Christian Landry a réalisé la première observation à grande échelle de deux caractéristiques des gènes à haut potentiel évolutif

Les travaux de Christian Landry ont fait l’objet d’une publication dans Science.

Si la sélection naturelle est le moteur de l’évolution, les mutations en sont le carburant. Mais les caractéristiques génétiques qui rendent un trait plus ou moins sensible aux mutations naturelles ou spontanées demeurent pour l’instant un secret bien gardé de la nature. Les travaux de Christian Landry, chercheur postdoctoral au Département de biochimie, viennent toutefois de lever une partie du voile sur ces caractéristiques méconnues.

Le chercheur a voulu savoir si la variation de l’expression d’un même gène chez des individus d’une même espèce constituait l’une des caractéristiques des gènes à haut potentiel évolutif, c’est-à-dire ceux qui vont évoluer plus rapidement.

Pour répondre à sa question, il a pris comme mesure la quantité d’ARN messager associée à certains gènes. Le rôle de l’ARN messager est de transmettre, à l’extérieur du noyau, l’information livrée par le gène afin de synthétiser des protéines. «Puisque l’abondance des ARN messagers est une partie importante de l’information qui permet à une cellule d’effectuer ses opérations, nous nous sommes intéressés au potentiel de changement survenant dans l’expression des gènes sous l’effet de mutations.»

4000 générations de levure

Christian Landry a utilisé la levure de vin comme matériel de base, un champignon unicellulaire qui sert de modèle en génétique et dont les quelque 6000 gènes sont assez bien connus. Au fil d’une série de 4000 générations cultivées sur une période de près d’un an, il a isolé quatre familles issues d’une même souche dans le but de comparer la quantité d’ARN exprimée par certains gènes précis.

Les comparaisons ont permis de faire ressortir deux caractéristiques des gènes à haut potentiel évolutif. «Les gènes dont le niveau d’expression a le plus changé sont ceux dont la transcription est régulée par une boite TATA», explique M. Landry.

Champignons de levure de vin

Une boite TATA est une série de nucléotides T et A (thymine et adénine) qui marque l’endroit où, dans la chaine de l’ADN, commence la transcription de certains gènes. Dans les levures, 25 % des gènes sont ainsi marqués et ce sont ceux dont l’expression est la plus sensible aux changements de l’environnement.

«Il était déjà connu qu’il y avait plus de diversité dans cette catégorie de gènes, mais on ne savait pas si c’était le résultat de la sélection naturelle ou du potentiel du gène. Comme nous avons éliminé l’effet de la sélection naturelle en isolant nos familles de levures, nous savons maintenant que les gènes marqués par une boite TATA ont plus de potentiel évolutif bien que la cause de cette association demeure inconnue», mentionne le chercheur.

Une seconde caractéristique révélée par cette recherche est que les caractères dont l’expression dépend de plusieurs gènes ont plus de chances d’être touchés par des mutations. «Il y a une corrélation entre la taille du réseau dont un gène dépend pour son expression et la sensibilité aux mutations spontanées, précise Christian Landry. Nous croyons que plus le réseau compte de gènes, plus les mutations spontanées ont de chances d’influer sur l’expression du gène.»

Il s’agirait de la première observation de cette règle à une si grande échelle. Selon le chercheur, puisque ces observations ont été faites chez des eucaryotes, soit des organismes constitués d’une cellule dotée d’un noyau, il est fort probable qu’elles puissent aussi être faites chez les organismes plus complexes.

Ces travaux, qui permettront ultimement de préciser les modèles théoriques de la génétique évolutive, constituaient la recherche doctorale de Christian Landry réalisée à l’Université Harvard. Les résultats ont été publiés dans l’édition express de la revue Science du 24 mai dernier.

Le chercheur poursuit présentement des travaux postdoctoraux au Département de biochimie sous la direction de Stephen Michnick. Il travaille plus précisément sur la cartographie des interactions physiques entre les protéines afin de mieux comprendre comment elles réussissent à se reconnaitre et à s’assembler malgré les mutations qu’elles subissent au cours de l’évolution.

Daniel Baril