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La mystérieuse histoire de vie des chromosomes surnuméraires : comment se forment-ils dans le monde biologique
Dans les populations sauvages de divers animaux, plantes et champignons, en plus des caryotypes normaux, il existe également des chromosomes B (également appelés superchromosomes). Ces chromosomes ne sont pas indispensables à la vie de l’espèce et sont totalement absents chez certains individus. Par conséquent, une certaine population peut contenir différents nombres de chromosomes B, présentant des variations telles que 0, 1, 2, 3, etc. Ces chromosomes B sont différents des chromosomes marqueurs ou des copies supplémentaires de chromosomes normaux, et leur formation et leur évolution restent un mystère.
"Les chromosomes surnuméraires peuvent être considérés comme une catégorie particulière de polymorphismes génétiques. En raison de divers mécanismes d'accumulation, ces chromosomes ne suivent pas les lois mendéliennes ordinaires de l'hérédité."
L'origine évolutive de ce type de chromosome n'est pas encore claire, mais on suppose qu'il pourrait provenir de la partie hétérochromatique des chromosomes normaux. En prenant comme exemple le séquençage génétique de nouvelle génération, il a été découvert que le chromosome B du seigle est en fait une fusion du chromosome A du seigle. Il a également été confirmé que le chromosome B de certains poissons cichlidés africains (Haplochromis latifasciatus) dérive de la recombinaison du chromosome A normal.
Bien que la plupart des chromosomes B soient principalement hétérochromatiques, c'est-à-dire qu'ils ont des fonctions de codage limitées, certains contiennent des segments euchromosomiques considérables, comme le chromosome B du maïs. De plus, il existe une diversité dans la fonctionnalité des chromosomes B. Dans certains cas, ils peuvent agir comme des éléments génétiques égoïstes, mais ils peuvent également offrir des avantages positifs en matière d’adaptation à l’environnement. Par exemple, la sauterelle britannique (Myrmeleotettix maculatus) possède deux types de chromosomes structurels B. Lorsqu'ils apparaissent dans des environnements tropicaux secs, leur nombre augmente de manière significative, mais ils sont relativement rares dans des environnements humides et froids. Cela illustre également la corrélation entre les chromosomes surnuméraires et les habitats spécifiques.
"On sait actuellement que les chromosomes surnuméraires auront des effets néfastes lors de la reproduction du pollen, mais les effets bénéfiques sont également courants dans des environnements spécifiques."
Dans le monde fongique, la diversité chromosomique est très répandue. Même différents isolats de la même espèce ont souvent des nombres de chromosomes différents, et ces chromosomes supplémentaires ne sont pas nécessaires à la croissance normale en culture. Par conséquent, les chromosomes surnuméraires sont appelés chromosomes dispensables sous condition, car ils peuvent conférer un avantage sélectif dans des environnements spécifiques. Bien que ces chromosomes surnuméraires ne portent pas les gènes nécessaires à la croissance de base, ils peuvent avoir une certaine signification fonctionnelle.
« Par exemple, les chromosomes surnuméraires du pathogène du pois Haematonectria haematococca portent des gènes importants pour sa pathogénicité. »
L'ADN de ce chromosome surnuméraire code pour un groupe d'enzymes qui métabolisent les toxines sécrétées par le système immunitaire de la plante. Pour le pathogène fongique Zymoseptoria tritici qui affecte le blé, il possède jusqu'à huit chromosomes de réserve, le nombre de chromosomes surnuméraires le plus élevé jamais observé chez un champignon.
Dans le règne végétal, les chromosomes B sont un reflet important de la diversité génétique, et ces chromosomes surnuméraires sont couramment observés chez les espèces de plantes à fleurs naturellement pollinisées. Les chromosomes B se présentent sous différentes formes selon les espèces et leur nombre varie selon les membres du même groupe végétal. Par exemple, les espèces sœurs Aegilops speltoides et Aegilops mutica possèdent des copies du chromosome B dans leurs tissus aériens mais manquent de ces chromosomes surnuméraires dans les racines. Le chromosome B des plantes est significativement différent des chromosomes normaux en termes de structure morphologique et de taille, et est généralement « non homologue et plus petit que le plus petit chromosome A ».
Avec l'approfondissement de la recherche, les scientifiques ont de plus en plus approfondi leur compréhension du mécanisme de formation et du processus évolutif des chromosomes B, mais quel rôle jouent-ils dans le monde biologique ?
