Les Demodex : un proxy pour « Out of Africa »

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En août 2014, je relatais sur un ton un peu humoristique la généalogie des ces petits acariens qui colonisent notre corps, les Demodex. Cette fois-ci l’objet de ce billet est non plus de décrire l’histoire de ces bestioles microscopiques mais ce que l’étude de leurs gènes révèle pour préciser les mouvements des populations humaines. Ça peut paraître un peu tiré par les cheveux, sans faire de jeu de mots puisque ces parasites vivent surtout dans les glandes sébacées associées au follicules pileux, mais le mode de transmission d’homme à homme et la durée de vie du parasite, une quinzaine de jours, font qu’on peut suivre de génération en génération (humaine) l’identité des Demodex par analyse de leur ADN mitochondrial et reconstituer les mouvements passés des populations. Cette approche n’est pas possible avec les bactéries car elles se divisent trop rapidement alors que les Demodex se multiplient 1000 fois plus lentement.

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L’étude réalisée sous la direction du Docteur Michelle Trautwein du Centre de Génomique Comparative de l’Académie des Sciences Californienne à San Francisco a révélé toutes sortes de surprises. Par exemple, les Afro-Américains, entendez les Noirs-Américains, ont gardé des Demodex d’origine africaine pendant plusieurs générations … Deux-cent-quarante souches de Demodex prélevées sur 70 personnes d’origines ancestrales différentes ont été étudiées et ce travail a permis de mettre en évidence quatre familles de Demodex folliculorum. Il s’agit dans l’ordre phylogénétique des Demodex d’origine africaine (A), les « plus anciens », dont descendent ceux d’origine asiatique (B) et ceux originaires d’Amérique Latine (C) et enfin les Demodex d’origine européenne (D). Il s’agit de 4 branches distinctes qu’on appelle clades descendant toutes du même ancêtre. Les résultats de cette étude confirment donc l’hypothèse « Out of Africa » de l’origine de l’homme et les mouvements de populations au cours des millénaires :

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Cette étude est intéressante car le parasite se transmet de génération en génération par la mère à son enfant et entre congénères. Cependant l’illustration ci-dessous montre clairement qu’il y a coexistence des différents clades de Demodex :

Il faut considérer qu’entre 1500 et 1866 un nombre considérable d’Africains (esclaves) furent établis en Amérique Centrale et du Sud, dix fois plus qu’en Amérique du Nord. C’est la raison pour laquelle on y retrouve majoritairement les Demodex d’origine africaine. D’autre part, la population de Demodex est stable au cours de nombreuses générations humaines, une sorte d’empreinte génétique parasitaire spécifique de chacun d’entre nous que nous transmettons à nos petits-enfants et arrière-petits-enfants depuis peut-être des millénaires … Ce parasite presque anodin a permis de vérifier, on pourrait dire humblement, que les mélanges de populations humaines furent constants et eurent pour conséquence une coexistence chez un individu donné de plusieurs sous-familles distinctes qu’on appelle des haplotypes dans le langage des généticiens. Par exemple la dispersion en Amérique du Sud des clades d’origine africaine (en brun) a introduit une coexistence avec les clades d’origine européenne (en bleu) tout simplement à la suite de métissages ou de simples contacts cutanés. Inversement chez les sujets de descendance asiatique on retrouve majoritairement la présence de clades de Demodex d’origine européenne et là encore cette mixité s’explique par la présence d’Européens en Asie depuis le XVIIe siècle.

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L’étude a été essentiellement conduite sur des sujets résidant aux USA mais d’origines diverses. Les mélanges étaient donc prévisibles. Il reste que cette étude très documentée confirme quel fut dans le passé le peuplement de l’ensemble de la planète par l’homme originaire d’Afrique. Comme quoi on a souvent besoin d’un plus petit que soi pour trouver une explication à notre origine …

https://jacqueshenry.wordpress.com/2014/08/31/et-si-on-parlait-des-demodex-une-nouvelle-marque-de-pret-a-porter-non-un-parasite-commun-pourtant-inconnu/

 Photo : Power & Syred, Source et illustrations : www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1512609112

Une autre horloge biologique : le virus de l’herpès

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Le virus de l’herpès par lequel nous sommes tous infectés parfois depuis notre naissance est une autre horloge biologique. J’ai exposé il y a deux jours l’horloge des télomères et des méthylations de l’ADN, le virus de l’herpès constitue une autre horloge qui permet de dater la divergence des souches du virus les unes par rapport aux autres. Comme d’habitude, il faut tenter d’expliquer simplement un résultat scientifique complexe. Le virus de l’herpès constitue une famille divisée en deux groupes principaux l’HSV-1, celui des boutons de fièvre et des kératites oculaires et l’HSV-2, l’herpès qui sévit au niveau des organes génitaux. Ce virus a tendance à devenir silencieux dans les terminaisons nerveuses puis réapparaître pour des raisons inconnues et provoquer des démangeaisons ou des boutons de fièvre autour de la bouche et parfois à l’intérieur de la bouche. Dans de très rares cas ce virus peut provoquer une encéphalite. L’ADN du virus de type 1 est constitué de 152000 bases et code pour une quarantaine de protéines, certaines étant des protéines de structure et d’autres des enzymes spécifiques du virus. Il y a de par le monde des centaines de souches différentes et le séquençage ultra-rapide et automatisé de l’ADN a permis de construire un arbre « généalogique » du virus de type 1, en biologie on parle d’arbre phylogénétique. Outre le fait que ce type d’étude aide à comprendre pourquoi certaines souches sont plus virulentes que d’autres, on s’est aperçu qu’en réalité l’ADN de ce virus était remarquablement stable et présentait des substitutions de bases (de l’ADN) avec une fréquence très faible, précisément de 0,138 chances sur un million par site de substitution et par an. Si on considère donc la taille de l’ADN (152000 bases) on peut en déduire très précisément quand une souche a divergé d’une autre souche. On parle alors de « distance » génétique entre les souches. Trente et une différentes séquences d’ADN du virus de type 1 disponibles au public sur le site du National Institute of Health (NCBI) ont été analysée afin de déterminer cette distance génétique entre elles ( http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0076267#pone.0076267.s002 ) et connaissant la localisation géographique des prélèvements des virus, en Grande-Bretagne, aux USA, au Kenya, en Chine, en Corée du Sud ou encore au Japon, les biologistes qui se sont livré à cette intéressante investigation ont pu en quelque sorte remonter le temps. En premier lieu les types 1 et 2 ont divergé il y a environ 2 millions d’années, 2184000 ans plus précisément. Les diverses souches de virus de type 1 ont pu être regroupées en 7 familles phylogénétiques (clades) différentes, l’une comprenant l’Europe et l’Amérique du Nord, une autre regroupant des souches isolées en Asie du Sud-Est et une souche d’Amérique du Nord, et quatre clades de souches isolées au Kenya. Il en ressort que les souches de type 1 ont commencé à se répandre il y a précisément 50300 ans et les souches eurasiennes il y a 32800 ans et une souche nord-américaine a divergé des souches d’Asie du Sud-Est il y a 15760 ans. Il est alors très facile de rapprocher ces données strictement phylogénétiques issues d’une analyse fine des mutations ponctuelles de l’ADN du virus d’autres évènements parfaitement datés par des fossiles avec des techniques de datation complètement différentes essentiellement basées sur des analyses isotopiques. Deux millions d’années c’est l’apparition du genre Homo, soixante mille ans c’est l’homme « Out of Africa », pas le film mais le moment approximatif où l’homme a commencé à quitter l’Afrique pour conquérir la planète entière, entre 20 et 40 milliers d’années avant notre ère, l’homme apparaît en Asie du Sud-Est et entre 12 et 20000 an avant notre ère l’arrivée de l’homme en Amérique du Nord après avoir traversé probablement à pied le détroit de Behring ou le Pacifique Nord sur un radeau depuis l’Asie. Troublante exactitude ! Mais aussi incroyable confirmation de l’hypothèse maintenant admise de l’origine de l’homme en Afrique de l’Est et sa migration sur l’ensemble de la planète à partir de l’analyse d’un virus qu’on transporte avec nous depuis la nuit des temps, depuis que nous avons commencé à nous différencier du singe à partir de notre ancêtre commun. A n’en pas douter les analyses fines d’ADN réservent encore des surprises. Le séquençage haute rapidité de l’ADN et des ARN messagers constitue à mon humble avis la plus grande avancée de la biologie moderne avec naturellement l’aide de puissants ordinateurs pour interpréter les résultats qui sont tous dans le domaine public tant pour ce type d’étude que pour élucider les causes de maladies comme le cancer ou encore la disparition des abeilles …