Gène de novo

Un gène de novo est un gène nouveau qui ne provient pas de gènes préexistants mais de l'ADN non codant. Son apparition se produit chez un individu, pas dans l'espèce entière ; il se répand ensuite sous l'effet de la sélection naturelle ou de la dérive génétique, et s'améliore sous la pression sélective. Inconnus jusqu'en 2006, les gènes de novo pourraient constituer quelques dizaines de pour cent des gènes de nombreuses espèces[1].

Ne doit pas être confondu avec Mutation de novo.

Histoire

À la fin du xxe siècle il était admis que de nouveaux gènes ne peuvent apparaître que par la modification ou la recombinaison de gènes préexistants[alpha 1]. En 2005, montrant que l'évolution d'un gène est d'autant plus rapide qu'il est récent, Mar Albá explique que les protéines codées par des gènes récents[alpha 2] se prêtent plus à des améliorations que celles codées par des gènes plus anciens et ayant déjà bien profité de la pression de sélection, et suggère qu'il pourrait s'agir de gènes créés de novo[3]. Les premiers arguments précis concernant l'apparition de gènes de novo sont publiés en 2006 et 2007, concernant des gènes de drosophiles impliqués dans la reproduction des mâles[4],[5]. Les identifications de gènes de novo se sont ensuite multipliées, chez des plantes et des animaux les plus divers[1].

Importance et rôle évolutif

Les gènes de novo identifiés à ce jour ont en commun de coder des protéines apportant un caractère qualitativement ou quantitativement nouveau, favorable au développement ou à la reproduction de l'espèce : production d'amidon chez l'Arabette des dames, aide à la croissance des levures, antigel du sang et des tissus du cabillaud, etc. Un avantage probable des gènes de novo, par rapport aux autres modes de formation de nouveaux gènes, est la potentialité de créer des protéines complètement différentes de l'existant[1].

Parmi les gènes nouveaux, la proportion de gènes de novo peut être très significative. Chez la sous-espèce de riz Oryza sativa japonica, par exemple, 175 gènes de novo sont apparus en 3,4 millions d'années, soit un peu plus de 10 % des gènes nouveaux acquis pendant la même période[6]. Chez Homo sapiens on a identifié 60 gènes de novo[7], impliqués notamment dans le développement et le fonctionnement du cerveau[1].

Notes et références

Notes
  1. Susumu Ohno : In a strict sense, nothing in evolution is created de novo. Each new gene must have arisen from an already existing gene. (« Au sens strict, rien dans l'évolution n'est créé de novo. Tout gène nouveau doit dériver d'un gène préexistant. »)[2].
  2. Les gènes récents sont ceux qui sont apparus tardivement dans l'arbre phylogénétique de l'espèce ou des espèces considérées.

Références
  1. (en) Adam Levy, « How evolution builds genes from scratch », Nature, vol. 574, no 7778,‎ , p. 314-316 (DOI 10.1038/d41586-019-03061-x).
  2. (en) Susumu Ohno, Evolution by Gene Duplication, Berlin et Heidelberg, Springer-Verlag, (ISBN 978-3-642-86661-6 et 978-3-642-86659-3, DOI 10.1007/978-3-642-86659-3).
  3. (en) M. M. Albà MM et J. Castresana, « Inverse relationship between evolutionary rate and age of mammalian genes », Molecular Biology and Evolution, vol. 22, no 3,‎ , p. 598-606 (DOI 10.1093/molbev/msi045).
  4. (en) David J. Begun, Heather A. Lindfors, Melissa E. Thompson et Alisha K. Holloway, « Recently evolved genes identified from Drosophila yakuba and D. erecta accessory gland expressed sequence tags », Genetics, vol. 172, no 3,‎ , p. 1675-1681 (DOI 10.1534/genetics.105.050336).
  5. (en) David J. Begun, Heather A. Lindfors, Andrew D. Kern et Corbin D. Jones, « Evidence for de Novo Evolution of Testis-Expressed Genes in the Drosophila yakuba/Drosophila erecta Clade », Genetics, vol. 176, no 2,‎ (DOI 10.1534/genetics.106.069245).
  6. (en) L. Zhang, Y. Ren, T. Yang, G. Li, J.Chen et al., « Rapid evolution of protein diversity by de novo origination in Oryza », Nature Ecology and Evolution, vol. 3, no 4,‎ , p. 679-690 (DOI 10.1038/s41559-019-0822-5).
  7. (en) Dong-Dong Wu, David M. Irwin et Ya-Ping Zhang, « De Novo Origin of Human Protein-Coding Genes », PLOS Genetics,‎ (DOI 10.1371/journal.pgen.1002379).

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