Évolution: de la nageoire au high five

On ignore pour l'instant quelles circonstances ont favorisé... (Photothèque Le Soleil, Jean-Marie Villeneuve)

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On ignore pour l'instant quelles circonstances ont favorisé le modèle à cinq doigts au point d'éliminer les autres.

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(Québec) Tous les guitaristes et pianistes du monde se sont déjà demandé ceci en pratiquant un morceau trop difficile pour eux : mais pourquoi diable n'ai-je pas 6 doigts au lieu de 5 ? Or la question taraude la science depuis longtemps, et une équipe de l'Institut de recherche clinique de Montréal (IRCM) vient de trouver une pièce centrale du puzzle, enfouie dans de vieux gènes que nous avons en commun avec les poissons...

Presque tous les «tétrapodes», soit essentiellement tous les animaux vertébrés à part les poissons, sont munis de pattes qui se terminent par cinq doigts. Ceux-ci sont parfois méconnaissables (les «rayons» dans l'aile de la chauve-souris, par exemple, sont d'anciens doigts) ou complètement atrophiés (seul le doigt du milieu subsiste chez le cheval), mais tous les vertébrés terrestres ont des variations sur le thème des cinq doigts, des grenouilles jusqu'à l'humain en passant par les reptiles.

«Un des grands débats depuis des années a été savoir si nos doigts dérivaient des rayons des nageoires [à l'époque où nos lointains ancêtres poissons ont commencé à sortir de l'eau]», explique la chercheuse en génétique des IRCM Marie Kmita, auteure principale d'un papier à ce sujet paru mercredi dans la revue savante Nature. Et si l'on n'a pas encore de preuve ferme, dit-elle, les éléments dont on dispose pointent assez clairement dans cette direction.

Trois gènes

Trois gènes en particulier, présents chez tous les vertébrés (des poissons jusqu'à l'humain), ont attiré récemment l'attention des scientifiques, soit les poétiquement nommés hoxa11, hoxa13 et hoxd13 - tous membres de la «famille» de gènes hox, qui règle le développement embryonnaire, l'emplacement des organes, etc.

«On sait que chez la souris, si les gènes hoxa13 et hoxd13 sont désactivés, on obtient des animaux qui n'ont pas de doigts. Et il y a un autre travail qui est paru dans Nature il y a quelques semaines qui a montré que si on désactive ces deux mêmes gènes chez les poissons, alors leurs nageoires n'ont plus de rayons», dit Mme Kmita.

Cependant, même s'il apparaît (a priori) que nos doigts proviennent bien des rayons de nageoire, les fossiles montrent que plusieurs des premières espèces à avoir colonisé la terre ferme, il y a entre 350 et 400 millions d'années, possédaient de 6 à 8 doigts. Alors pourquoi toute la ménagerie actuelle n'en a que 5 ?

Pour le savoir, l'équipe de Mme Kmita a modifié génétiquement des souris afin qu'elles aient la même version des trois gènes «hox» que les poissons. «On a essayé de retransposer le contrôle de l'activité des gènes de poisson chez la souris et le résultat, c'est qu'on a eu des souris avec 6 ou 7 doigts par membre, donc un retour à l'état ancestral», dit-elle. La clef, a-t-elle trouvé, s'avère être le gène hoxa11 : quand il est actif dans les cellules qui vont devenir les doigts, on obtient plus de 5 doigts, et quand on le désactive, les pattes des souris redeviennent normales.

On ignore pour l'instant quelles circonstances ont favorisé le modèle à 5 doigts au point d'éliminer les autres. Peut-être était-ce plus efficace pour les déplacements, moins coûteux à «entretenir» que d'avoir deux ou trois doigts de plus, etc.

Mais quoi qu'il en soit, la découverte pourrait éventuellement connaître de belles applications en médecine, explique Mme Kmita. «Sur les maladies congénitales, par exemple, on a trouvé un certain nombre de gènes impliqués, mais il est fort probable qu'on va aussi trouver beaucoup de mutations qui sont non pas dans les gènes eux-mêmes (la partie de l'ADN qui conserve des recettes de protéines, ndlr), mais dans le reste de l'ADN, dans les parties qui contrôlent l'expression des gènes. (...) Le gène tout seul ne sait pas quand et où il doit s'exprimer.»

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