Homologie (évolution)

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En biologie de l'évolution, une homologie désigne un lien évolutif entre deux traits (en général, anatomiques) observés chez deux espèces différentes, qui est due au fait que toutes deux l'ont hérité d'un ancêtre commun. Ces traits sont alors dits homologues. Ce peut être des caractères anatomiques, ou moléculaires (protéines homologues). Ce terme s'étend aussi aux séquences génétiques (de l'ADN).

Par opposition, des traits analogues sont des traits similaires en forme mais apparus indépendamment au cours de l'histoire de la vie : tel les ailes des oiseaux, chauves-souris, ou insectes.

Niveau anatomique[modifier | modifier le code]

Cas général chez des espèces différentes[modifier | modifier le code]

Le membre des Mammifères est une homologie, car on observe le même plan d'organisation de la « main » ou partie terminale du membre antérieur, respectivement chez :
l’orang-outan, le chien, le cochon, les bovidés, le tapir et le cheval.

Certaines structures morphologiques ou anatomiques constitutives d’un organisme ont été acquises très précocement dans l'histoire de l'évolution des espèces et ont donné naissance à des structures modifiées mais dérivant toutes d’une structure initiale commune. À titre d'exemple, les membres des Vertébrés tétrapodes (ensemble des espèces possédant quatre membres) dérivent d’un membre ancestral et ont donné lieu à des variations (ailes des oiseaux, pattes des mammifères...) dans lesquelles il est possible de retrouver un patron initial (le membre chiridien).

En particulier, c'est le cas, par exemple, de la patte antérieure d'un cheval et de la nageoire pectorale d'un dauphin, qui ont comme ancêtre commun un mammifère (qui, il y a 80 millions d'années, ressemblait probablement à un chevrotain[1]), qui possédait comme ces deux animaux quatre membres et c'est le membre antérieur de ce mammifère primitif qui a donné la patte du cheval et la nageoire du dauphin.

Autres exemples :

  • L'aile de la chauve-souris est homologue à la patte antérieure de la taupe.
  • Malgré la différence de taille, le squelette du colibri est homologue à celui de la baleine[2].
  • La vessie natatoire des Poissons est homologue au poumon des Vertébrés aériens.
  • Les pièces buccales des Insectes, si diverses d'un ordre à l'autre, sont des organes homologues.
  • Les homologies se rencontrent entre les éléments reproducteurs des végétaux vasculaires (Ptéridophytes, Gymnospermes, Angiospermes).

Lorsque deux traits apparaissent indépendamment dans deux taxons sans être l'héritage d'un ancêtre commun comme les ailes des insectes et celles des oiseaux, on parle d'analogie ou d'homoplasie.

Cas spécifique chez un même organisme[modifier | modifier le code]

Lorsqu'un même caractère est présent plusieurs fois chez un même organisme on parle d'homologie sérielle. Par exemple les membres antérieurs et postérieurs d'un tétrapode sont homologues car ils ont la même structure mais ne sont pas issus d'un même organe ancestral commun car présents simultanément sur un même organisme. Le cas de la métamérie aussi en est un exemple. Ce cas de figure est très semblable à une « duplication » de caractères chez un même organisme et donc, comme dans le cas des gènes, cela peut être considéré comme un cas de paralogie. Par exemple, pour les poils de mammifères, des vibrisses de rat et de chat seront plus proches entre elles qu'une vibrisse de chat comparée à un poil du pelage du même chat.

Niveau chromosomique[modifier | modifier le code]

En génétique des êtres diploïdes, sont homologues chacun des deux chromosomes d'une paire, l'un étant hérité du gamète mâle (« père ») et l'autre du gamète femelle (« mère »). En effet, dans l'œuf fécondé, l'état diploïde résulte de la réunion d'un lot de chromosomes d'origine paternelle et d'un lot de chromosomes d'origine maternelle, qui associés par paires sont homologues deux à deux.

Niveau moléculaire[modifier | modifier le code]

Des protéines homologues sont des protéines dont les gènes qui les codent ont une origine commune. On reconnaît 2 protéines homologues car elles ont des structures spatiales proches et des séquences en acides aminés qui présentent des similarités. Les fonctions de ces protéines peuvent être plus ou moins semblables. On peut quantifier le degré d'homologie entre protéines en réalisant un alignement de séquence optimal, par exemple au moyen de l'algorithme de Smith-Waterman et de matrices de similarité permettant de quantifier la ressemblance entre acides aminés.

On peut trouver des protéines homologues dans des espèces différentes, c'est le cas des globines des vertébrés. Cela traduit l'origine commune de plusieurs espèces et donc l'évolution. On peut trouver des protéines homologues dans une même espèce, c'est le cas des globines alpha et bêta qui composent l'hémoglobine humaine. Cela démontre que l'évolution peut être due à une complexification des génomes.

Orthologue[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Orthologie.

Deux séquences homologues de deux espèces différentes sont orthologues si elles descendent d'une séquence unique présente dans le dernier ancêtre commun aux deux espèces. Le terme orthologue a été proposé par Walter Fitch en 1970.

Paralogue[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Paralogie.

Deux séquences homologues au sein d'une espèce (ou d'espèces différentes[3]) sont paralogues si elles résultent d'une duplication génique.

Inparalogue[modifier | modifier le code]

Deux séquences paralogues au sein d'une espèce sont inparalogues si l'événement de duplication a eu lieu après la spéciation[4].

Outparalogue[modifier | modifier le code]

Deux séquences paralogues au sein d'une espèce sont outparalogues si l'événement de duplication a eu lieu avant la spéciation.

Ohnologue[modifier | modifier le code]

Deux séquences paralogues sont ohnologues si elles résultent d'un événement de duplication complète du génome. Le terme ohnologue a été proposé par Ken Wolfe en hommage à Susumu Ohno[5].

Xénologue[modifier | modifier le code]

Deux séquences homologues sont xénologues lorsqu'elles résultent d'un transfert horizontal de gène entre deux organismes.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) Placental mammal diversification and the Cretaceous-Tertiary boundary. Springer MS, Murphy WJ, Eizirik E, O'Brien SJ. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003 Feb 4;100(3):1056-61.
  2. Cyril Langlois, "Faits et arguments paléontologiques en faveur de l’évolution".
  3. Fitch WM. Homology: a personal view on some of the problems. Trends Genet. 2000 May;16(5):227-31 [1]
  4. Sonnhammer EL, Koonin EV. Orthology, paralogy and proposed classification for paralog subtypes. Trends Genet. 2002 Dec;18(12):619-20 [2]
  5. Ken Wolfe (2000) Robustness—it's not where you think it is. Nature Genetics May;25(1):3-4. [3]
  • John V. Freudenstein, Characters, States, and homology, Systematic biology, 2005.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]