Question sur le génome

[korg]

Bonjour à tous,

J’aurais besoin d’un éclaircissement en génétique. On constate d’une part que les primates, notamment le chimpanzé, ont un génome quasi identique à celui de l’humain (98,7 % ou quelque chose du genre). D’autre part, il est souvent question de notre génome individuel comme étant pratiquement unique (notamment dans des applications légales comme avec les empreintes digitales). Je ne réussis pas à m’expliquer clairement cette embrouille apparente, même si je me doute qu’il y a ici deux ordres de classification en jeu. Lesquels ?

Quelqu’un aurait-il une explication relativement simple, genre pour un étudiant du secondaire qui s’intéresse à la biologie ?

Merci à l’avance

korg
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[Neutrino]

Quant on parle de 98,6% (ça varie avec le temps), on parle de l'ensemble de l'ADN, qui intéresse les biologistes de l'évolution, parce que c'est l'ADN dans son ensemble qui se transmet et mute avec une certaine vitesse (ce qui permet les estimations de la date de divergence par le principe de l'"horloge moléculaire"). Dans cette approche on ne fait pas attention à ce que produit l'ADN, mais uniquement à sa propriété de se transmettre d'une génération à la suivante et de muter.

Mais quand on dit qu'un individu est unique, on parle des versions de chaque gène, les allèles, dont il est porteur. C'est donc une approche plus qualititave que la précédente, plus généticienne en fait.
Ce sont bien les allèles qui conditionnent la partie strictement génétique de la variabilité individuelle. Pourtant, les gènes qui sont la partie codante de l'ADN n'en sont paradoxalement pas la plus grande partie en quantité de bases. La partie non-codante mute sans que ça ne prête à conséquence... mais elle reste quand-même assez commune entre deux espèce ayant divergé récemment.

[Guillmot]

Hello

Chaque individu a un génôme unique, pour t'en convaincre regarde par exemple les visages, les maladies génétiques, etc... qui varient suivant les individus !

A côté, nous partageons des similarités d'ordre biochimiques, physiologiques et anatomiques de plus en plus fortes au fur et à mesure que tu nous compares à des Mammifères, puis aux Primates.
Bon nombrede ces gènes n'ont pu beaucoup muté chez les Mammifères, car la fonction vitale des protéines qu'ils codent nécessite une certaine stabilité.

Prenons l'exemple de l'hémoglobine, tu vas avoir une protéine déjà très semblable dans son ensemble chez les Mammifères, et dotée de différences légères suivant les espèces. Car l'hémoglobine est une protéine acquise depuis longtemps, bien entendu transmise par un ancêtre commun, mais dont la fonction est primordiale et doit être conservée. Elle a donc subi des mutations mineures, mais jamais de remaniement total

Mais avec le temps, plus des espèces sont éloignées chez les Vertébrés, plus leurs hémoglobines seront différentes ! Elles proviennent à l'origine d'un gène ancestral, mais plus les deux branches aboutissant à nos deux espèces dans la classification sont "longues", plus elles auront eu le temps de se différencier. Et ces différences, même si elles ne sont pas impressionnantes à première vue, peuvent être intéressantes à étudier:
On peut étudier les hémoglobines de truite, de poule, de chimpanzé et d'homme, et comparer leur taux de similarité. A partir de là, en regroupant ces espèces de la plus forte similarité à la plus faible, tu peux créer un arbre dit pylogénétique.

Bref, face à une grande quantité de gènes "communs", leur forte ressemblance, et leur nombre important, tu ne peux que te retrouver avec des pourcentage très forts de similarité. Même si fondamentalement, un chaimpanzé ne ressemble pas trop à ton voisin de palier (remarque dans certains cas ... )

Un truc tout bête que j'utilisais pour me figurer les différences énormes que peut exercer 1 seul gène (ou une poignée) sur le phénotype d'un animal, c'est par exemple les souris de laboratoire, dont on mute un gène et qui deviennent obèses, ou atrophiées, ou autres... Impossible de les confondre avec les témoins normaux. Et dans ces cas, pourtant, la similarité avec le génôme d'une souris normale est écrasante ! Du 99% ...

[invite09c6c378]

Quelqu’un aurait-il une explication relativement simple, genre pour un étudiant du secondaire qui s’intéresse à la biologie ?

Le génome est le même chez tous les individus d'une même espèce... c'est à dire que tous les individus de cette espèce possèdent les mêmes gènes. Mais ces gènes ont des allèles différents... et c'est l'association des allèles de ces gènes qui est spécifique de chaque individu... Chaque individe d'une espèce a une association unique d'allèles!
Neutrino et Guil l'ont très bien expliqué...

Mais les génomes de deux espèces différentes diffèrent par leurs gènes... Les génomes de l'homme et celui du chimpanzé sont semblables à 99%... les génomes de l'homme et celui de la carpe ont plus de différences...

[A voir en vidéo sur Futura]

[korg]

Merci beaucoup pour vos réponses. Toute comparaison étant relativement boiteuse, est-ce qu’on ne pourrait pas néanmoins comparer notre génome à un ensemble structuré de contenants, ensemble qui est à 100% identique chez tous les humains, et à 98,6 % identique à celui des chimpanzés, etc..; alors que les contenus quant à eux (les allèles) varient immanquablement d’un individu à l’autre au sein d’une même espèce, exception faite des jumeaux identiques ? En d’autres termes, j’ai biologiquement et à 100% la même «structure» que mon voisin de pallier (et à 98,6 % celle d’un chimpanzé), alors que nos «contenus» diffèrent grandement.

Est-ce trop boîteux ?

korg

[Guillmot]

Le problème dans ce que tu viens de poster, c'est la définition de ce que tu nommes "structure". Je pense que tu veux parler sous ce terme d'un patrimoine génétique commun à l'espèce ? Le "contenu" désignant les variations génétiques individuelles ? Tes termes sont assez ambigus à une première lecture

[Neutrino]

Disons pour être simple, que 98,6% en moyenne des séquences d'un humain pris au hasard seront communes à un chimpanzé pris au hasard.

Entre deux humains, ce qui se rajoute, c'est l'exacte égalité de la place des gènes sur les différents chromosomes, et la formule chromosomique elle-même strictement identique.

[Guillmot]

Je suis assez préoccupé par ce chiffre depuis tout à l'heure; car je me rappelle qu'en phylogénétique bactérienne, on nous apprenait qu'au-dessus de 95% de similarité séquentielle, on pouvait admettre que deux bactéries étaient de la même espèce.

Quelle est la valeur limite pour des espèces de Vertébrés du coup ? Ou utilise-t-on des valeurs particulières en phylogénétique des Eucaryotes ?

[invite0e4ceef6]

perso je dirais que les fameux 98,5% sont surtout un pourcentage... cela représente combien de gene divergeant entre l'homme et le chimpanzé... 1000?? 2000?? gène
un pourcentage d'un grand chiffre peut parfois donner quelques surprises et ce qui semble etre assez proche contenir un bon paquet de différence....
du moins assez pour que la divergence entre deux individu d'une même espèce soient possible sans que l'un des deux soit le chimpanzé de l'autre... ou bien son humain...

de quel ordre sont les variations entre humain, 0.01%, 0.1%, 1%, du patrimoine génétique complet, a quoi se joue l'invidualité, ormis bien la variation homme/femme(hihihi, pas la tete)

[Neutrino]

Pour les 98,5% on ne parle pas en gènes justement! C'est bien ça qu'il faut comprendre! On parle de séquences communes en brut, sans faire attention à qui est quoi et où...

Guil
Je pense que le critère de similiraité de séquence est là pour les espèces à reproduction clonale, mais pour les animaux supérieurs, c'est le critère d'interfécondité qui reprend ses droits!

[Yoyo]

Bonsoir,

Il ne faut pas non plus oublier que tres peu de difference sur un gene permet d'en modifier fortement le sens!
Les % donnes l'ont ete a partir d'une comparaison d'un petit nombre de sequence, maintenant le chromosome de singe 22 a ete entierement sequence ce qui a permis de reavaluer cette estimation qui tombe a 1,44% de difference, MAIS ces 1.4% de difference permette aux 231 genes de ces chromosomes de produire des proteines qui sotn differentes dans 83% des cas!

However, each gene contains hundreds or thousands of bases. This means even the tiny difference seen is enough to change the amino acid sequence of 83 per cent of the proteins generated by the 231 genes on the chromosome.

source: New Scientist

Yoyo

[Guillmot]

Merci pour cette info; toujours bien de pouvoir lire la source des infos

En effet une mutation minime sur le cadre de lecture d'un gène peut entraîner des modifications importantes et/ou des pertes de fonction pour une protéine.

Lorsque l'on compare deux espèces assez proches, comme l'Homme et le Singe, il me semble que l'on peut alors aisément repérer des protéines homologues; dérivant d'un gène ancestral commun, mais dont les structures 3D ont sensiblement changé. Leur pourcentage de similarité est alors supérieur ou égal à 35%.

Guil'

[korg]

Merci encore pour votre aide. Parlant de «proximité», j’ai été étonné et fasciné par ce passage de Richard Dawkins («Qu’est-ce que l’évolution ?», Pluriel) : Le «paragraphe» de nos gènes qui décrit la protéine que l’on appelle le cytochrome C fait trois cent trente-neuf lettres de long. Entre le cytochrome C de l’homme et le cytochrome C des chevaux, qui sont nos cousins, il y a douze lettres de différence, alors que la différence est de quarante-cinq lettres pour les levures.

Bonne continuité

korg

[invitecdf1035c]

Le génome est le même chez tous les individus d'une même espèce... c'est à dire que tous les individus de cette espèce possèdent les mêmes gènes. Mais ces gènes ont des allèles différents... et c'est l'association des allèles de ces gènes qui est spécifique de chaque individu... Chaque individe d'une espèce a une association unique d'allèles!
Neutrino et Guil l'ont très bien expliqué...

Mais les génomes de deux espèces différentes diffèrent par leurs gènes... Les génomes de l'homme et celui du chimpanzé sont semblables à 99%... les génomes de l'homme et celui de la carpe ont plus de différences...

Oui, deux espèces n'ont pas les mêmes gènes au sens où les chromosomes et l'emplacement des gènes sur ces chromosomes ne sont pas les mêmes, mais ce n'est pas vraiment ces différences-là qu'on étudie quand on parle de 99 % de similitudes entre l'homme et le chimpanzé : il s'agit bien de 99 % de similitudes entre gènes homologues (dont on peut considérer que les chimpanzés possèdent certains allèles et les hommes d'autres allèles). On pourrait faire la même mesure en comparant deux individus de la même espèce et on n'obtiendrait pas 100 % de similitude pour autant... La différence de gènes existe aussi entre les espèces (la carte chromosomique change - et des gènes peuvent apparaître ou disparaître complètement, mais ça, je ne sais pas si c'est arrivé entre le chimpanzé et l'homme), mais ce n'est pas cette différence-là qui est mesurée.

Voilà, je sens que j'ai bien réussi à tout embrouiller, là

[Guillmot]

Moi ça va, je suis toujours le débat

En conclusion, ces chiffres montrent que le Chimpanzé et l'Homme sont très proches, pour ces gènes comparés, et que les résultats laisseraient presque présager que l'on a affaire à deux individus de la même espèce ! Et pourtant...

Guil' qui a la conclusion facile ce soir !

[invite09c6c378]

Ah OK... c'est clair pour moi
Oui, je sais que les gènes homologues appartenant à l'espèce humaine et à l'espèce chimpanzé sont semblables à plus de 99 % ...
Mais je pensais que les différences étudiées, mesurées, portaient sur tout le génome...
Puisque ce sont deux espèces différentes, elles n'ont pas très exactement les mêmes gènes...

[kinette]

Hello tous,
Bon je viens de penser à vous car il y a du nouveau dans la comparaison homme-chimpanzé.
Cf. http://www.nature.com/nsu/040524/040524-8.html

Chimp chromosome creates puzzles
First sequence is unexpectedly different from human equivalent.
27 May 2004
LAURA NELSON


What is the difference between a chimp and a human? There could be a lot more to the answer than scientists thought, according to the first accurate DNA sequence of a chimp chromosome.

We already knew that around 98.5% of the base pairs that make up our DNA are the same as those in chimps. So the old idea was that all the things that differentiate us from apes, such as highly developed cognitive functions, walking upright and the use of complex language, should come from the other 1.5%.

Scientists had hoped this would mean the key genetic changes that enabled such traits to evolve would be easy to find. But the latest evidence suggests that the journey from ape to human was much more complex.

Todd Taylor at the Riken Genomic Sciences Center in Yokohama, Japan, and his colleagues have read the DNA sequence of chimpanzee chromosome 22, and compared it to its human counterpart, chromosome 21. Although a draft sequence of the chimp genome has been available since August 2003, this is the first sequence of a whole chimp chromosome that is accurate enough for researchers to be sure that any differences between the two species are real, and not just data errors.

Not so human

The sequences of chimp chromosome 22 and human chromosome 21 are roughly equivalent. Out of the bits that line up, 1.44% of the individual base pairs were different, settling a debate based on previous, less accurate studies.

However, the researchers were in for a surprise. Because chimps and humans appear broadly similar, some have assumed that most of the differences would occur in the large regions of DNA that do not appear to have any obvious function. But that was not the case. The researchers report in Nature1 that many of the differences were within genes, the regions of DNA that code for proteins. 83% of the 231 genes compared had differences that affected the amino acid sequence of the protein they encoded. And 20% showed "significant structural changes".

In addition, there were nearly 68,000 regions that were either extra or missing between the two sequences, accounting for around 5% of the chromosome. "We already knew that at the DNA level we are similar to chimpanzees," says Taylor. "But we have seen a much higher percentage of change than people speculated."

The researchers also carried out some experiments to look at when and how strongly the genes are switched on. 20% of the genes showed significant differences in their pattern of activity.

Chromosome 22 makes up only 1% of the genome, so in total there could be thousands of genes that significantly differ between humans and chimps, says Jean Weissenbach from France's National Sequencing Centre in Evry. This could make it much harder than scientists had hoped to find the key changes that made us human.

Nonetheless, Taylor and his team plan to use their chimp sequence to home in on important differences between the two species. "We have to work out which proteins have a functional impact," says Taylor. The researchers have already identified two genes called NCAM2 and GRIK1, the human versions of which contain large sections that are missing in the chimp. Both genes are known to be involved in neural function.

Genome feast

The sequence of chromosome 22 has also whetted researchers' appetites for the full chimp genome sequence, due to be published in Nature later this year. "The small section of the genome is very valuable," says Ajit Varki, a molecular biologist at the University of California, San Diego. "But the whole genome will be a wonderful tool."

Weissenbach is looking even further ahead. He points out that the best way to narrow down which of the differences between the two genomes are really key to making us human is to compare the sequences with those of other great apes. "Do we now need the gorilla genome sequence?" he says.

References
Fujiyama, A. et al. Nature, 429, 382, doi:10.1038/nature02564 (2004).

(dites-moi si vous avez l'article en cliquant sur le lien, dans ce cas je supprimerai le copier-coller ici).

Désolée c'est en anglais mais une âme charitable fera certainement une synthèse en français

K.omparaison