Pendant des décennies, les généticiens se sont interrogés sur un phénomène étrange :les gènes du génome humain et d’autres mammifères semblent parfois changer de position par rapport à leurs homologues ancestraux apparents. Le dogme accepté en biologie évolutionniste, selon lequel l’ordre des gènes ne change pas facilement d’une génération à l’autre, est en contradiction avec l’observation largement répandue selon laquelle les groupes de gènes sont mélangés et inversés plus souvent qu’on ne le pensait auparavant.

Aujourd'hui, des scientifiques dirigés par l'Institut Wellcome Sanger et l'Université de Genève pensent avoir découvert le mécanisme longtemps recherché responsable de cette énigme, impliquant de grandes boucles d'ADN qui interagissent avec et conduisent à des échanges génétiques impliquant des régions chromosomiques longues de plusieurs millions de lettres. L'étude, publiée dans Science Advances, résout une grande partie de la confusion concernant la conservation de la synthèse des gènes :l'idée selon laquelle la disposition des groupes de gènes est relativement cohérente entre espèces apparentées à travers l'histoire de l'évolution.

Comme décrit dans le rapport, ces inversions génomiques se produisent grâce à une machinerie moléculaire – connue sous le nom de recombinaison homologue non allélique (NAHR) – dans laquelle deux segments d'ADN, pas nécessairement sur le même chromosome, qui partagent une identité significative, interagissent et conduisent à casse aux endroits correspondants. Le matériel génétique provenant de ces différentes positions chromosomiques peut être échangé ou inversé lors d'une telle recombinaison, commutant ou modifiant ainsi l'orientation de groupes de gènes entiers au sein des chromosomes.

"Chez les mammifères, nous savons que les chromosomes se présentent sous la forme de variantes spécifiques aux mâles et aux femelles avec des histoires évolutives différentes. Nous avons observé une accumulation frappante d'événements NAHR - plus fréquents que les autosomes ou même les chromosomes sexuels chez d'autres vertébrés - sur les chromosomes sexuels mâles de de nombreux organismes, de l'ornithorynque à la souris, en passant par le bétail, le chat, le macaque, le gibbon, l'homme et les grands singes", explique le Dr Manuel Campos du Wellcome Sanger Institute, auteur principal de la recherche.

NAHR peut également se produire entre des segments d'ADN provenant du même locus dupliqué sur le même bras chromosomique ; cela pourrait se produire, par exemple, à la suite d’événements de duplication génétique. Le regroupement de gènes, en particulier sur les chromosomes sexuels, a également été proposé pour faciliter la régulation des gènes, par exemple dans la mesure où les gènes voisins codent souvent pour des protéines qui font partie des mêmes voies moléculaires ou processus biologiques.