EVO-DEVO (BIOLOGIE ÉVOLUTIVE DU DÉVELOPPEMENT) - LA BIOLOGIE - 2025

La biologie évolutive du développement, communément abrégée en evo-devo pour son acronyme en anglais, est un nouveau domaine de la biologie évolutive qui intègre la branche du développement dans l'évolution. L'un des objectifs les plus prometteurs de cette discipline est d'expliquer la diversité morphologique sur terre.

La synthèse moderne a cherché à intégrer la théorie de l'évolution de Darwin par sélection naturelle et les mécanismes d'hérédité proposés par Mendel. Cependant, il a laissé de côté le rôle possible du développement dans la biologie évolutionniste. Pour cette raison, evo-devo résulte du manque d'intégration du développement en synthèse.

Source: Romanes, GJ; téléchargé sur Wikipedia par en: Utilisateur: Phlebas; auteurs de la page de description: fr: Utilisateur: Phlebas, en: Utilisateur: SeventyThree, via Wikimedia Commons Le développement de la biologie moléculaire a permis le séquençage des génomes et la visualisation de l'activité génétique, permettant de combler cette lacune de la théorie évolutionniste.

Ainsi, la découverte des gènes impliqués dans ces processus a donné naissance à evo-devo. Les biologistes évolutionnistes du développement sont chargés de comparer les gènes qui régulent les processus de développement dans un large éventail d'organismes multicellulaires.

Qu'est-ce que evo-devo?

L'une des questions fondamentales de la biologie évolutive - et des sciences biologiques en général - est de savoir comment est née l'extraordinaire biodiversité des organismes qui habitent aujourd'hui la planète.

Différentes branches de la biologie, telles que l'anatomie, la paléontologie, la biologie du développement, la génétique et la génomique fournissent des informations pour trouver la réponse à cette question. Cependant, au sein de ces disciplines, le développement se démarque.

Les organismes commencent leur vie comme une seule cellule et, à travers des processus de développement, la formation des structures qui les composent se produit, que ce soit la tête, les jambes, la queue, entre autres.

Le développement est un concept central, car à travers ce processus, toute l'information génétique contenue dans un organisme est traduite dans la morphologie que nous observons. Ainsi, la découverte des bases génétiques du développement a révélé comment les changements dans le développement peuvent être hérités, donnant naissance à l'évo-devo.

Evo-devo cherche à comprendre les mécanismes qui ont conduit à l'évolution du développement, en termes de:

- Les processus de développement. Par exemple, comment une nouvelle cellule ou un nouveau tissu est responsable de nouvelles morphologies dans certaines lignées

- Processus évolutifs. Par exemple, quelles pressions sélectives ont favorisé l'évolution de ces nouvelles morphologies ou structures.

Perspective historique

Avant les gènes

Jusqu'au milieu des années 1980, la plupart des biologistes supposaient que la diversité des formes était apparue grâce à des changements importants dans les gènes qui contrôlaient le développement de chaque lignée.

Les biologistes savaient qu'une mouche ressemblait à une mouche et qu'une souris ressemblait à une souris, grâce à leurs gènes. Cependant, on pensait que les gènes entre ces organismes morphologiquement disparates devaient refléter ces différences abyssales au niveau des gènes.

Après les gènes

Des études menées sur des mutants de la drosophile, la drosophile, ont conduit à la découverte de gènes et de produits géniques qui participent au développement de l'insecte.

Ces travaux pionniers de Thomas Kaufman ont conduit à la découverte des gènes Hox - ceux responsables du contrôle du modèle des structures corporelles et de l'identité des segments dans l'axe antéropostérieur. Ces gènes agissent en régulant la transcription d'autres gènes.

Grâce à la génomique comparative, on peut conclure que ces gènes sont présents chez presque tous les animaux.

En d'autres termes, bien que les métazoaires diffèrent considérablement dans la morphologie (pensez à un ver, une chauve-souris et une baleine), ils partagent des voies de développement communes. Cette découverte choqua les biologistes de l'époque et conduisit à la prolifération de la science de l'evo-devo.

Ainsi, il a été conclu que les espèces aux phénotypes très différents ont très peu de différences génétiques et que les mécanismes génétiques et cellulaires sont extrêmement similaires dans tout l'arbre de vie.

Qu'étudie evo-devo?

Evo-devo s'est caractérisé par le développement de multiples programmes de recherche. Muller (2007) en mentionne quatre, bien qu'il prévienne qu'ils se chevauchent.

Morphologie et embryologie comparée

Ce type d'étude cherche à clarifier les différences morphogénétiques qui distinguent l'ontogénie primitive des dérivées. Les informations peuvent être complétées par ce qui se trouve dans les archives fossiles.

En suivant cette ligne de pensée, différents modèles d'évolution morphologique peuvent être caractérisés à grande échelle, comme l'existence d'hétérochronies.

Ce sont des variations qui se produisent au cours du développement, soit au moment de l'apparition, soit au taux de formation du trait.

Biologie du développement génétique

Cette approche se concentre sur l'évolution de la machinerie génétique du développement. Parmi les techniques utilisées figurent le clonage et la visualisation de l'expression de gènes impliqués dans la régulation.

Par exemple, l'étude des gènes Hox et de leur évolution à travers des processus tels que la mutation, la duplication et la divergence.

Épigénétique expérimentale

Ce programme étudie l'interaction et la dynamique moléculaire, cellulaire et tissulaire affectent les changements évolutifs. Il étudie les propriétés de développement qui ne sont pas contenues dans le génome de l'organisme.

Cette approche permet de corroborer que, bien que le même phénotype existe, il peut être exprimé différemment en fonction des conditions environnementales.

Logiciels d'ordinateur

Ce programme se concentre sur la quantification, la modélisation et la simulation de l'évolution du développement, y compris les modèles mathématiques pour l'analyse des données.

Eco-evo-devo

L'émergence de l'evo-devo a donné lieu à la formation d'autres disciplines qui ont cherché à continuer avec l'intégration de différentes branches de la biologie dans la théorie de l'évolution, c'est ainsi qu'est né eco-evo-devo.

Cette nouvelle branche cherche à intégrer les concepts de symbiose développementale, de plasticité développementale, d'accommodation génétique et de construction de niche.

En termes généraux, la symbiose développementale indique que les organismes sont construits, en partie, grâce aux interactions avec leur environnement et sont des relations symbiotiques persistantes avec les micro-organismes. Par exemple, chez divers insectes, l'existence de bactéries symbiotiques produit un isolement reproductif.

Il ne fait aucun doute que la symbiose a eu un impact impressionnant sur l'évolution des organismes, de l'origine de la cellule eucaryote à l'origine de la multicellularité elle-même.

De la même manière, la plasticité en développement consiste en la capacité des organismes à générer différents phénotypes, en fonction de l'environnement. Selon ce concept, l'environnement n'est pas exclusivement un agent sélectif, sans également façonner le phénotype.

Références

1. Carroll, SB (2008). Evo-devo et une synthèse évolutive en expansion: une théorie génétique de l'évolution morphologique. Cell, 134 (1), 25-36.
2. Gilbert, SF, Bosch, TC et Ledón-Rettig, C. (2015). Eco-Evo-Devo: symbiose développementale et plasticité développementale comme agents évolutifs. Nature Reviews Genetics, 16 (10), 611.
3. Müller, GB (2007). Evo - devo: étendre la synthèse évolutive. Nature reviews génétique, 8 (12), 943.
4. Raff, RA (2000). Evo-devo: l'évolution d'une nouvelle discipline. Nature Reviews Genetics, 1 (1), 74.
5. Sultan, SE (2017). Eco-Evo-Devo. Dans Evolutionary Developmental Biology (pp. 1-13). Éditions internationales Springer.