Les myosines

Des protéines homologues
Un outil phylogénétique

L'analyse des électrophorégrammes montre que la chaîne lourde de la myosine extraite de muscles squelettiques de différents poissons et celle extraite du psoas de lapin migrent pratiquement de la même façon. Chez ces vertébrés, la masse de la molécule est donc pratiquement la même, on peut logiquement supposer que sa structure primaire reste également à peu près la même.
Pour affiner la comparaison, il est possible de récupérer ( banque de données NCBI) des séquences (ou parties de séquences) de myosine et de les traiter à l'aide du logiciel Phylogène.
Le travail sur les séquences débouche sur l'établissement d'une phylogénie simple.
Alignement des séquences
La comparaison porte ici sur une séquence de 700 résidus ac.aminés de la chaîne lourde (extrémité de la queue, partie C terminale) de la molécule de myosine de muscle squelettique de truite, de saumon, de thon, de carpe, de lapin et d'un invertébré (Argopecten ou pétoncle qui ressemble à la coquille St Jacques).
L'alignement confirme ce que suggérait l'électrophorèse: les séquences concernant la chaîne lourde de la myosine musculaire des vertébrés sont très proches les unes des autres, avec un grand nombre d'ac. aminés identiques, à la même place relative. Ces séquences ont également beaucoup d'ac.aminés en commun avec celle de la myosine du pétoncle, en particulier, de nombreuses petites "séries" d'ac.aminés sont conservées.
Pour expliquer ces similitudes au niveau de la protéine, il faut envisager que le gène qui code la chaîne lourde de la myosine musculaire chez chacun des vertébrés étudiés mais aussi chez le pétoncle, présente une séquence avec beaucoup de nucléotides conservés. On considére que les gènes en question sont issus d'un gène ancestral commun présent chez un ancêtre commun (hypothétique) à toutes les espèces concernées.
Il s'agit de gènes homologues et les molécules de myosine qu'ils codent sont des protéines homologues.
Matrice des distances
L'alignement des séquences permet de construire la matrice des distances en % de différences.

La très forte homologie constatée entre les chaînes lourdes de myosine de truite et de saumon (2,16 % de différences) est interprétée en considérant que les 2 taxons partagent un ancêtre commun qui possédait un gène codant une chaîne lourde de myosine dont 98% des ac.aminés se retrouvent conservés à la fois dans celle de la truite et dans celle du saumon. Les différences (17 ac.aminés au total sur 700) sont apparues depuis l'émergence des 2 rameaux à partir de l'ancêtre commun suite à des mutations survenues (et conservées) dans le gène.
Le même raisonnement appliqué aux taxons truite et lapin (25,9 % de différences) par exemple, conduit à envisager, pour eux, un gène ancestral commun présent chez un ancêtre commun beaucoup plus ancien. Ainsi, la matrice des distances constitue un outil qui permet de construire un arbre phylogénétique en appliquant le principe suivant : le dernier ancêtre commun à 2 espèces est d'autant plus récent que le % de différences est faible.

Arbre phylogénétique

Une exploitation classique et critique de l'arbre peut être proposée aux élèves, intégrant éventuellement quelques données paléontologiques. Elle doit servir à introduire de nouvelles problématiques concernant par exemple l'évolution de l'actine musculaire, les mécanismes de l'évolution moléculaire...