Regards Février 1999 - Le sens des connaissances

Quand le stress de la mouche bouleverse la théorie de l'évolution

Par Nicolas Chevassus

On retient souvent de la théorie darwinienne l'idée de sélection naturelle des individus et des espèces les plus adaptées aux conditions de l'environnement. Mais comment apparaissent les nouvelles espèces qui seront soumises à la pression de sélection ? Le darwinisme moléculaire moderne a commencé à éclairer cette question. On sait que chacune de nos cellules porte son information génétique sur des molécules d'ADN organisées en chromosome. Ces molécules d'ADN codent pour des protéines qui accomplissent la plupart des fonctions cellulaires spécifiques. Lorsqu'une cellule se divise, son ADN est recopié et deux copies identiques sont fournies aux deux cellules filles. Cependant, comme tout processus biologique, cette réplication connaît des erreurs, dont la fréquence peut être considérablement accrue par des traitements chimiques ou physiques (radiations en particulier). Les cellules filles présentent alors une information génétique différente des cellules mères : on parle de mutations. L'accumulation de ces mutations entraîne la synthèse de nouvelles protéines ce qui, à terme, est présumé pouvoir donner lieu à l'apparition de nouveaux caractères de l'individu comme la transformation d'une patte en une nageoire ou en aile.

On comprend cependant mal comment des phénomènes rares, aux conséquences limitées à une protéine, comme les mutations, peuvent permettre l'adaptation rapide d'une espèce à un changement brutal de ses conditions de vie, comme un refroidissement durant une période glaciaire par exemple. Un article récent de deux chercheuses américaines vient d'éclaircir une partie de ce mystère (1). Ces chercheuses ont montré chez la mouche qu'une protéine, la Hsp90, servait d'accéléra-teur d'évolution. En effet, la descendance de mouches dont la protéine Hsp90 a été inactivée présente une fréquence considérablement accrue de caractères nouveaux et atypiques comme une antenne surnuméraire, ou une nouvelle couleur des yeux. Il est important de noter que de tels caractères sont réalisés par un ensemble de plusieurs dizaines de protéines et que leur apparition en une génération nécessiterait une coïncidence de plusieurs mutations statistiquement impossible. Le point important de la démonstration est que cette protéine Hsp90 s'inactive lorsque la mouche est soumise à un stress, par exemple une forte température. Hsp90 perd alors son rôle de répresseurs de mutations et une vaste panoplie de nouveaux caractères apparaît dans la descendance des mouches élevées à haute température.

Ces travaux suggèrent qu'une population d'être vivants peut réagir à un changement brusque de ses conditions de vie en activant des molécules comme Hsp90 qui vont générer dans la descendance une grande diversité d'individus parmi lesquels les plus adaptés au nouvel environnement survivront et pourront éventuellement former l'amorce d'une nouvelle espèce. Loin d'être un processus linéaire reposant sur l'accumulation lente de mutations, l'évolution fonctionnerait par à-coups en réponse à des changements des conditions environnementales.

1. Rutherford et Lindquist, Nature 396 : 336 (1998)

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