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Ancien lauréat
Bourse commémorative E.W.R. Steacie de 2007

Andrew J. Roger

Biochimie et biologie moléculaire

Dalhousie University


Andrew J. Roger
Andrew J. Roger

Andrew Roger travaille à établir un arbre généalogique, mais pas le genre d’arbre généalogique que la plupart d’entre nous connaissent. Tout d’abord, il est vraiment beaucoup plus gros que les arbres généalogiques traditionnels. Sans compter qu’il contient de nombreux cousins dont la plupart d’entre nous ignorent l’existence.

M. Roger est biologiste moléculaire à la Dalhousie University, et l’arbre généalogique qu’il contribue à établir comprend tous les organismes eucaryotes – ceux dont l’information génétique est contenue sous forme de chromosomes dans le noyau des cellules. Ses travaux, qui lui ont valu une Bourse commémorative E.W.R. Steacie du CRSNG de 2007, ont donné des résultats spectaculaires sur les événements qui ont marqué l’évolution des eucaryotes pendant deux milliards d’années et sur leur chronologie.

Contrairement aux méthodes classiques d’identification et de classification des espèces, qui mettaient l’accent sur l’observation des caractéristiques physiques, les méthodes privilégiées à l’heure actuelle font appel à une combinaison de biologie moléculaire et d’analyse génétique. Non seulement ces méthodes permettent des comparaisons plus précises entre différents organismes, mais elles offrent aussi des indices sur leurs ancêtres communs. Plus l’information génétique que partagent deux organismes est grande, plus il est probable que ces organismes aient un ancêtre commun relativement récent (en termes d’évolution).

Alors que les indices anatomiques permettent de classer relativement bien les règnes animaux traditionnels, ils ne sont pas d’une grande utilité pour les organismes microscopiques. « En dehors de ces règnes, on ne savait pas trop bien ce qui se passait, parce qu’il est difficile de reconnaître des éléments quelconques qui indiquent quels règnes sont plus étroitement liés à d’autres, explique M. Roger. La seule façon d’y arriver était de recourir au séquençage du génome. Ainsi, nous pouvons maintenant observer les gènes et voir plus loin dans le passé. »

Ce domaine a progressé par sauts et par bonds au cours des 15 dernières années, et M. Roger y a apporté une contribution importante.

Pour assembler les pièces de ce casse-tête génétique, il faut une collecte intensive de données et des techniques informatiques perfectionnées. À cet égard, M. Roger joue un rôle important en mettant au point de nouveaux outils et modèles statistiques. Ses analyses ont conduit à l’hypothèse selon laquelle il existe six « super-règnes » d’organismes eucaryotes, un modèle de plus en plus accepté. Pour illustrer l’envergure de l’échantillonnage des organismes dont il est question, mentionnons que les humains et tous les animaux ne constituent qu’une partie de l’un de ces super-règnes.

Par le passé, on accordait plus d’attention aux organismes de plus grande taille, mais M. Roger est d’avis que l’étude des organismes unicellulaires, apparemment plus primitifs, jettera de la lumière sur certains des événements les plus éloignés de l’évolution.

« Ma théorie des super-règnes est pas mal controversée », admet-il. Il n’y a pas longtemps que la capacité de distinguer la majorité des espèces grâce à leur composition génétique existe; il n’est donc pas surprenant que les idées d’Andrew Roger fassent l’objet d’un examen minutieux au sein du milieu international de la biologie. Le débat le plus intense a trait à la bonne façon de classer les innombrables exemples de minuscules organismes unicellulaires et multicellulaires, dont la diversité génétique et la capacité à évoluer rapidement sont étonnantes.

Les chercheurs ont également des opinions différentes sur la meilleure façon d’estimer le moment où certains événements évolutifs ont eu lieu. Plusieurs méthodes ont été proposées, mais seule la collecte d’une quantité beaucoup plus grande de données permettra de clore ce débat.

L’approche de M. Roger en matière de collecte de données fait appel à la notion de « séquence génomique exprimée ». Au lieu de cataloguer toute l’information génétique d’un organisme, tâche laborieuse pour un si grand nombre d’organismes, il échantillonne seulement les gènes qui sont exprimés ou « activés ». Dans le cadre de ses travaux à titre de boursier Steacie du CRSNG, il espère utiliser cette méthode pour continuer à garnir les branches de l’arbre de la vie envisagé par Charles Darwin il y a quelque 150 ans. En réalité, cet arbre est plutôt un réseau d’interconnexions – M. Roger croit que l’on peut remonter le cours de toute forme de vie jusqu’à un seul organisme, mais qu’il existe aussi des connexions latérales entre les branches étant donné qu’il y a transfert d’information génétique d’un organisme à un autre.

Ce transfert génétique latéral et la facilité des organismes unicellulaires à changer leur composition génétique qui en découle est l’une des révélations surprenantes faites par M. Roger et son équipe. « Nous avons découvert que beaucoup de ces organismes unicellulaires obtiennent des gènes de l’environnement dans lequel ils vivent ou des organismes dont ils se nourrissent, explique-t-il. Ils n’héritent pas seulement de gènes de leurs précurseurs dans l’arbre de l’évolution; ils en acquièrent aussi. Grâce à ce mécanisme, les organismes peuvent se diversifier beaucoup plus rapidement que nous le pensions. »

M. Roger a entrepris un autre projet : trouver des preuves génétiques que l’évolution ne tend pas toujours vers une plus grande complexité de l’organisme. « Les organismes peuvent se simplifier en se débarrassant d’éléments dont ils n’ont pas besoin », fait-il remarquer. Par exemple, on a d’abord pensé que le parasite Giardia et ses proches parents étaient plus primitifs, parce qu’ils ne contiennent pas de mitochondries (un organite qui agit comme une sorte de source d’énergie pour les cellules), mais M. Roger a trouvé des marqueurs génétiques qui indiquent que ces organismes ont en fait déjà contenu des mitochondries, mais qu’ils les ont perdues en cours d’évolution pour s’adapter à la vie dans un environnement sans oxygène.

Outre qu’elles satisfont notre curiosité de longue date au sujet de la façon dont la vie a évolué, ces recherches ont des retombées potentielles, notamment en médecine et en agriculture. Par exemple, la compréhension du processus par lequel les bactéries acquièrent des gènes provenant de leur environnement peut aider à prévoir à quelle vitesse les nouvelles souches se développeront et fournir des indices sur la façon de traiter les nouveaux pathogènes. Il peut également être utile de découvrir quels gènes sont uniques à certains organismes nuisibles, car on pourrait alors offrir un traitement sans risque en ciblant seulement ces gènes.

La tâche qui consiste à construire l’arbre de la vie est un engagement à long terme. Toutefois, M. Roger s’attend à ce que chaque nouvel organisme qu’il rencontrera fournisse un lien qui manque dans ses modèles statistiques, qui finiront par donner un tableau clair de la façon dont la vie a évolué sur Terre.