La duplication de gènes est le processus par lequel un chromosome ou une partie d’ADN est dupliqué, résultant en une copie supplémentaire d’un gène. La duplication génique est également appelée duplication chromosomique ou amplification génique. La duplication, c’est-à-dire doubler, donne deux gènes identiques. Un ou les deux de ces gènes peuvent changer au fil du temps par des mutations pour créer deux nouveaux gènes différents.
L’acide désoxyribonucléique (ADN) est unique à chaque organisme et est le même dans chaque cellule qui le compose. Les gènes sont des sections d’ADN qui déterminent l’hérédité et sont logés dans des sections du corps appelées chromosomes. Cela constitue la constitution génétique de tous les organismes.
La duplication de gènes se produit généralement en raison d’une erreur au cours de la méiose. La méiose ne se produit que dans les cellules qui produisent des cellules sexuelles, telles que le sperme et les ovules chez l’homme. Pendant la méiose, les cellules mères avec deux copies des chromosomes produisent quatre cellules filles qui n’ont chacune qu’une seule copie de chaque chromosome. C’est ainsi que lors de la reproduction, la cellule créée par la fusion du sperme et de l’ovule aura la bonne quantité d’ADN.
Au cours de la méiose, la duplication de gènes est susceptible de se produire lorsque les chromosomes se croisent et qu’une recombinaison se produit. Les brins des chromosomes peuvent se rompre et rejoindre le chromosome opposé, de sorte que l’information génétique est déplacée d’un chromosome à un autre. Si la recombinaison est inégale ou si elle se produit avec des quantités différentes d’ADN, une duplication peut en résulter.
Une autre façon dont la duplication peut se produire est si le chromosome entier est répliqué deux fois. Cette erreur se traduira par l’une des cellules filles ayant une copie supplémentaire du chromosome et tout le matériel génétique supplémentaire. Si cette cellule fusionne avec une autre cellule pendant la reproduction, cela peut ou non donner un zygote viable.
Le dernier moyen par lequel la duplication de gènes peut se produire est la rétrotransposition. Au cours de la rétrotransposition, les séquences d’ADN sont copiées en ARN puis de nouveau en ADN au lieu d’être traduites en protéines. Cela se traduit par la présence de copies supplémentaires de cet ADN dans la cellule, qui peuvent rejoindre les chromosomes déjà présents. Tous les gènes trouvés le long de ces séquences d’ADN auront été dupliqués dans le processus.
Lorsque la duplication de gènes se produit, une copie de l’original est créée, appelée gène paralogue. Il est possible que les deux ou l’un des gènes mute, mais ce n’est pas toujours le cas. Au cours du processus de mutation ou de changement, les gènes peuvent acquérir des fonctions différentes de celles du gène d’origine.
Le gène d’origine peut également muter, formant deux gènes différents du gène d’origine avant la duplication. La duplication de gènes est considérée comme une force motrice dans l’émergence de nouveaux gènes et donc des changements dans les processus biologiques normaux. Les processus de mutation et de duplication des gènes jouent tous deux un rôle clé dans l’évolution.