L'héritage de l'information biologique : limites de transmission

La deuxième unité du cours était axée sur la propagation évolutionniste de l’information, comme vue à travers le modèle classique de Manfred Eigen, dans lequel les séquences se reproduisent avec erreurs dans le cadre d’un réacteur à flux. Le modèle donne naissance à un système d’équations différentielles décrivant l’abondance des séquences en fonction du temps, de l’attribution de la valeur adaptive (fitness) et du taux d’erreur. La non-linéarité légère peut être transformée et le système résolu avec l’algèbre linéaire standard. La solution stationnaire décrit une distribution de séquences, appelée « quasi-espèces ». Pour certains paysages de la valeur adaptive et modèles d’erreur, on constate qu’une reproduction précise détermine une longueur de séquence maximale au-delà de laquelle l’information représentée par la séquence la plus adaptée ne peut plus être préservée. L’acuité de ce seuil d’erreur dépend de la rugosité du paysage de la valeur adaptive et, pour certains paysages lisses, il n’y a pas de seuil net. Le modèle montre également que la quasi-espèce, comme un tout et non une séquence particulière, est l’unité de sélection. Ce qui compte, c’est la structure du paysage du fitness qui est peuplé par le nuage mutant entourant la séquence la plus apte ; un meilleur environnement peut amener une séquence moins adaptée à dominer une séquence plus adaptée. L’inclusion de réseaux neutres (cours 1) dans le modèle donne un seuil d’erreur phénotypique qui se produit à un taux d’erreur plus élevé que le seuil génotypique : la transmission du génotype peut être perdue sans que cela implique une perte de transmission du phénotype. Mathématiquement, le modèle des quasi-espèces est une version moléculaire du modèle de sélection par mutation de Crow-Kimura en génétique des populations. La différence est que, dans la version moléculaire, la réplication et la mutation sont des processus se produisant conjointement, alors que, dans la version génétique de la population, ils se produisent indépendamment.