Plus de 40 % de notre génome est constitué d'éléments transposables, des séquences d'ADN capables de s'autoreproduire et de changer de position au sein d'un génome. Avec tous leurs sauts et leurs copier-coller, ces « parasites génomiques » contribuent peut-être dans une certaine mesure à la diversité génétique des organismes, mais ils perturbent souvent les fonctions des gènes. Qu'est-ce qui favorise leur multiplication ou les maintient sous contrôle ? Kamil Jaroň (Université de Lausanne) et ses collègues du SIB suggèrent que le sexe est le mécanisme à l'origine de leur succès en montrant que les levures à reproduction asexuée contrôlent mieux la propagation de ces séquences en les éliminant au fil du temps, grâce à un mécanisme de défense présumé. Leurs résultats sont présentés dans un article publié aujourd'hui dans la revue eLife.
Le sexe à l'origine du succès des parasites génomiques
La théorie prédit que le mode de reproduction des organismes joue un rôle important dans les taux de prolifération des éléments transposables (ET) : la reproduction sexuée pourrait faciliter leur accumulation en leur permettant de coloniser de nouveaux génomes et de se propager dans les populations, tandis que, de la même manière, la reproduction par clonalité pourrait limiter leur propagation. « Cependant, jusqu'à présent, les différences rapportées entre les quantités d'éléments transposables chez les organismes se reproduisant de manière asexuée et ceux se reproduisant de manière sexuée étaient largement incohérentes, car les populations observées dans la nature sont influencées par plusieurs facteurs de confusion », explique Kamil Jaroň, coauteur principal de l'article. La levure expérimentale S. cerevisiae, qui peut se reproduire sexuellement et asexuellement, est un modèle idéal pour répondre à ces questions. « Nous avons exploité les données existantes sur les populations de levures, générées dans une étude précédente, pour quantifier le rôle du sexe dans la charge des éléments transposables. »
À partir de ces données, les scientifiques ont évalué le nombre de copies d'éléments transposables dans le génome de quatre souches sexuelles et quatre souches asexuées au fil du temps : « Nous avons examiné l'évolution de la charge en ET dans des souches de levure sexuelles et asexuées sur 1 000 générations, et avons montré que la levure asexuée perdait ces parasites génétiques au fil du temps, tandis que les populations sexuelles en conservaient un nombre stable. »
Un mécanisme de défense présumé à l'œuvre
Les simulations informatiques ont également aidé les auteurs à explorer les mécanismes potentiels utilisés par les levures à reproduction asexuée pour contrôler leurs TE. « Nous avons comparé les charges de TE simulées avec celles observées empiriquement. Nous avons pu ajuster des modèles tenant compte de plusieurs mécanismes, tels que des taux de transposition variables ou des mécanismes de défense variables dans le génome de la levure », explique Jaroň. « Bien que la configuration ne nous ait pas permis de démêler les mécanismes sous-jacents exacts, nos simulations ont montré qu'une forme de gène de défense semble pouvoir se propager plus rapidement dans les lignées asexuées que dans les lignées sexuées. »
« La reproduction sexuée et les éléments transposables sont tous deux très répandus dans l'arbre de vie des eucaryotes, et nos résultats suggèrent que ce n'est pas une coïncidence : la sexualité a en fait permis l'évolution et la prévalence de ces parasites génomiques. Heureusement pour nous, la sexualité propose également diverses stratégies pour prévenir les effets délétères des éléments transposables », conclut Jaroň.
Reference(s)
Bast J, Jaroň K S et al. La reproduction asexuée réduit la charge en éléments transposables dans des populations de levures expérimentales. eLife.
