Mutations, brassages, transferts horizontaux : la diversité du vivant repose en grande partie sur la diversité des génomes. Mais elle ne s’y réduit pas. Des associations entre espèces, des modifications de l’expression des gènes sans changement de séquence et la transmission de comportements appris produisent aussi de nouveaux phénotypes, parfois transmis d’une génération à l’autre.
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Objectifs
- Montrer qu’une symbiose crée de nouveaux phénotypes sans modifier les génomes des partenaires
- Définir l’épigénétique et en donner des exemples
- Expliquer comment des comportements appris se transmettent et diversifient les populations
- Comparer transmission génétique, épigénétique et culturelle
1. Les symbioses, des associations créatrices de diversité
Symbiose : Association durable et à bénéfices réciproques entre deux organismes d’espèces différentes. L’ensemble forme un être vivant aux propriétés nouvelles, sans que les génomes des partenaires soient modifiés.
| Symbiose | Partenaires | Phénotype nouveau |
|---|---|---|
| Lichen | Champignon + algue verte ou cyanobactérie | Colonisation de milieux pauvres (rochers, troncs) inaccessibles à chacun seul |
| Mycorhize | Champignon + racines de la plupart des plantes terrestres | Meilleure absorption de l’eau et des ions minéraux par la plante ; sucres fournis au champignon |
| Corail | Animal (polype) + algues unicellulaires (zooxanthelles) | Couleur et nutrition du corail grâce à la photosynthèse ; construction des récifs |
| Nodosités des Fabacées | Bactéries Rhizobium + racines (pois, trèfle…) | Utilisation de l’azote de l’air par la plante |
| Microbiote des ruminants | Vache + micro-organismes de la panse | Digestion de la cellulose de l’herbe |
Certaines symbioses se transmettent d’une génération à l’autre. Chez le puceron, des bactéries (Buchnera) logées dans des cellules spécialisées fournissent des acides aminés absents de la sève ; elles sont transmises par la mère à ses descendants. D’autres partenaires sont acquis à chaque génération dans le milieu, comme le microbiote intestinal humain, acquis en grande partie à la naissance et dans les premières années.
2. L’épigénétique : une même séquence, plusieurs expressions
Épigénétique : Étude des modifications de l’expression des gènes qui ne changent pas la séquence de l’ADN mais peuvent être transmises lors des divisions cellulaires, et parfois d’une génération à l’autre.
- Les marques épigénétiques sont par exemple la méthylation de l’ADN (ajout de groupements méthyle sur certaines cytosines) ou des modifications chimiques des histones, protéines autour desquelles l’ADN est enroulé.
- Un gène très méthylé est en général peu ou pas exprimé.
- Ces marques dépendent en partie de l’environnement (alimentation, température, stress…) et sont réversibles.
Trois exemples
- Abeilles : reine et ouvrières ont le même génome. Une larve nourrie de gelée royale devient reine ; ce changement de développement s’accompagne de différences de marques épigénétiques.
- Jumeaux monozygotes : identiques génétiquement, ils accumulent avec l’âge des différences de méthylation, d’autant plus qu’ils ont vécu dans des environnements différents.
- Linaire commune : une forme à fleurs symétriques en étoile (forme « pélorique »), décrite dès le XVIIIe siècle, est due à un gène du développement de la fleur rendu silencieux par méthylation, sans mutation de sa séquence. Ce caractère se transmet à la descendance, mais peut parfois revenir à la forme normale.
Un même génotype peut produire des phénotypes différents, et certains de ces états peuvent être hérités.
3. Des comportements appris et transmis
Chez de nombreux animaux, des comportements ne sont pas déterminés seulement par les gènes : ils sont appris au contact des congénères, puis transmis par imitation ou apprentissage social. C’est une forme de transmission culturelle.
- Chant des oiseaux : un jeune pinson élevé isolé produit un chant simplifié. Il apprend le chant complet de son espèce en écoutant un adulte pendant une période sensible ; il existe des « dialectes » régionaux.
- Chimpanzés : dans certaines populations d’Afrique de l’Ouest, les individus cassent des noix avec une pierre ou un morceau de bois sur une enclume ; d’autres populations n’ont pas ce comportement. Les jeunes l’apprennent en observant les adultes pendant des années.
- Mésanges : au XXe siècle, en Grande-Bretagne, des mésanges ont appris à percer l’opercule des bouteilles de lait livrées devant les maisons, et ce comportement s’est répandu localement.
Chez l’être humain, la transmission culturelle (langage, techniques, savoirs, pratiques alimentaires) est particulièrement développée. Elle peut même orienter l’évolution génétique : l’élevage laitier a favorisé les allèles de persistance de la lactase (coévolution gènes-culture).
4. Comparer les modes de transmission
| Génétique | Épigénétique | Culturelle | |
|---|---|---|---|
| Support | Séquence de l’ADN | Marques sur l’ADN et les histones | Apprentissage, imitation, enseignement |
| Transmission | Des parents aux descendants (verticale) | Lors des mitoses ; parfois aux descendants | Verticale, mais aussi entre individus non apparentés |
| Vitesse de changement | Lente (générations) | Rapide, réversible | Très rapide, au cours d’une vie |
À retenir
- La diversité du vivant ne repose pas uniquement sur la diversité des génomes.
- Une symbiose associe durablement deux espèces et crée un phénotype nouveau (lichens, mycorhizes, coraux, microbiotes) ; certaines se transmettent aux descendants.
- L’épigénétique modifie l’expression des gènes (méthylation, histones) sans changer leur séquence ; ces marques dépendent de l’environnement et sont réversibles.
- Des comportements appris (chant, usage d’outils) se transmettent par apprentissage social : c’est la transmission culturelle, rapide et non limitée aux apparentés.
Et maintenant, à toi !
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