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7.15A : Familles de gènes

Termes clés

  • phylogénétique : De ou relatif au développement évolutif des organismes.
  • structure secondaire : La structure générale tridimensionnelle d’un biopolymère tel que l’ADN ou une protéine.

Une famille de gènes est un ensemble de plusieurs gènes similaires, formés par duplication d’un seul gène d’origine, qui ont généralement des fonctions biochimiques similaires. Une telle famille est constituée des gènes des sous-unités de l’hémoglobine humaine. Les 10 gènes sont répartis en deux groupes sur des chromosomes différents, appelés loci α-globine et β-globine. Les gènes sont classés en familles sur la base de séquences nucléotidiques ou protéiques communes. Les techniques phylogénétiques peuvent être utilisées comme un test plus rigoureux. La position des exons dans la séquence codante peut être utilisée pour déduire une ascendance commune. La connaissance de la séquence de la protéine codée par un gène peut permettre aux chercheurs d’appliquer des méthodes permettant de trouver des similitudes entre les séquences de protéines qui fournissent plus d’informations que les similitudes ou les différences entre les séquences d’ADN. En outre, la connaissance de la structure secondaire de la protéine donne des informations supplémentaires sur l’ascendance, puisque l’organisation des éléments de structure secondaire serait vraisemblablement conservée même si la séquence d’acides aminés change considérablement.

Figure : Évolution d’une famille de gènes : Le crossing over inégal génère des familles de gènes. La partie gauche illustre un événement de crossing over inégal et les deux produits qui sont générés. Un produit est supprimé et l’autre est dupliqué pour la même région. Dans cet exemple, la région dupliquée contient une deuxième copie complète d’un seul gène (B). La partie droite illustre un deuxième cycle de crossing over inégal qui peut se produire dans un génome homozygote du chromosome original dupliqué. Dans ce cas, l’événement de croisement s’est produit entre les deux copies du gène original. Seul le produit dupliqué généré par cet événement est représenté. Avec le temps, les trois copies du gène B peuvent diverger en trois unités fonctionnelles distinctes (B1, B2 et B3) d’un groupe de familles de gènes.

Ces méthodes reposent souvent sur des prédictions basées sur la séquence d’ADN. Si les gènes d’une famille de gènes codent pour des protéines, le terme famille de protéines est souvent utilisé de manière analogue à la famille de gènes. L’expansion ou la contraction des familles de gènes le long d’une lignée spécifique peut être due au hasard ou être le résultat de la sélection naturelle. La distinction entre ces deux cas est souvent difficile dans la pratique. Des travaux récents utilisent une combinaison de modèles statistiques et de techniques algorithmiques pour détecter les familles de gènes qui sont sous l’effet de la sélection naturelle.

En revanche, les complexes de gènes sont simplement des groupes de gènes étroitement liés, souvent créés via la duplication de gènes (parfois appelée duplication segmentaire si les duplicatas restent côte à côte). Ici, chaque gène a une fonction similaire mais légèrement divergente.

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