Génétique

Les découvertes fondamentales des années cinquante sur la structure biochimique des molécules de l’acide ribonucléique (ARN) et de l’acide désoxyribonucléique (ADN) ont ouvert des perspectives nouvelles énormes à la biodiversité génétique. La génétique moléculaire s’est ainsi fixé des objectifs de recherche dans de multiples directions, à la fois fondamentales et appliquées. L’une des plus appréciées s’est orientée vers les applications à la santé humaine, par les mécanismes génétiques qu’on a élucidés grâce au décodage du génome humain. La recherche de ces mécanismes s’est également étendue à d’autres espèces d’Animaux, de Plantes et de microorganismes bien connues en tant qu’organismes expérimentaux, tels que la Drosophile, un petit Nématode, une Plante et quelques autres dont on a également décodé le génome complet. Toutes ces recherches expérimentales importantes qui se poursuivent toujours sont de nature biochimique, apparentée à la physiologie, et donc vouées à la connaissance des mécanismes. Elles ne constituent pas une priorité pour l’IQBIO, dont les préoccupations envers la biodiversité doivent être bien circonscrites : elles sont davantage de l’ordre de l’observation et de la description et orientées en fonction du territoire québécois.

Pour l’IQBIO, les deux grands axes de cette biodiversité génétique descriptive sont les suivants.

1. Phylogénie et classification : La génétique moléculaire, de concert avec la paléontologie dans les cas de groupes d’organismes fossilisables, permet la reconstruction de l’histoire évolutionnaire des grands groupes d’organismes vivants, c’est-à-dire la recherche phylogénétique des règnes, des embranchements, des classes et des ordres. Cette recherche mène à une classification plus naturelle de ces groupes taxonomiques de hauts niveaux. En ciblant des gènes communs à plusieurs de ces grands groupes, elle a permis des avancées considérables dans la classification.

Citons d’abord l’exemple des champignons : c’est grâce à la génétique moléculaire qu’on a montré récemment que ces organismes forment un règne nouveau, celui des Mycotes (ou Mycètes), plus proches parents des Animaux que des Plantes, avec lesquelles on les rangeait il n’y a pas si longtemps. Ce sont les mêmes méthodes moléculaires qui ont consolidé l’hypothèse d’un autre nouveau règne d’organismes en grande partie microscopiques, celui des Chromistes. Ces deux règnes sont donc incorporés à la biodiversité taxonomique traitée sous une autre rubrique dans le site de l’IQBIO.

Ces recherches phylogénétiques, toutefois, ont un caractère difficile à appliquer aux écosystèmes contemporains dans lesquels vivent les organismes vivants actuels, car les traits morphologiques et génétiques de ces grands taxons les ont adaptés à des écosystèmes très anciens, depuis longtemps disparus, qui avaient peu en commun avec les écosystèmes actuels. En outre, leur application est généralement planétaire, et non restreinte au territoire québécois.

bandeau5

2. Identification des espèces contemporaines : En ciblant d’autres gènes, qui ne sont partagés qu’entre des sous-espèces, des espèces, des genres, voire des familles, la génétique moléculaire permet des avancées fort intéressantes et pratiques pour connaître l’identité des taxons de bas niveaux. Puisque les populations de ces taxons vivent dans les écosystèmes qu’on observe actuellement dans la nature, il devient important de pouvoir étudier la concordance entre leurs nouveaux caractères génétiques et leurs caractères surtout morphologiques, connus par la taxonomique traditionnelle, et la valeur adaptative de ces caractères dans leur environnement. Car on doit comprendre que, pour les objectifs de conservation de la nature qui sont importants pour l’IQBIO et sous-tendent un grand nombre de recherches sur la biodiversité, ce sont ces adaptations immédiates elles-mêmes plutôt que les gènes qui les ont créées dans le passé qui permettent aux espèces de survivre dans leur écosystème. Bref, ce ne sont pas ses gènes qui mettent le lion en lien direct avec sa proie, mais ses griffes, ses muscles et ses mâchoires, traits éminemment adaptatifs.

Un dérivé fort imaginatif de ce potentiel d’identification des espèces est apparu assez récemment, celui du code à barres génétique. Par analogie avec le code à barres utilisé maintenant dans un grand nombre de commerces, des généticiens des Animaux ont vu le potentiel considérable de certains gènes pour des identifications beaucoup plus rapides de nombreuses espèces. S’il était possible d’utiliser un seul gène pour comparer ses nombreuses variantes entre des espèces proches parentes, alors on pourrait donner à cette technique les propriétés répétitives d’une « chaîne industrielle » qui accélérerait énormément l’identification des espèces. Elle serait notamment utile avec des fragments minuscules des individus, avec des larves encore inconnues, avec des contenus stomacaux informes, sans compter les organismes mous sans sculptures morphologiques dures, les espèces cryptiques et tous les autres taxons encore difficilement identifiables. L’identification classique souvent très laborieuse à l’aide des caractères morphologiques des espèces serait alors court-circuitée par cette technologie moderne.

Ce rêve est encore controversé et doit être confronté avec les réalités de la grande diversité animale. Les gènes de la diversité végétale semblent y résister encore. Paul Hebert, un professeur de l’Université de Guelph, en Ontario, leader dans ce domaine, a suscité la formation d’un consortium international et la construction sur son campus d’un Institut ontarien de la biodiversité qui, tout en élargissant les recherches à plusieurs taxons pour valider ce rêve, offre des services d’identification par le code à barres génétique.

Par son président, l’IQBIO a un peu investi ce domaine de recherche en offrant à l’une de ses membres, Adriana Radulovici, son expertise dans l’identification des Crustacés marins supérieurs (Malacostracés) des côtes canadiennes de l’Atlantique. Cette doctorante de l’Université du Québec à Rimouski a pu ainsi confirmer la très bonne concordance entre les identifications classiques et les identifications moléculaires de 87 espèces de Crustacés qu’elle a fait effectuer à l’Institut ontarien de la biodiversité (raduloviciabarcodes.pdf). D’autres laboratoires québécois poursuivent des recherches semblables, notamment chez les poissons d’eau douce. Elles seront consignées dans les Bibliographies que l’IQBIO prépare et mettra progressivement en ligne.