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Dialogues #OGM : Jérôme Goudet, Professeur en génétique des populations

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« Red campion close 700« . Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons.

(Ce dialogue s’inscrit dans une série, voir introduction dans ce billet.)

Marc Robinson-Rechavi (MRR): Salut, et merci d’avoir accepté ce dialogue. Est-ce que tu peux s’il-te-plaît nous résumer en 3 phrases ta formation et ta carrière scientifique ?

Jérôme Goudet (JG): Salut, j’ai une formation d’ingénieur agronome, et j’ai ensuite fait une thèse en génétique des populations au Pays de Galle, je suis depuis 1993 à l’Université de Lausanne et aujourd’hui professeur de génétique des populations.

MRR: D’où viens-tu en ce qui concerne les OGM ? Quelle était ta position de départ, et où en es-tu aujourd’hui ?

JG: Mon directeur de thèse Chris Gliddon était très impliqué dans la régulation de l’utilisation des OGMs puisqu’il faisait partie du comité anglais qui controlait la mise sur le marché ou l’utilisation expérimentale d’OGM qu’ils soient animaux, végétaux, ou microbiens.
(Chris Gliddon est à la retraite, et n’a pas de page web, mais voici ses publications.)
Concernant les OGM, j’étais plutot opposé à cette technologie, surtout au début où des marqueurs du transgène étaient des gènes d’antibiotiques.

MRR: Tu parles des marqueurs utilisés pour la sélection des OGM lors de leur fabrication, c’est ça ?

JG: Exact. Aujourd’hui, j’ai une vue plus nuancée, et je vois des intérêts potentiels comme le golden rice, mais aussi des problèmes, comme les saumons transgéniques à croissance ultra rapide qui pourraient être un probleme environnemental.

MRR: Alors détaillons ces intérêts et problèmes. C’est toi qui m’a envoyé la référence sur le saumon. Est-ce que tu penses qu’il s’agit d’un problème passager de cet exemple précis, ou d’une problématique plus générale ?

JG: C’est la question du “hopeful monster” ou de “Frankenstein”. En partant d’une bonne idée mais dont on ne mesure pas toutes les implications, on libère quelque chose de néfaste.

MRR: Dans Frankenstein, les méchants c’est les villageois. 😉 Alors, comment mesurer “toutes les implications” ? Est-ce raisonnablement possible ?

JG: Difficile en effet. Et c’est bien le probleme du principe de précaution et jusqu’à quel point l’utiliser. Typiquement, les herbicides et autres pesticides ont été utilisés à outrance sans prévoir leurs conséquences sur la santé humaine.

MRR: Existe-t-il un type d’agriculture où l’on maîtrise ces conséquences ?

JG: A priori l’agriculture bio à petite échelle ne devrait pas poser de problèmes.

MRR: C’est un espoir, ou c’est établi ? Et après on s’éloigne de la biologie, mais le “bio à petite échelle” peut-il nous nourrir ? Ce qui me frappe dans ce que je lis sur le bio, c’est qu’il y a beaucoup de décisions a priori, non basées sur des données. Il manque d’études d’impact suivies de décisons raisonnables sur les choix à faire.

JG: On peut penser que moins on met de produits, moins ce sera nocif, et c’est quand même ce qu’il y a derrière le bio.

MRR: Alors certains arguent qu’avec les OGM, on met en effet moins de produits.

JG: je suis d’accord, typiquement le Bt est un bon exemple, et d’ailleurs, il semble qu’il soit adopté par les paysans en Inde.

(Article (ici) précédemment discuté sur ce blog sur la diversité d’insectes près de champs OGM Bt en Chine.)

MRR: Il faut en fait définir “intrants”. Le Bt dans l’OGM est-il plus ou moins d’intrants que la pulvérisation de Bt ?

JG: Bonne question, j’aurais pensé que le champs OGM en produit moins qu’une pulvérisation, et surtout, le produit actif est exactement la ou on en a besoin.

MRR: Pour être complet, des traces ont été trouvées dans les trichoptères (insectes aquatiques) près de cultures OGM Bt.

JG: Ah, c’est intéressant en effet. Reste a comparer ce qu’il en serait d’un champ pulvérisé par rapport au champ OGM…

MRR: Question à mille francs : faudrait-il, si la comparaison est favorable, autoriser les OGM Bt en agriculture bio ?

JG: Pour moi, clairement ! Un OGM, c’est une manière rapide de faire la meme chose que la sélection, qu’elle soit naturelle ou pas. On pourrait imaginer de sélectioner une culture pour l’acquisition de cette résistance, ca prendrait très longtemps peut-être, mais si la pression de sélection est assez forte, ca arrivera.

MRR: Est-ce que je résume ta position honnêtement en disant que tu es contre les OGM spécifiquement avec antibiotiques, mais pas contre des OGMs (potentiels ou réalisés) “raisonnés”, qui te dérangent moins?

JG: Oui, et derrière le terme raisonné il faut aussi penser aux conséquences écologiques et évolutives, pas seulement aux conséquences sur la santé humaine.

MRR: En tant que généticien des populations et biologiste évolutif, avec formation agronomique, est-ce que tu vois des choses à améliorer du coup dans la manière dont on “pense” à ces conséquences ?

JG: Il me semble que la question n’est pas tellement OGM versus non OGM, mais plutot comment limiter les intrants. Et un élément de réponse est de sortir de la monoculture à outrance, qu’elle soit OGM ou autre. Si on a une ressource énorme sur une immense surface, on élimine tout le reste et on attire tout ce qui pourra s’en nourrir. Si par contre on utilise plusieurs cultures différentes, et qu’on laisse des surfaces de jachère, du bocage, on limite les excès, on équilibre la chaine alimentaire, on ne favorise un type de prédateurs plutot qu’un autre etc…

MRR: OK, mais quels tests pourrait-on proposer, en tant que biologistes évolutifs, pour de nouvelles techniques ou approches, qu’elles soient OGM, traditionnelles, ou autres ? Comment essayer de prévoir des conséquences telles que l’impact sur d’autres espèces, ou éventuellement conseiller un “bon usage” de chaque resource ?

JG: Question difficile, ca passe bien évidemment par l’expérimentation scientifique, des essais en labo et en pleins champs, en espérant que des écolos extrémistes ne viennent pas les détruire… Pour Bt par exemple, on pourrait comparer des parcelles de Bt transgénique et des parcelles de culture non OGM avec pulvérisation, et mesurer dans chaque la productivité, la diversité faunistique, les quantités de Bt retrouvées etc… Ca aurait pour mérite de mesurer les conséquences des 2 types de cultures.

MRR: Donc à l’heure actuelle on mesure l’impact sanitaire des OGM sur l’alimentation, et ce que tu proposes c’est de mettre en place des études d’impact écologique. Y compris pour les non OGMs ? Et alors où mettre la limite ? Etudier chaque cépage traditionnel ?
Alors est-ce qu’on peut proposer un tableau des modifications (OGM ou autres) qui présentent des risques potentiels ?
– risque de pollution ? (insecticide)
– risque d’invasivité ? (augmentation de la fitness)
(pour info, voici les missions actuelles sur les plantes de l’ANSES française.)

JG: Mais je pense que c’est comme cela que bossent les comités de veille sanitaire, ou comme ils devraient. En fonction des especes, les risques vont etre différents. Les gros mammifères modifiés ont peu de chances de devenir invasifs par exemple, alors que des plantes, ou des insectes dont on discute comme une source d’alimentation, seraient à beaucoup plus surveiller. Si on prend les amphibiens par exemple (les francais sont des mangeurs de cuisses de grenouille), on peut imaginer qu’un OGM pour faire de grosses cuisses devienne facilement invasif, c’est le cas d’ailleurs d’un crapaud introduit en Australie (Bufo marinus je crois).

MRR: Alors quel serait ton mot de la fin pour le moment ? Ton message “take home” sur biologie et OGM ?

JG: C’est une technologie intéressante et qui a du potentiel, mais dont on doit encadrer l’utilisation. Si on fait l’analogie avec les médicaments, on ne met sur le marché que des médicaments qui ont une valeur ajoutée. Un OGM sans valeur ajoutée (et il faudrait du temps pour définir valeur ajoutée…), non, surtout s’il y a des risques non évalués ; mais si il y a une valeur ajoutée évidente comme le golden rice, pas d’hésitation. Et bien sur, mise sur le marché après tests non seulement alimentaires mais écologiques.

Page web du groupe du Prof Goudet : http://www.unil.ch/dee/home/menuinst/research/group-goudet.html
Prof Goudet sur Twitter : @jgx65

Redif : Le Muséum #MNHN est bien mais nous montre une classification pré-moléculaire et erronée des mammifères

Tiens c’est l’été, je vais rediffuser des billets de mon ancien blog. Après celui sur les statistiques et celui sur le peer review, un compte-rendu un peu polémique d’une visite au Muséum d’histoire naturelle de Paris (billet d’origine sur le vieux blog).

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Récemment j’ai visité la grande galerie de l’évolution du Muséum national d’histoire naturelle (MNHN). L’expo est très bien faite, pour les enfants et pour les adultes, et contient plein d’infos scientifiques pertinentes. En plus ils font un excellent boulot d’expliquer clairement des concepts compliqués, comme la génétique ou la notion d’espèce. Mais voilà, je suis un chieur scientifique, alors voici mon ralâge.

Une des notions essentielles en biologie évolutive, et plus généralement pour comprendre le monde vivant, est la phylogénie, ou arbre des espèces. D’ailleurs ils expliquent cela très bien avec un arbre tout simple et mignon (vous ne trouvez pas ça mignon ?) :

Cet arbre simple est correct, c’est cool

Cet arbre a plusieurs avantages. L’un, c’est qu’il montre des espèces bien distinctes, dont les relations ne font pas débat. Un autre c’est qu’il permet bien d’expliquer ce qu’est un arbre évolutif : les branchements de l’arbre montrent comment les espèces ont divergé les unes des autres au cours de l’évolution, avec en bas le temps ancien de l’origine des animaux, et en haut les espèces modernes (oui un vers de terre c’est moderne, oui monsieur, oui madame, une étoile de mer aussi, parfaitement). Donc en lisant du haut en bas on voit que les branches lient ensemble d’abord les espèces les plus proches (deux mammifères, un minou-oïde et un humanoïde), puis un peu moins proches (trois vertébrés), puis de moins en moins proches (l’étoile de mer, un deutérostome comme vous et moi), puis enfin des espèces qui n’ont en commun que d’être des animaux (c’est pas mal déjà remarquez). Un troisième avantage de cet arbre, c’est qu’il est illustré par le type d’évidence que l’on utilise pour reconstruire de tels arbres évolutifs.

A savoir que les deux mammifères, qui sont aussi les deux seuls tétrapodes de l’arbre, sont regroupés par le fait d’avoir des membres de tétrapode, et les trois vertébrés (qui sont tous des vertébrés à mâchoire, contrairement aux lamproies par exemple) sont regroupés par le fait d’avoir un crâne avec une mâchoire. Dans ces deux cas, le type d’évidence est morphologique : on observe qu’un ensemble d’espèces partagent des structures morphologiques, qui ne sont pas partagées par les autres espèces ; la façon la plus simple d’expliquer cela est que ces structures ont été héritées d’un ancêtre commun, et que donc ces espèces sont apparentées de manière plus proche entre elles qu’avec les autres espèces. Il y a plusieurs avantages à cette approche, et plusieurs désavantages.

L’avantage principal, c’est qu’on a des fossiles pour les structures morphologiques, donc on peut dans une certaine mesure dater les caractères, et tester les hypothèses d’ancêtres communs.

Les désavantages sont plus nombreux à mon avis. Premièrement, la reconnaissance et la classification de chaque caractère morphologique est quelque part subjective : la mâchoire, c’est un caractère ou plusieurs ? Deuxièmement, la morphologie peut évoluer de manière convergente. Dans les cas évidents, c’est … bin évident, comme par exemple ailes de chauves-souris et d’oiseaux. Mais la forme des dents a été beaucoup utilisée pour classifier les mammifères, alors que des expériences ces 10 dernières années montrent que, sous l’influence d’un petit nombre de gènes, les dents peuvent changer très vite (« vite » pour un biologiste évolutif c’est cent mille ans, je dis ça comme ça), et aboutir à des formes convergentes qui trompent les meilleurs paléontologues. Troisièmement, il n’y a pas toujours de caractères morphologiques qui distinguent et regroupent les espèces qui nous intéressent.

(Je peux être biaisé, parce que je fais de l’évolution moléculaire (donc pas morphologique), mais force est de constater que l’ensemble du domaine bouge depuis 20 ans dans la direction d’une importance moindre de l’évidence morphologique.)

Alors l’autre type d’évidence montré dans l’image ci-dessus, c’est l’évidence moléculaire, venant des gènes, des protéines, ou du génome. (On m’avait fait remarquer dans les commentaires du billet d’origine que tel que c’est dessiné on croirait que animaux deutérostomiens ont en commun d’avoir de l’ADN, par rapport aux vers qui n’en auraient pas, ce qui est faux.) En première approximation, les espèces qui partagent un ancêtre commun récent ont des gènes qui se ressemblent davantage que les espèces qui partagent un ancêtre commun plus ancien. Il y a plein d’avantages à utiliser les gènes ; le désavantage c’est qu’on ne peut pas utiliser les fossiles. Premier avantage, c’est qu’on a des critères objectifs pour les identifier et les comparer. Deuxième, comme ils sont tous composés des mêmes éléments de base, on peut faire des modèles statistiques élaborés, et aller au-delà du simple « ce qui se ressemble s’assemble ». Troisième, des gènes y en a plein et dans tous les êtres vivants, donc on peut accumuler assez de données pour résoudre les relations de presque n’importe quel groupe d’organismes. Par exemple ci-dessus, trouver la relation entre vertébrés, étoile de mer, et vers de terre, pour lesquels les caractères morphologiques à comparer ne se bousculent pas (et induisent en erreur, c’est une autre histoire).

Donc tout ça pour dire que l’arbre suivant, c’est une honte :

Cet arbre des mammifères m’offense profondément

Cet arbre des mammifères m’offense profondément

Ce que montre cet arbre, c’est les relations entre mammifères telles qu’elles étaient comprises en 1991, juste avant que les données moléculaires (les gènes) et les méthodes statistiques / bioinformatiques ne révolutionnent tout le domaine. Durant toutes les années 1990 il y a eu beaucoup de débats sur cet arbre, et il me paraitrait normal qu’en 1994 on n’ait pas voulu mettre en avant des résultats nouveaux et controversés, dont certains se sont d’ailleurs révélés faux. Mais quand même, depuis 2001, il y a consensus sur le fait que les données moléculaires ont montré, entre autres, que les cétacés (baleines et autres) font partie des artiodactyles (bestioles à sabots), plus précisément comme cousins des hippopotames ; que rongeurs et lagomorphes (lapin-oïdes) sont proches cousins des primates ; que les insectivores sont un groupe erroné ; ou que les périssodactyles (chevaux et autres) sont cousins des carnivores.

L’arbre des mammifères a beaucoup fait débat, parce qu’on a beaucoup de données morphologiques et fossiles, étudiées par beaucoup de gens depuis longtemps, et que les relations entre les grands groupes (« ordres », les groupes cités ci-dessus) ne sont vraiment pas évidentes. Autant grouper les bestioles qui ont des pattes c’est facile, autant comment ordonner une souris, une baleine, et un chien ? Et aussi parce qu’il faut bien le dire, les relations pas évidentes en morphologie étaient souvent pas évidentes en génétique non plus. Mais, voir ci-dessus, avec plus de données et de meilleurs modèles, on y est arrivé. C’est très clair, très bien soutenu, et confirmé par plein d’autres études depuis, y compris de nouvelles découvertes fossiles.

Un point intéressant à noter, c’est que dans le débat des années 1990, les défenseurs de l’orthodoxie morphologique contre les petits morveux moléculaires et bioinformatiques étaient en grande partie concentrés dans les grands muséums d’histoire naturelle.

Et donc, je trouve que plus de 10 ans après la conclusion de cette grande aventure scientifique, les aimables collègues du muséum de Paris pourraient faire l’effort de présenter un arbre des mammifères à jour dans leur grande galerie. Merci de votre attention.

Ce billet était parti pour être court. Sa longueur tend à indiquer que le sujet sur lequel on a fait sa thèse vous tient toujours à coeur, quelques années plus tard. 🙂

(Les images sont des photos que j’ai prises en visitant le Muséum, c’est pour ça qu’elles sont moches.)

Mon étudiante a eu un prix : Sélection naturelle polygénique du système immunitaire dans l’évolution humaine

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Une doctorante que je co-encadre, Joséphine Daub, vient de gagner un prix, et j’en profite pour me vanter et présenter son travail, qui est effectivement excellent et très intéressant. L’idée de départ est de mon collègue Laurent Excoffier, moi je trainais juste dans le coin (et j’ai peut-être contribué un peu aux méthodes et à la discussion).

Daub et al. 2013 Evidence for Polygenic Adaptation to Pathogens in the Human Genome Mol Biol Evol 30: 1544-1558

Il existe trois grands types d’action de la sélection naturelle : pour garder ce qui marche en l’état (dite négative, la plus fréquente), pour fixer des changements qui améliorent les choses (dite positive, rare), et pour garder de la diversité (dite balançante, rare aussi). Détecter la sélection négative c’est relativement facile, c’est ce qui est conservé lors de l’évolution. Détecter la sélection positive est plus difficile, mais potentiellement plus intéressant puisque c’est ce qui expliquera les différences entre espèces, voire entre populations. Une manière de détecter la sélection positive est de chercher des variants du génome (des polymorphismes ou « SNP ») qui ont des fréquences très différentes entre populations. Si certains types de SNP sont très fréquents chez les populations d’altitude (tibétains et andins) mais très rares chez les autres, c’est une indication que ces variants sont avantageux en altitude, et sous sélection positive qui les promeut dans ces conditions. Un des problèmes de cette approche, c’est que chez les humains qui nous intéressent souvent le signal s’il existe est très faible. Donc c’est difficile de détecter de manière fiable une évidence de sélection naturelle dans l’évolution humaine récente (« récente » des biologistes évolutifs : ces dernier ≈100’000 ans).

Et c’est là qu’intervient l’idée de ce travail : utiliser non pas le signal calculé pour chaque gène, mais faire la somme du signal pour des ensembles de gènes qui travaillent ensemble à une même fonction. En effet, les gènes n’agissent jamais seuls pour les fonctions biologiques : ce sont des réseaux métaboliques, des cascades régulatrices, des complexes protéiques, etc. Si une fonction est sous sélection positive, on peut supposer que de nombreuses petites variations dans différents gènes agissant sur cette fonction soient toutes affectées par cette sélection. Donc ce que l’on fait c’est (1) calculer pour chaque SNP le score de différentiation entre populations, (2) corriger ce score en fonction de problèmes connus de démographie, (3) définir des ensembles de gènes fonctionnellement pertinents (en l’occurence de NCBI Biosystems), (4) faire la somme des scores pour tous les gènes de chaque ensemble. Ensuite ça a été un peu compliqué de définir quel est un score significatif parmi des ensembles de gènes de tailles différentes, contenant des gènes de tailles différentes (un grand gène a plus de variants au hasard), avec des gènes en commun entre les ensembles (un gène peut agir dans plusieurs contextes, sans compter que la même fonction peut être décrite deux fois de manières différentes), bref à la fin on peut attribuer un score et une significativité statistique à chaque ensemble de gènes. (Vous êtes en thèse et vous déprimez ? Joséphine a obtenu ses premiers résults en 2 mois, a ensuite passé 2 ans à découvrir des biais et à les corriger, invalidant certains résultats et en découvrant d’autres ; maintenant elle récolte la gloire et les honneurs, mais ce fut dur.)

Et ce qui sort, c’est un petit nombre d’ensembles de gènes soit directement impliqués dans l’immunité, soit indirectement dans la défense contre les pathogènes. Désolé pour ceux qui attendaient des différences d’intelligence et autres bétises, ce qui différencie le plus les populations humaines ce sont les pathogènes (bactéries, virus et autres) auxquels elles ont été exposées dans différents environnements.

La méthode elle-même s’avère très puissante pour de nombreux cas où l’on a un signal faible par gène, mais qui peut se cumuler sur des ensembles de gènes ayant subi la même sélection, et a déjà été appliquée à l’évolution des fourmis (on trouve de la sélection sur le vieillissement, les fourmis vivent bien plus vieux que la plupart des insectes). On est train de l’appliquer à d’autres aspects de la sélection naturelle dans l’évolution humaine, mais pour la suite de l’histoire il faudra attendre qu’on publie les papiers…

Evolution convergente répétée des autruchoïdes et supériorité de la phylogénie moléculaire

cliquez sur l'image, en plus ça vient de Podcast Science

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Une étude du mois dernier renverse notre compréhension de l’histoire évolutive des gros oiseaux qui ne volent pas, genre autruche, éclairant notre compréhension de la convergence évolutive, et dans le même temps montrant l’importance de la phylogénie moléculaire (poke poke collègues du Museum national d’histoire naturelle). En bref, de petits oiseaux volants ont de manière répétée envahi de nouveaux continents, devenant à chaque atterrissage des oiseaux géants non volants. Sauf si un cousin était arrivé avant, enquel cas ils sont restés petits, zut.

Ci-dessous, la figure clé du papier. Il montre les nouvelles relations entre ratites, oiseaux non volants sauf le tinamou qui vole mal : moa de Nouvelle-Zélande (éteint), tinamou d’Amérique du Sud, oiseau éléphant de Madagascar (éteint), kiwi de NZ, émeu et casoar d’Australie mis ensemble, rhea ou nandou d’Amérique du Sud, et autruche d’Afrique (dans l’ordre de la partie C de la figure).

si vous voyez ce texte il y a un problème avec l'image, merci de me le signaler

A : dérive des continents sur la période pertinente ; B : phylogénie (arbre évolutif) supposé par rapport à la phylogénie et la géographie, espèces colorées par continent ; C : phylogénie obtenue dans cette étude.

La phylogénie présentée en B de la figure est celle qui fait sens si on regarde la morphologie des bestioles et leur aire de répartition. On suppose qu’ils ont divergé au fur et à mesure que les continents se séparaient, à partir d’un ancêtre volant mal ou pas du tout, et probablement gros.

Mais ici les auteurs ont récupéré de l’ADN abimé mais encore utilisable d’échantillons préservés des espèces éteintes (les plus grosses, ≈250 kg de viande, donc nous les humains on les chasse, donc éteintes), et ont comparé avec de l’ADN des autres espèces. Et là, surprise, la phylogénie en C de la figure ! Ils ont fait plein de contrôles statistiques, cela semble robuste, avec 15’000 bases d’ADN à comparer au minimum. Ils ont essayé de dater la divergence des espèces, mais là ils manquaient de précision statistique, donc ils sont prudents ; ça semble être de l’ordre de grandeur de juste après la disparition des dinosaures (≈66 millions d’années).

Le problème principal posé est que la phylogénie ne suit pas du tout la dérive des continents. C’est illustré par tous les changements de couleur des branches dans l’arbre phylogénétique. Donc les espèces ont du pouvoir passer de continent en continent. Donc voler. D’où l’hypothèse avancée que l’ancêtre de ce groupe était un oiseau petit (enfin relativement à une autruche – normal, quoi) et volant. Chaque fois qu’un descendant de cet oiseau arrivait dans un continent sans gros herbivore (et tout de suite après les dinosaures y avait pas encore grand chose dans le genre), il avait une tendance à évoluer en gros herbivore non volant : autruche, moa, oiseau éléphant. Mais s’il y avait déjà de la compétition, comme pour l’ancêtre du kiwi arrivant dans une Nouvelle Zélande déjà peuplée de moas, alors cette branche là de la famille restait petite (de taille, mais grande de coeur et de valeur je suis sûr). Vous me direz, comment se fait-il qu’il y ait des émeus et casoars en Australie ? Excellente question, merci de me l’avoir posée, en fait les casoars sont surtout en Nouvelle Guinée, voilà.

C’est une histoire dingue, complètement contre-intuitive. Bien sûr, il se peut que des études futures la prouvent fausse, mais l’étude semble bien conduite et solide (contrairement aux cellules souches, je me sens compétent à juger ici). Si c’est vrai, alors cela montre :

  1. la puissance de l’ADN ancien, qui nous donna déjà Denisova (et ici) et quelques autres suprises.
  2. la puissance de la phylogénie moléculaire et sa supériorité sur la phylogénie morphologique pour comprendre l’histoire évolutive, y compris et surtout quand elle est contre-intuitive, alors que le morphologique tend à confirmer l’intuition.

Pour clore, je vous fourni ce petit indice pour juger d’un domaine de recherche paraissant étrange : si on ne trouve jamais que ce qu’on s’attend à trouver (comme la psychologie évolutive qui confirme à répétition les clichés sur les hommes et les femmes), c’est suspect. Une vraie recherche scientifique trouve pratiquement toujours des surprises. Voir billet d’hier sur les vertues d’avoir tort. 🙂

Mise à jour : on me signale sur Twitter un papier sorti en même temps qui trouve des résultats cohérents (bien que avec moins d’espèces) avec davantage de données moléculaires, ce qui est rassurant pour la robustesse du résultat :

 

Résumé grand public de projet « Recherche bioinformatique d’évolution adaptative dans le développement des vertébrés »

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Pour mon nouveau projet de recherche dont le financement a été accepté par le Fonds national suisse de la recherche scientifique (SNF), je dois fournir un résumé grand public, en français, allemand ou italien. On va dire français, et je vous met ici ce que j’ai écrit. D’abord à titre d’information, et ensuite parce que des retours sur la lisibilité du truc pour les non spécialistes seront les bienvenus.

Je doit suivre le format imposé par le SNF :

Lead

Les espèces animales diffèrent dans leur anatomie, et certaines de ces différences constituent des innovations évolutives remarquables, à petite échelle comme des changements de forme des dents, ou à grande échelle comme la mise en place d’ailes ou de poils. Ces différences doivent être codées dans le génome, et d’ailleurs certains cas particuliers sont bien connus.

Contenu et objectifs du travail de recherche

Le point de départ de ce projet est l’observation que les gènes actifs dans la fin du développement embryonnaire ou au début de la vie extra-embryonnaire (larve, nouveau-né) de différents vertébrés évoluent très rapidement. Cette évolution rapide concerne aussi bien la séquence des protéines que la régulation des gènes, ainsi que la perte ou le gain de nouveaux gènes. Or c’est aussi à ces stades de la vie que se mettent en plance les structures anatomiques qui varient entre espèces. Nous partirons d’une part des gènes dupliqués, source potentielle d’innovation, et d’autre part des gènes spécifiquement actifs à la fin du développement embryonnaire.
Nous chercherons à déterminer quelle part des ces changements évolutifs sont des adaptations, c’est-à-dire améliorent l’adaptation de l’animal à son environnement et procurent un avantage évolutif. En effet l’évolution rapide peut être due, soit à l’adaptation, soit au manque de contraintes, c’est-à-dire une accumulation de changements sans conséquences notables. Pour cela, nous utiliserons les outils bioinformatiques développés dans notre laboratoire et ailleurs, et les données de génomique disponibles. Nous considérerons les changements évolutifs à tous les niveaux, de la séquence d’ADN à la protéine et ses interactions en réseaux.

Contexte scientifique et social du projet de recherche

Le projet relève de la recherche fondamentale. Il permettra de mieux comprendre comment se mettent en place les innovations dévelopmentales, et donc anatomiques, dans l’évolution. Nous visons à utiliser la génomique pour réconcilier deux approches de la biodiversité qui s’opposent ou s’ignorent depuis plus de deux siècles : le structuralisme, qui met l’accent sur l’anatomie, et le fonctionalisme, qui met l’accent sur l’adaptation. Dans ce projet nous améliorerons aussi des projets bioinformatiques qui seront utiles plus largement en recherche biologique et médicale.

Mes philosophes de la biologie préférés : clairs et rigoureux

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Il y a deux billets que j’ai bien aimé sur le blog « Philosophie des sciences » : Les électrons existent-ils ? (1/2) Réalisme et sous-détermination et Les électrons existent-ils ? (2/2) Changements théoriques et réalisme structural. Après avoir signalé sur Twitter que j’aimais ces billets, l’auteur m’a répondu :

Et c’est vrai que ces billets, comme beaucoup de la philosophie des sciences « classique », s’appuient beaucoup voire exclusivement sur des exemples empruntés à la physique. Or ceci n’est pas juste une question d’exemples, mais cela influence les questions posées. Pour Kuhn ou Popper (voir ce billet) et beaucoup d’autres les questions posées par « la science » à « la philosophie » sont les questions posées par la physique. J’admet que la physique de la première moitié du 20ème siècle soit un objet de fascination intense, mais la biologie depuis le milieu du 20ème (en gros, ADN et synthèse néo-Darwiniste) dépote sérieusement, et pose des questions différentes.

Donc en réaction à ce petit échange Twitter, voici quelques philosophes dont je trouve l’apport positif. A savoir qu’ils ont éclairci des points pertinents à mon travail.

Le plus grand à mon avis : Eliott Sober. Il a écrit de nombreux excellent articles et livres, et je suis tombé sur lui la première fois en cherchant sur internet si d’autres que moi avaient pensé que l’Intelligent Design (créationisme relooké) était essentiellement un problème de probabilités conditionnelles (bien sur que d’autres y avaient pensé, dont Sober). Bref, Sober a beaucoup écrit (et pensé) sur les questions philosophiques posées par l’évolution. Je recommande en particulier un livre : Evidence and Evolution: The Logic Behind the Science. En quelques chapitres ultra clairs il explique quelles types d’évidence on peut utiliser dans une science de type historique comme l’évolution, ce que l’on peut savoir et avec quelle confiance, et montre en passant où les créationistes se trompent. C’est grâce à ce livre que j’ai pour la première fois vraiment compris la différence entre approches fréquentiste, vraisemblance et bayesienne des statistiques. Parmi ses nombreuses contributions, j’avais bien aimé aussi la discussion avec un mathématicien appliqué à la biologie sur le fait de pouvoir tester l’hypothèse d’un ancêtre commun à tout le vivant (Sober & Steel 2002).

Deux autres philosophes que j’apprécie pour un livre en particulier chacun :

Samir Okasha, pour son livre « Evolution and the Levels of Selection », où il illustre brillamment que les philosophes peuvent être utiles aux scientifiques (pas qu’ils aient une obligation envers nous hein). La querelle sur la possibilité et l’efficacité potentielle de la sélection naturelle à différents niveaux d’organisation a été compliquée par une confusion effroyable sur la terminologie, des questions mal posées, et des erreurs de logique cachées dans des raisonnements compliqués. Par niveaux d’organisation, on entend : la sélection naturelle peut-elle agir siur la population ou l’espèce, ou seulement sur l’individu ou le gène (même entre ceux-là il y a parfois des débats confus) ? Okasha clarifie tout cela magistralement, et montre sous quelles conditions de la sélection apparemment de groupe est vraisemblable, et ce que cela veut réellement dire.

Et Ron Amundson pour The Changing Role of the Embryo in Evolutionary Thought: Roots of Evo-Devo. Bien qu’il soit un philosophe, il fait ici un travail d’historien, en faisant un historique de la tension entre deux approches de la biologie évolutive : l’approche structuraliste et l’approche fonctionaliste. Les deux ont leur origine dans l’étude de la diversité des espèces bien avant Darwin. L’approche structuraliste est issue de la morphologie comparée et de l’étude du développement, très importante au 19ème surtout en France et en Allemagne (par exemple Haeckel), et a été largement éclipsée lors du triomphe du néo-Darwinisme anglo-américain du milieu du 20ème. Elle veut savoir pourquoi et comment il y a des formes différentes. L’approche fonctionaliste est historiquement surtout anglaise, et Darwin puis le néo-Darwinisme de la génétique des populations sont fonctionalistes. Elle veut savoir pourquoi les choses sont adaptées, pourquoi elles marchent si bien. L’un demande pourquoi les tétrapodes ont tous 4 pattes et les insectes 6, l’autre demande comment des tétrapodes peuvent les uns voler, les autres nager. Le structuralisme est revenu à la mode à partir des années 1990 avec l’Evo-Devo, étude des mécanismes génétiques et moléculaires sous-tenant les similarités et différences anatomiques entre espèces. Amundson pense que ces deux approches ne peuvent être conciliées parce qu’elles posent des questions différentes. C’est la première référence bibliographique du projet de financement que j’ai écrit en septembre dernier (et qui a été financé, merci). Sauf que j’argue qu’Amundson a tort, et que la génomique permet de réconcilier les deux approches. A développer un de ces quatre sur le blog.

A noter un point commun de Sober et Okasha : ils n’ont pas peur des équations. Pas seulement de les montrer, mais de les démonter, de les comprendre vraiment avec leurs implications et leur pouvoir clarificateur. Et tous les trois avec Amundson n’ont pas peur d’aller dans le détail de la science qu’ils veulent comprendre, et le cas échéant de montrer des erreurs des biologistes de manière justifiée.

A noter aussi que même si j’ai mis en avant Amundson et Okasha pour un livre chacun, ils ont de nombreuses autres contributions, et Okasha notamment est considéré comme un interlocuteur important en biologie théorique. A noter aussi de Okasha un petit livre sympa : Philosophy of Science: A Very Short Introduction. Il écrit moins bien que Sober mais c’est pas un nul.

Il faut finalement que je mentionne Michael Ruse, l’un des philosophes de la biologie les plus connus (le plus connu ?). Il est très Darwinien, et descend en flèche de manière que je trouve injustifiée tous ceux qui osent critiquer l’orthodoxie néo-Darwinienne à la Dawkins. Il écrit super bien, mais je trouve qu’il manque de rigueur, et donc je n’aime pas.

Voilà, un peu de lecture pour vos longues soirées de printemps, et des idées de billets de blog pour le jour improbable où j’aurais le temps de développer chacun de ces points. Haha.

8 questions sur l’évolution, reloaded

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Sur le blog généralement excellent Passeur de sciences il y a une interview du paléontologue Jean-Sébastien Steyer sur le thème « 8 questions pour en finir avec les clichés sur la théorie de l’évolution ». Je n’ai pas trop aimé cette interview, à laquelle Tom Roud a aussi pas mal réagi sur Twitter. Plutôt que de râler sur ce que je n’ai pas aimé, ce qui risquait de ne pas être très constructif, j’ai décidé de donner mes propres réponses aux même questions (questions de Pierre Barthélémy en gras).

1/ Soit par une simplification excessive soit dans le discours des partisans créationnistes de l’« Intelligent Design », l’évolution est souvent représentée comme une ligne droite qui va de la bactérie jusqu’à l’homme. Que répondre à ceci et quelle autre représentation graphique serait plus correcte ?

D’abord, une ligne allant de nos ancêtres à nous n’est pas en soi fausse. Ce qui est faux, c’est de représenter des espèces actuelles le long du chemin. Nous ne descendons pas d’un chimpanzé, mais d’un primate qui est également l’ancêtre des chimpanzés. Nous ne descendons pas d’un poisson actuel, mais d’un ancêtre commun avec les poissons actuels. Nous ne descendons pas d’une bactérie actuelle, mais d’un ancêtre commun avec les bactéries. Ce qui complique la communication c’est que la plupart des gens, s’il pouvaient voir ces ancêtres, diraient « tiens un singe, tiens un poisson, tiens une bactérie ». Leurs caractères primitifs ne sont clairs que pour les spécialistes, d’autant plus quand ce sont des organismes très différents de nous, comme les bactéries.

Ensuite, l’évolution suit un arbre, avec des branchements. En soi, ce ne devrait pas être très difficile à montrer et mettre en avant, mais c’est fait très rarement parce qu’il y a reproduction d’un cliché bien ancré. De plus, on a souvent tendance à représenter les espèces très distantes de nous en bas de l’arbre (regardez les résultats Google Images pour « arbre évolution »). Donc la réponse est que la représentation correcte est un arbre, avec toutes les espèces au même niveau. Excellent exemple dans ce billet de SAFFT.

2/ L’évolution va-t-elle nécessairement vers plus de complexité comme on l’entend souvent ?

Ah bon, on entend souvent ça ? Bref, la réponse est en deux parties :

  1. L’évolution n’a pas de direction particulière. Parfois plus de complexité est mieux adapté, parfois moins de complexité est mieux adapté. Parfois la complexité émerge sans adaptation, par hasard (par exemple nos gènes dupliquent par hasard et on en a plus), parfois la simplicité émerge sans adaptation, par hasard (par exemple on perd des gènes par hasard).
  2. Comme noté par Stephen Jay Gould, si vous partez d’organismes très simples, ce qui était probablement le cas au début de la vie, et que vous évoluez au hasard plein d’organismes, la médiane va rester très simple (et en effet, la plupart des organismes sont des bactéries), mais la complexité maximum va augmenter avec le temps parce qu’on bougeant au hasard on va parfois s’éloigner de ce minimum de complexité où l’on a commencé. Il avait proposé une analogie avec un mouvement brownien (au hasard donc) de particules qui démarrent toutes près d’un mur (qui représente la complexité minimale de la vie). Bien que le mouvement soit au hasard, la limite extrême de distribution des particules s’éloigne progressivement du mur, parce qu’il n’y a pas d’autre possibilité de mouvement. Donc oui, il y a probablement d’une certaine manière complexification des organismes les plus complexes au fur et à mesure du l’évolution, sans « nécessité » intrinsèque, et alors que la stagnation est la règle et la simplification est fréquente.

3/ Un autre raccourci très courant dans la vulgarisation est qu’une forme apparaît pour réaliser une fonction. Comment reformuler les choses sans ce « pour » ?

C’est une façon naturelle de penser, et ce qui est révolutionaire dans la théorie de la sélection naturelle de Darwin est justement cette capactié contre-intuitive à générer de la fonction en l’absence d’intention. Parce que c’est contre-intuitif, il est très difficile de donner une formulation simple, claire et exacte. D’ailleurs dans mes cours de biologie, quand j’étais étudiant, les profs disaient souvent « tout se passe comme si telle molécule voulait faire telle fonction », pour faciliter leur exposé… ce qui a donné son nom légèrement cryptique à ce blog.

Proposition de formulation : « une forme qui réalise bien une fonction utile est préservée ». On peut ajouter « une variante d’une forme qui réalise mieux une fonction utile que la forme habituelle est mieux préservée. »

4/ L’image du chaînon manquant est elle aussi très ancrée dans l’imagerie populaire. Se justifie-t-elle sur le plan scientifique ?

Ca dépend comment on veut l’interpréter.

Si on veut dire qu’il nous manque des informations dans le registre fossile, c’est vrai et ça le sera toujours. Les fossiles sont incomplets.

Si on veut dire que ces manques sont critiques, et du coup on ne peut pas dire ce qui s’est passé dans l’évolution, c’est faux (dans les cas qui intéressent le grand public en tous cas). Dans les grandes transitions, du type apparition des vertébrés terrestres, on a suffisamment de fossiles de bonne qualité pour savoir ce qui s’est passé avec un bon niveau de détail.

Si on veut dire qu’il y a des séries de fossiles qui permettent de visualiser une transition, c’est souvent correct (ça dépend des cas), à condition de se rappeler que l’évolution fonctionne en suivant un arbre et non une ligne droite, voir ci-dessus. Excellent exemple avec Tiktaalik sur le blog Pharyngula (en anglais) ; compte rendu en français avec moins d’images sur le Dinoblog. Mais si on veut dire ça, pourquoi dire chaînon « manquant » ?

5/ Autre image d’Epinal, celle du fossile vivant, employée par exemple pour le cœlacanthe. Faut-il aussi lui tordre le cou ?

Là pour le coup, oui, totalement, il faut lui tordre le cou. Toutes les espèces présentes autour de nous ont la même durée évolutive les séparant de nos ancêtres que nous. Certaines espèces évoluent effectivement plus lentement que d’autres, mais : (1) aucune n’évolue pas du tout, donc elles seront toujours différentes des espèces fossiles disparues, et (2) l’évolution lente affecte généralement certains aspects, parfois frappants, mais pas d’autres.

6/ Dans les grandes étapes du vivant, il y a la « sortie des eaux » par les vertébrés. Comment la science la conçoit-elle aujourd’hui ?

Vu que j’ai donné l’exemple de Tiktaalik ci-dessus, j’y renvoie. En bref, il semble que cela se soit fait en plusieurs étapes sur une relativement longue durée.

Jusqu’ici je n’ai pas fait référence aux réponses de J-S Steyer, mais c’est quoi ce bazar de réponse où il essaye de dire que ce n’est pas important, à peine si on s’en fout pas ? Ce n’est pas unique bien sur, mais de tels cas où une lignée évolutive à envahi une nouvelle niche énorme, avec des innovations morphologiques et fonctionnelles clairement reliées à ce changement, existent et intéressent la biologie évolutive. On peut citer la diversification des plantes à fleurs, les autres passages au mileu terrestre, notamment chez les plantes et plusieurs groupes d’arthropodes (dont les insectes), ou à plus petite échelle les poissons des glaces. Et moins connus du grand public, l’apparition des eucaryotes ou de la photosynthèse.

7/ Parmi les grands chouchous du public, en matière de paléontologie, on trouve les incontournables dinosaures. L’image que la science en donne aujourd’hui est très différente de celle que nous en avions il y a quelques décennies…

Vu que je ne suis pas paléontologue, je ne vais pas trop rebondir sur cette question.

8/ Quelle était la place réelle des mammifères dans le monde animal avant la disparition des dinosaures non aviens ?

C’est encore débattu, voir mes billets Pas si petits, les mammifères du temps des dinosaures ? et Un petit débat scientifique pour #DarwinDay : fossiles contre ADN chez les mammifères, et les commentaires dessous. Mais cela semble quand même clair que de ce temps-là, les mammifères étaient moins divers qu’aujourd’hui.

Je ne comprends pas ce que J-S Steyer essaye de dire dans sa réponse. Ca fait longtemps que l’on sait que les mammifères existaient avant la disparition des dinosaures, et il dit à la fois que oui leur disparition a libéré des niches, mais que ce n’est pas si important. En quoi la disparition totale de la mégafaune et son remplacement par une nouvelle lignée de mégafaune n’est-il pas intéressant ? (Un truc que je trouverais intéressant à noter par contre, c’est que les descendants directs d’un groupe de dinosaures, les oiseaux, a continué à très bien se porter, et comporte aujourd’hui encore davantage d’espèces que les mammifères. Dino not dead. Cliquer sur dessin en haut de page.)

Voilà, je vous laisse lire les deux interviews, la vraie de M. Steyer, et ma vraie-fausse ci-dessus.

Surprise ! Les insectes développent une résistance à un insecticide #OGM après qu’on en ait abusé

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Le maïs OGM Bt produit un insecticide issu d’une bactérie (voir ce billet par exemple). Ca marche très bien, les paysans économisent des insecticides couteux et dangereux pour leur santé et pour l’environnement. Donc ils utilisent beaucoup, en tous cas aux Etats-Unis où ils en ont le droit. Beaucoup beaucoup beaucoup. Et qu’est-ce qui se passe quand un insecticide unique est utilisé énormément sur un immense territoire ? Une pression de sélection très forte sur les insectes cibles pour développer une résistance à cet insecticide spécifique. Les scientifiques (vous savez, les affreux individus vendus aux multinationales) ont bien averti du problème, et proposé des solutions : varier les insecticides (mais vu le bazar que c’est de mettre un nouvel OGM sur le marché, et que personne n’aime épandre des insecticides, c’est pas gagné), varier les cultures, et planter des îlots de maïs non Bt au milieu des cultures Bt, afin de donner une bonne chance aux insectes non résistants de se maintenir. Mais voilà, les compagnies qui produisent le maïs Bt veulent gagner des sous, les paysans veulent gagner des sous, et les solutions ci-dessus ne font pas gagner plus de sous à court terme. Et la résistance se développe, comme rapporté dans un article récent de Gassmann et al. dans PNAS, bien expliqué dans un article de vulgarisation en anglais dans Wired. Notons quelques points intéressants :

  • Bin oui, l’évolution existe, si on met une pression très forte sur une espèce avec un pesticide, elle va développer une résistance si elle a une taille de population suffisante pour accuser le coup (en général les espèces qui nous gènent sont abondantes). Soit dit en passant, avec une pression plus faible la résistance va aussi se développer, ça risque juste de prendre plus longtemps. Mais s’il y a une niche disponible « manger les plantes que cultivent les humains », elle sera prise.
  • Les pauvres paysans forcés de planter des OGM contre leur plein gré, quand ils ont le choix non seulement ils les achètent et les plantent, mais ils les plantent davantage que n’est conseillé. Ca ne colle pas trop au scénario des paysans victimes là.
  • Quand une compagnie vous dit que son produit va marcher pour toujours, ne la croyez pas.
  • Les scientifiques avaient prévu le coup et averti. Quand on comprend ce qui se passe au lieu de hurler, on peut comprendre que les OGM ne sont pas des poisons, qu’ils ne détruisent pas forcément la biodiversité, qu’ils sont divers (voir ce billet), et aussi que ce ne sont pas des solutions magiques, et que la biologie impose de prendre en compte l’évolution et la génétique des populations.
  • Finalement, tout ceci n’a qu’un rapport assez indirect avec les OGM. Si un insecticide quelconque était utilisé de manière aussi large et systématique, une résistance se développerait, que ce soit par pulvérisation ou par OGM. Et c’est arrivé, exemples sur Wikipedia en anglais. Mais ça fait des titres de presse tellement plus vendeurs si on peut dire que c’est un échec des OGM plutôt que de l’abus d’insecticide unique.

Alors c’est vrai que l’OGM maïs Bt encourage à utiliser uniquement ou largement l’insecticide Bt. Mais en principe, rien dans la technologie n’interdit de préparer des graines ayant différents insecticides, et de vendre ensuite des sacs de graines mélangées, permettant de semer des plantes toutes résistantes, de manières diverses. Mieux, des chercheurs ont développé un OGM qui produit une phéromone d’attraction de papillon pour les attirer ailleurs que vers les cultures à protéger (magazine en anglais, article libre accès), et une autre équipe développe un blé qui produit une molécule signalant le danger aux pucerons (communiqué de presse). Résultat attendu dans le deuxième cas : faire peur aux pucerons et attirer leurs prédateurs. Une super solution, parce que le développement d’une résistance parait bien moins probable, vu qu’on ne tue pas les insectes, on les redirige juste. Mais il vaut bien mieux interdire tout ça, c’est des OGM après tout, et continuer à utiliser des insecticides (rappel : le Bt est autorisé en culture bio, ça vient « naturellement » d’une bactérie), auxquels des résistances évolueront, OGM ou non.

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Note : je reçois des tonnes de spam dans les commentaires, et je n’ai pas le temps de tout vérifier. Alors si vous commentez et que ça n’apparait pas dans les 12h, contactez-moi par Twitter @marc_rr.

Darwin day : de l’importance de la biologie évolutive pour comprendre les génomes et leurs implications médicales

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Aujourd’hui c’est Darwin Day ! Bon je n’ai pas le temps de faire un long billet bien documenté (comme ceux-ci sur l’importance des mécanismes autres que la sélection naturelle : Du côté de chez Elysia chlorotica, Webinet des curiosités), mais je vais parler rapidement de l’importance de la biologie évolutive pour comprendre les génomes.

Comme déjà dit, séquencer des génomes, c’est de plus en plus rapide, de moins en moins cher, et cela a des conséquences médicales : on peut détecter les mutations qui distinguent les personnes. Mais de telles mutations, y en a tout plein. En moyenne, chacun de nous a de l’ordre de 200 mutations neuves, qu’aucun de ses parents n’avaient, plus plein d’autres partagées. Mais lesquelles sont médicalement pertinentes ? Pour essayer de prévoir cela, les bioinformaticiens développent des méthodes computationnelles pour prévoir l’impact de chaque mutation. Attention, quand on dit l’impact, on ne veut pas dire « ça va faire les cheveux roux légèrement moins roux » hein, on n’en est pas encore là, mais plutôt une classification du type : pas de conséquences, un peu mauvais, plutôt grave, carrément inquiétant.

Premier role de la biologie évolutive : nous renseigner sur ce à quoi nous devons nous attendre. Si vous avez lu les billets cités ci-dessus (Elysa et webinet), vous savez que la plupart des mutations dans l’ADN n’ont aucun effet. Et ceux qui ont un effet, ont de manière très générale un effet négatif. C’est relativement intuitif : quand quelque chose marche, et qu’on le modifie au hasard, on a beaucoup plus de chances de le casser que de l’améliorer. Donc on négliger les toute minuscule chance qu’une mutation inconnue jusqu’ici améliore les choses, et on va chercher à classer selon l’effet potentiel. S’il n’y en a pas, cool. S’il y en a un, c’est probablement mauvais.

Deuxième role de la biologie évolutive : le meilleur prédicteur de l’importance d’une mutation, c’est de savoir si cette position dans l’ADN est conservée entre espèces ou non. En effet, si une position d’ADN qui joue un rôle important dans la survie et la reproduction des organismes mute, cette mutation sera détrimentale, et sera probablement éliminée par la sélection naturelle (Darwin ! Darwin !). Par contre si une position qui ne joue pas un rôle important mute, la mutation sera « neutre » (je vous dit d’aller lire les billets cités en haut du billet), invisible pour la sélection naturelle, et aura une faible chance d’être gardée dans l’évolution. Petit exercice de maths de génétique des populations rigolo : sachant que les chances qu’une mutation neutre soit gardée après son apparition sont inversement proportionnelles à la taille de la population (parce que ça veut dire que le morceau d’ADN gardé par toute l’espèce est celle de cet individu muté), et que les chances qu’une mutation apparaissent sout proportionnelles à la taille de la population, qu’en est-il des chances au total pour une position neutre de changer ? Bin la taille de la population est éliminée, donc c’est un taux relativement stable.

Donc les parties d’ADN qui n’auront que peu d’impact médical évoluent relativement vite et de manière relativement stable au cours du temps. Alors que les parties qui ont potentiellement un gros impact médical seront bien conservées entre espèces, grâce à la sélection naturelle. Et ce n’est pas un tout-ou-rien : plus c’est important, plus la sélection est forte, plus c’est conservé. Les protéines qui forment l’ADN en chromosomes (histones) sont 100% conservées entre tous les animaux (à ma connaissance), faut dire que c’est vraiment vraiment critique.

Encore mieux, il faut préciser que ce n’est pas une région d’ADN qui est neutre ou pas, c’est une mutation. Avec assez de données comparatives entre espèces, on peut donc distinguer à une position les mutations « permises » de celles qui sont « interdites » (ou très rares), donc potentiellement détrimentales.

Dans deux articles publiés récemment, des équipes ont proposé de nouveaux classificateurs améliorés pour prédire l’impact des mutations dans le génome humain :

Ritchie et al. 2014 Nature Methods doi:10.1038/nmeth.2832
Kircher et al 2014 Nature Genetics doi:10.1038/ng.2892

Dans les deux articles, ils incluent beaucoup de caractéristiques différentes de l’ADN, y compris les modifications chimiques (billet épigénétique à l’ASP), la composition en nucléotides, l’état du chromosome dans différentes cellules (ADN très enroulé ou plus déroulé), etc etc. Et dans les deux articles, le prédicteur le plus fort et le plus cohérent de l’effet des mutations c’est la conservation évolutive. En plus dans Kircher et al ils ont simulé l’évolution de l’ADN sous différents scénarios pour bien vérifier la pertinence de leur méthode.

Donc Darwin ça ne sert pas qu’à comprendre les pinsons des Galapagos (bien que ce soit aussi très important) ; la théorie qu’il nous a légué, et que l’on continue à améliorer, sert aussi à faire sens de l’énorme quantité d’informations biomédicales qui devient disponible.

Joyeux Darwin Day.

Notes sur ma semaine en sciences 11 : de bonnes nouvelles et de la stochasticité

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  • Sur le blog Elysa Chlorotica, un très bon commentaire sur les fameux crânes de Dmanisi et l’évolution humaine. Voir aussi ce commentaire sur le blog de PLOS.
  • Un papier récent quantifie les problèmes expérimentaux dans l’estimation de la transcription dans une seule cellule, permettant potentiellement de quantifier les composants stochastiques et déterministes de l’expression des gènes au niveau cellulaire (voir cette revue [accès fermé, en anglais], ce petit billet de blog [en anglais], et mon râlage précédent concernant les arguments de JJ Kupiec sur la stochasticité de l’expression des gènes).
  • Youpi ! Notre projet commun avec 3 autres labos lausannois sur la comparaison entre espèces des interactions gène-environnement dans le vieillissement a été accepté, on va recevoir plein de sous ! Chers théoriciens du complot, ça ne veut pas dire que je peux m’acheter une nouvelle Ferrari, mais que je peux embaucher un doctorant. C’est une très bonne nouvelle (franchement, qu’est-ce que je ferais d’une Ferrari ?).
  • Mon collègue lyonnais Guy Perrière a écrit un article grand public sur la génomique et la bioinformatique dans Pour la Science, accès payant ici. Il fait un bon point sur la croissance des données de séquence disponibles dans des banques centralisées, et des problèmes posés par les nouvelles technologies très haut débit : paradoxalement, on produit tant de données qu’on n’arrive plus à les partager, et donc on arrive à un ralentissement de la croissance des données aisément disponibles.
  • De super belles photos de microscopie sur le site de Wired.
  • Un article sur notre base de données Selectome a été accepté pour publication. On pré-calcule la sélection Darwinienne (créatrice de nouveauté, par opposition à la sélection conservatrice) sur plein plein de gènes et de périodes évolutives, et vous y donne accès. Principale nouveauté : un meilleur contrôle qualité des données, donc moins de faux positifs. Le futur : des programmes plus rapides, qui nous permettront de faire les calculs sur encore plus de données. Tagada.
  • Très bonne « histoire derrière le papier » sur le Dinoblog, qui permet de voir comment progresse la connaissance en paléontologie (lentement et avec plein de détails chiants, comme toute la science) et avec une discussion intéressante du concept de fossile vivant, même si perso je ne l’aime pas trop (le terme). Puis c’est des requins, ce qui est toujours cool. Petit râlage : pourquoi ne pas mettre un lien vers le papier lui-même ?
  • Article expliquant la bioinformatique au grand public (anglais, accès libre) : Explain Bioinformatics to Your Grandmother! Mais pourquoi toujours les grand-mères ? Excellent commentaire sur le papier, voir aussi mon commentaire dans un billet précédent.