L’impact des mutations neutres sur l’évolvabilité et l’évolution des génomes

The impact of neutral mutations on genome evolvability

¹ Université Paris Cité et université Sorbonne Paris Nord, Inserm UMR 1137, Infection, Antimicrobiens, Modélisation, Évolution (IAME), F-75018 Paris, France.
² Université Paris Cité, Inserm U1016, CNRS UMR8104, Institut Cochin, F-75014 Paris, France.

^* olivier.tenaillon@inserm.fr

Résumé

Les mutations bénéfiques à forts effets sont rares et les mutations délétères sont éliminées par la sélection naturelle. La majorité des mutations qui s’accumulent dans les génomes ont donc des effets sélectifs très faibles, voire nuls ; elles sont alors appelées mutations neutres. Au cours des deux dernières décennies, il a été montré que les mutations, même en l’absence d’effet sur la valeur sélective des organismes, affectent leur évolvabilité¹, en donnant accès à de nouveaux phénotypes par le biais de mutations apparaissant ultérieurement, et qui n’auraient pas été disponibles autrement. En plus de cet effet, de nombreuses mutations neutres – indépendamment de leurs effets sélectifs – peuvent affecter la mutabilité de séquences d’ADN voisines, et moduler l’efficacité de la recombinaison homologue. De telles mutations ne modifient pas le spectre des phénotypes accessibles, mais plutôt la vitesse à laquelle de nouveaux phénotypes seront produits, un processus qui a des conséquences à long terme mais aussi potentiellement à court terme, en lien avec l’émergence de cancers.

Abstract

Beneficial mutations with strong effects are rare and deleterious mutations are purged by natural selection. Therefore, the majority of mutations that accumulate in genomes have very weak or no selective effects, being then called neutral mutations. Over the last two decades, it has been shown that mutations, even when they are neutral, affect evolvability by providing access to new phenotypes through later-occurring mutations that would not have been available otherwise. We propose here that in addition to this effect, many mutations -independent of their selective effects- can affect the mutability of neighboring DNA sequences and modulate the efficiency of homologous recombination. Such mutations do not alter the spectrum of accessible phenotypes, but rather the rate at which new phenotypes will be produced, a process that has long-term but also potentially short-term consequences for cancer emergence.