. "Des sous-espèces d'une même plante peuvent avoir différents niveaux de dormance selon les latitudes sous lesquelles elles sont produites, et nous voulions comprendre pourquoi", explique Luis Lopez-Molina, professeur au Département de botanique et biologie végétale de la Faculté des sciences de l'UNIGE. Le gène paternel est réduit au silence Comme tous les organismes ayant une reproduction sexuée, la graine reçoit deux versions de chaque gène, un allèle maternel et un allèle paternel, qui peuvent avoir des niveaux d'expressions différents. Les biologistes de l'UNIGE avaient montré en 2016 que les niveaux de dormance d'Arabidopsis thaliana (l'Arabette des Dames), un organisme-modèle utilisé en laboratoire, sont hérités de la mère. En effet, chez la graine, le niveau d'expression d'un gène régulateur de dormance appelé allantoinase (ALN) est le même que celui de l'allèle maternel. Ceci implique que c'est l'allèle maternel d'ALN qui est principalement exprimé, au détriment de l'allèle paternel. Dans l'étude actuelle, les chercheurs montrent que cette empreinte maternelle est transmise par un mécanisme épigénétique, qui influence l'expression de certains gènes sans en modifier la séquence. L'allèle paternel d'ALN est 'réduit au silence' par des modifications biochimiques appelées méthylations, qui sont effectuées dans la région promotrice du gène afin de l'inactiver. "Ces méthylations sont elles-mêmes le résultat d'un processus dans lequel sont impliqués différents complexes d'enzymes et de facteurs, ainsi que de petits fragments d'ARN dits 'interférents'. Il s'agit d'un exemple inédit d'empreinte génomique, car elle se fait en l'absence de l'enzyme habituellement responsable de la méthylation", détaille Mayumi Iwasaki, chercheuse au sein du groupe genevois et première auteure de l'article. L'empreinte du froid passé empêche l'éveil de la graine Les conditions environnementales présentes pendant la formation de la graine laissent aussi leur empreinte, car son niveau de dormance augmente avec une baisse des températures. "Nous avons découvert que, dans ce cas, les deux allèles du gène ALN sont fortement réprimés dans la graine. Ceci est dû à un mécanisme épigénétique semblable, mais dont les acteurs ne sont pas tous identiques à ceux qui opèrent pour réduire l'allèle paternel au silence", expose Luis Lopez-Molina. Cette empreinte du froid permet à la graine de conserver des informations sur les températures passées pour les inclure dans le choix du moment optimal de germination. Après la germination, le gène ALN est à nouveau réactivé dans l'embryon. La mémoire du froid sera ainsi effacée, ce qui permet de remettre les compteurs à zéro pour la génération suivante. "Etudier comment les facteurs maternels et environnementaux provoquent l'éveil des graines dormantes est d'une importance cruciale pour l'agriculture, notamment pour prévenir une germination précoce dans un environnement soumis aux changements climatiques", conclut Mayumi Iwasaki. L'enjeu au niveau écologique est, lui aussi, majeur, car l'augmentation des températures pourrait diminuer la dormance de la banque de semences et modifier ainsi la répartition des espèces végétales sous une latitude donnée. Ceci entraînerait de multiples conséquences, directe et indirectes, pour les espèces animales et végétales indigènes. Internet,

Auteur: Internet

Info: https://www.techno-science.net. Publié par Adrien le 27/03/2019, source: Université de Genève

[ biophysique ] [ mitochondrial ? ]

homme-animal

Ce que l'Homme et le gorille ont en commun
Des chercheurs du Wellcome Trust Sanger Institute (Royaume-Uni), avec la participation de l'équipe d'Emmanouil Dermitzakis, professeur Louis-Jeantet à la Faculté de médecine de l'UNIGE, ont réussi à séquencer le génome du gorille, le seul hominidé dont le génome n'avait pas encore été décodé. Cette étude a révélé qu'une partie du génome humain ressemble davantage à celui du gorille qu'à celui du chimpanzé. Les résultats de cette recherche offrent des perspectives inédites sur l'origine de l'Homme.
L'être humain, le chimpanzé et le gorille présentent de nombreuses similitudes anatomiques et physiologiques. Des études moléculaires ont confirmé que l'Homme est plus proche des grands singes d'Afrique, en particulier du chimpanzé, que des ourang-outans. Des analyses complémentaires ont ensuite exploré les différences fonctionnelles entre les espèces de grands singes et déterminé leur influence sur l'évolution de l'être humain à travers le séquenc¸age de l'ADN du chimpanzé et de l'orang-outan, mais pas celui du gorille.
L'équipe de chercheurs menée par le Wellcome Trust Sanger Institute propose la première analyse génomique du gorille jamais réalisée qui constitue une base d'étude de l'évolution des hominidés. C'est la première fois que des scientifiques réussissent à comparer les génomes des quatre espèces d'hominidés: les humains, les chimpanzés, les gorilles et les orangs-outangs.
"Le séquençage du génome du gorille est important puisqu'il permet de lever le voile sur la période de l'évolution durant laquelle nos ancêtres ont commencé à s'éloigner de nos cousins les plus proches. Nous pouvons ainsi examiner les similitudes et les dissemblances entre nos gènes et ceux du gorille, le plus grand des primates anthropoi¨des, explique Aylwyn Scally du Wellcome Trust Sanger Institute. Nous avons assemblé l'ADN de Kamilah, un gorille femelle des plaines de l'ouest, et nous l'avons comparé aux génomes d'autres grands singes. Nous avons également prélevé l'ADN d'autres gorilles afin d'analyser les différences génétiques entre les espèces de gorille."
Cette étude met en lumière la période à laquelle trois espèces étroitement liées, le gorille, le chimpanzé et l'Homme, ont commencé à se différencier. Contrairement à ce que l'on pourrait penser, les espèces ne divergent pas toujours brutalement à un moment donné, elles se séparent parfois progressivement sur une longue période.
L'équipe a découvert que la divergence génétique entre les gorilles et les humains et chimpanzés date d'il y a environ 10 millions d'années. La dissemblance génomique entre les gorilles des plaines de l'est et de l'ouest est, quant à elle, beaucoup plus récente et remonte à 1 million d'années. Leur génome se sont graduellement éloignés jusqu'à être complètement distincts. Cette divergence est comparable, à certains égards, à celle qui existe entre les chimpanzés et les bonobos, et entre l'Homme moderne et l'homme de Néanderthal. L'équipe a analysé plus de 11 000 gènes chez l'humain, le chimpanzé et le gorille afin de déterminer les changements génétiques apparus au cours de l'évolution.
Bien que l'Homme et le chimpanzé soient génétiquement proches, les chercheurs ont découvert que cette ressemblance ne s'appliquait pas à la totalité du génome. En réalité, 15% du génome humain se rapproche davantage de celui du gorille que de celui du chimpanzé. Les chercheurs ont découvert que, chez ces trois espèces, les gènes liés à la perception sensorielle, à l'oui¨e et au développement cérébral, ont montré des signes d'évolution accélérée, particulièrement chez l'humain et le gorille. Les résultats de cette recherche ont révélé non seulement des dissemblances entre les espèces, mettant en lumière des millions d'années de divergence évolutionniste, mais également des similarités.
Les gorilles et les humains partagent en effet de nombreuses modifications génétiques, impliquées notamment dans l'évolution de l'audition. Il y a quelques années, des scientifiques avaient suggéré que l'évolution rapide des gènes humains liés à l'audition était en corrélation avec celle du langage. Cette déclaration est aujourd'hui remise en question puisque cette étude démontre que les gènes de l'audition ont évolué au même rythme chez l'être humain et chez le gorille.
Grâce à cette recherche, les scientifiques ont fait le tour de toutes les comparaisons entre les espèces d'hominidés. Après des décennies de débats, leurs interprétations génétiques sont désormais cohérentes avec le registre fossile. Les paléontologues et les généticiens peuvent dorénavant travailler sur les mêmes bases.
"Cette étude offre des perspectives inédites sur l'évolution de nos ancêtres et de nos origines. Les conclusions de ce travail de recherche sont pertinentes d'un point de vue historique, mais ce n'est pas tout. Elles sont d'une importance fondamentale pour la compréhension de notre génome, de la variabilité génétique et des conséquences médicales des mutations", commente Emmanouil Dermitzakis. Avec son équipe genevoise, ce a participé à l'analyse des activités génétiques à partir de cellules prélevées chez le gorille, l'Homme, le chimpanzé et le bonobo. Ses résultats démontrent que d'un point de vue général l'expression des gènes correspond aux différences génétiques entre les espèces.

Auteur: Internet

Info: http://www.unige.ch/communication/archives/2012/gorilles.html

[ quadrumane ] [ métamorphose ]

manipulation génétique

Des scientifiques de Cambridge créent le premier organisme vivant au monde avec un ADN entièrement redessiné
Les chercheurs créent un génome synthétique, en mouvement avec des bénéfices médicaux potentiels. C'est le premier organisme vivant au monde dont le code ADN est entièrement synthétique et radicalement modifié.

Le microbe fabriqué en laboratoire, une souche de bactéries que l'on trouve normalement dans le sol et dans l'intestin humain, est semblable à ses cousins naturels, mais survit grâce à un ensemble plus restreint d'instructions génétiques.

Cette existence démontre que la vie peut exister avec un code génétique restreint et ouvre la voie à des organismes dont les mécanismes biologiques sont piratés pour fabriquer des médicaments et du matériel utile, ou pour ajouter de nouvelles caractéristiques telles que la résistance aux virus.

En deux ans, des chercheurs du laboratoire de biologie moléculaire de l'Université de Cambridge ont lu et redessiné l'ADN de la bactérie Escherichia coli (E. coli), avant de créer des cellules avec une version synthétique du génome modifié.

Le génome artificiel contient 4m de paires de bases, les unités du code génétique épelées par les lettres G, A, T et C. Imprimé en entier sur des feuilles A4, il compte 970 pages, faisant de ce génome le plus grand que les scientifiques aient jamais édifié, de loin.

"Il n'était pas du tout clair s'il était possible de créer un génome de cette taille et s'il était possible de le modifier autant", a déclaré Jason Chin, un expert en biologie de synthèse qui a dirigé le projet.

L'ADN enroulé à l'intérieur d'une cellule contient les instructions dont il a besoin pour fonctionner. Lorsque la cellule a besoin de plus de protéines pour croître, par exemple, elle lit l'ADN qui code la bonne protéine. Les lettres d'ADN sont lues dans des trios appelés codons, tels que TCG et TCA.

Presque toute vie, de la méduse à l'homme, utilise 64 codons. Mais beaucoup d'entre eux font le même travail. Au total, 61 codons produisent 20 acides aminés naturels, qui peuvent être enfilés ensemble comme des perles sur une ficelle pour construire n'importe quelle protéine de la nature. Trois autres codons sont en effet des panneaux stop : ils indiquent à la cellule lorsque la protéine est prête, comme le point marquant la fin de cette phrase.

L'équipe de Cambridge a entrepris de remodeler le génome d'E. coli en enlevant certains de ses codons superflus. Travaillant sur un ordinateur, les scientifiques ont examiné l'ADN de l'insecte. Chaque fois qu'ils rencontraient TCG, un codon qui fabrique un acide aminé appelé sérine, ils le réécrivaient en AGC, qui fait le même travail. Ils ont remplacé deux autres codons de la même manière.

Plus de 18 000 éditions plus tard, les scientifiques avaient retiré toutes les occurrences des trois codons du génome de l'insecte. Le nouveau code génétique a ensuite été synthétisé chimiquement et, morceau par morceau, ajouté à E. coli où il a remplacé le génome naturel de l'organisme. Le résultat, rapporté dans Nature, est un microbe avec un code ADN complètement synthétique et radicalement modifié. Connu sous le nom de Syn61, ce bug est un peu plus long que la normale, et grandit plus lentement, mais survit néanmoins.

"C'est assez incroyable", a déclaré Chin. Lorsque l'insecte a été créé, peu avant Noël, l'équipe de recherche a fait prendre une photo dans le laboratoire avec une plaque des microbes comme figure centrale dans une reconstitution de la nativité.

De telles formes de vie ainsi conçues pourraient s'avérer utiles, croit Chin. Parce que leur ADN est différent, les virus envahisseurs auront du mal à se propager en elles, ce qui les rendra de fait résistantes aux virus. Ce qui pourrait apporter des avantages. E. coli est déjà utilisé par l'industrie biopharmaceutique pour produire de l'insuline pour le diabète et d'autres composés médicaux contre le cancer, la sclérose en plaques, les crises cardiaques et les maladies oculaires, mais des cycles de production entiers peuvent être gâchés lorsque les cultures bactériennes sont contaminées par des virus ou autres microbes. Mais ce n'est pas tout : dans le cadre de travaux futurs, le code génétique libéré pourrait être réutilisé pour que les cellules produisent des enzymes, des protéines et des médicaments de synthèse.

En 2010, des scientifiques américains ont annoncé la création du premier organisme au monde doté d'un génome synthétique. L'insecte, Mycoplasma mycoides, a un génome plus petit que E. coli - environ 1m de paires de bases - et n'a pas été radicalement remanié. Commentant les derniers travaux, Clyde Hutchison, du groupe de recherche américain, a déclaré : "Cette échelle de remplacement du génome est plus grande que n'importe quel remplacement complet du génome rapporté jusqu'ici."

"Ils ont porté le domaine de la génomique synthétique à un nouveau niveau, non seulement en construisant avec succès le plus grand génome synthétique à ce jour, mais aussi en apportant les plus grands changements de codage à un génome à ce jour", a déclaré Tom Ellis, un chercheur en biologie synthétique à Imperial College de Londres.

Mais il se peut que les données ne durent pas longtemps. Ellis et d'autres construisent un génome synthétique pour la levure de boulangerie, tandis que les scientifiques de Harvard font des génomes bactériens avec plus de modifications au codage. Il n'est pas surprenant que l'E. coli redessiné ne pousse pas aussi bien que les souches naturelles, a ajouté Ellis. "Si quelque chose est surprenant, c'est qu'il grandisse après tant de changements," dit-il.

Auteur: Internet

Info: https://www.theguardian.com, Ian Sample rédacteur scientifique Wed 15 mai 2019 18.00 BST

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microbiologie

Comment le microbiome* influence notre santé 

Nous ne sommes jamais seuls. En plus des 30 000 milliards de cellules humaines, notre corps abrite quelque 39 000 milliards de microbes – bactéries, champignons et protozoaires qui vivent dans nos intestins, nos poumons, notre bouche, notre nez, notre peau et ailleurs dans tout le corps. Les ensembles d’organismes présents dans et sur notre corps, le " microbiote ", font partie d’habitats microbiens plus larges, ou " microbiomes ", qui englobent tous les génomes viraux et cellulaires, les protéines codées et d’autres molécules dans leur environnement local. (Cependant,  il existe une certaine ambiguïté  dans les définitions, de sorte que l'utilisation des termes varie souvent.)

Bien que le microbiome soit récemment devenu un sujet brûlant en raison de son importance potentielle pour notre santé, ce n'est pas un concept nouveau. Certains font remonter ses origines au XVIIe siècle, lorsque le microbiologiste néerlandais Antonie van Leeuwenhoek a décrit pour la première fois de minuscules organismes qu'il avait prélevés dans sa bouche et observés sous un microscope artisanal. Tout au long des années 1900 et au début des années 2000, un certain nombre de découvertes ont attiré l'attention des gens sur les microbes vivant à l'intérieur de nous, mais ce domaine a reçu une attention accrue en 2007 lorsque les National Institutes of Health ont lancé le projet sur le microbiome humain. Depuis lors, les scientifiques ont catalogué de manière de plus en plus détaillée la biodiversité microbienne du corps humain. Ils ont découvert que les microbiomes sont distincts dans tout le corps : la composition microbienne de l’intestin, par exemple, est très différente de celle de la bouche. Ils en sont également venus à reconnaître qu’il n’existe pas de microbiome " ​​normal ". Au contraire, comme pour les empreintes digitales, chacun abrite une sélection unique d’espèces et de souches microbiennes.

Ces microbes jouent de nombreux rôles, depuis la protection contre les agents pathogènes et le réglage de nos réponses immunitaires jusqu'à la digestion des aliments et la synthèse des nutriments. Pour cette raison, lorsqu’un microbiome est désorganisé – par exemple à cause d’une mauvaise alimentation, de maladies infectieuses, de médicaments ou de facteurs environnementaux – cela peut avoir un effet d’entraînement sur notre santé. Des microbiomes malsains ont été associés au cancer, aux maladies cardiaques et pulmonaires, à l’inflammation et aux maladies inflammatoires de l’intestin. On pense même que les microbes régulent l’axe intestin-cerveau, une autoroute de communication qui relie le cerveau au système nerveux entérique, qui contrôle les intestins. Aujourd’hui, la médecine cible de plus en plus les microbiomes pour traiter diverses maladies. Par exemple, les greffes fécales contenant un microbiote sain sont parfois utilisées pour traiter des infections bactériennes graves du côlon.

Malgré une accélération de la recherche sur le microbiome au cours des dernières décennies, qui a donné naissance à de nouvelles technologies génomiques puissantes, de nombreuses questions fondamentales restent sans réponse complète. Comment acquérons-nous le microbiote et comment la communauté évolue-t-elle tout au long de notre vie ? Quel est l’impact des différents environnements et modes de vie sur le microbiome ? Comment le microbiome peut-il provoquer ou être utilisé pour traiter des maladies ? Ces questions et bien d’autres alimentent la recherche biologique et nous aident à mieux comprendre qui et ce qui fait de nous ce que nous sommes.

Quoi de neuf et remarquable

D’où vient notre microbiome ? Plusieurs études réalisées au cours de la dernière année ont donné des indications. Les bébés acquièrent la plupart de leurs microbes de leur mère à la naissance et dans les mois qui suivent. Mais il s’avère que les mères ne partagent pas seulement des organismes microbiens avec leurs bébés, elles partagent également des gènes microbiens. Dans une étude de 2022 publiée dans Cell , des scientifiques ont révélé que de courtes séquences d'ADN appelées éléments mobiles peuvent passer des bactéries de la mère aux bactéries du bébé, même des mois après la naissance. Comme je l'ai déjà signalé dans  Quanta , il est probable que ces gènes pourraient aider à développer un microbiome intestinal plus performant chez le bébé, ce qui pourrait à son tour développer davantage son système immunitaire.

La transmission ne se produit pas seulement à la naissance. En fait, les microbiomes sont incroyablement dynamiques et peuvent changer radicalement au cours de la vie d’une personne. Dans un article de Quanta publié l’année dernière, j’ai rendu compte de l’analyse mondiale la plus complète de la transmission du microbiome à ce jour. À l’aide de nouveaux outils génomiques, une équipe de biologistes italiens a retracé plus de 800 000 souches de microbes entre familles, colocataires, voisins et villages dans 20 pays. Ils ont découvert que les microbes sautent beaucoup entre les personnes, en particulier entre les conjoints et les colocataires, qui passent beaucoup de temps ensemble. Ces résultats suggèrent que certaines maladies qui ne sont pas considérées comme contagieuses pourraient avoir un aspect contagieux si elles impliquent le microbiome. Cependant, cette idée est spéculative et sera sûrement débattue et étudiée dans les années à venir.

Les connaissances sur la manière dont nous acquérons le microbiome et son impact sur notre corps ne proviennent pas uniquement d’études réalisées sur des humains. D’autres animaux possèdent également des microbiomes essentiels à leur santé et à leur développement – ​​et plusieurs études récentes ont établi des liens entre les microbes intestinaux et le cerveau. En 2019, Quanta a signalé que le comportement de peur diffère entre les souris ayant des microbiomes différents, et en 2022, nous avons rendu compte de la manière dont les microbiomes influencent les compétences sociales et la structure cérébrale du poisson zèbre.

Auteur: Internet

Info: https://www.quantamagazine.org/ - 11 03 2024 - Yasemin Saplakogku. *Pour préciser : Le terme microbiote est suivi du nom de l'environnement dans lequel il se trouve. Par exemple, le « microbiote intestinal » fait référence au microbiote présent dans les voies intestinales. Le microbiome fait référence à l'ensemble des gènes hébergés par des micro-organismes, ce que l'on appelle le théâtre d'activité.

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