L’évolution humaine, un long parcours parfois semé d’embuches

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Le génome humain, comme d’ailleurs celui des autres êtres vivants possédant un noyau, on dit les eucaryotes, se caractérise par deux processus essentiels entrainant une variabilité génétique qui fait que nous avons évolué et sommes devenus différents du lointain ancêtre que nous partageons avec les grands singes et aussi que nous sommes tous différents les uns des autres : les SNPs ou polymorphismes apparaissant à la suite de la modification d’une seule base de l’ADN (Single Nucleotide Polymorphism) et les CNVs (Copy Number Variant) qui concernent le nombre de copies d’un gène. Un gène peut en effet être dupliqué ou éventuellement disparaître. Il s’agit alors d’une délétion qui peut être létale et ne sera donc pas transmise à la descendance. Avec l’apparition des machines de séquençage de l’ADN ultrarapide et de moins en moins coûteux et l’utilisation d’ordinateurs puissants pour analyser ces séquences on s’est rendu compte que les CNVs jouaient un rôle certainement plus important que les SNPs dans la variabilité des populations humaines. Les récents travaux qui ont permis de séquencer des génomes entiers de nos ancêtres éloignés ont permis de mettre en évidence cette importance des CNVs pour trouver une explication dans cette variabilité des populations humaines qu’on appelle d’ailleurs à tort des races.

Je profite de cette occasion pour préciser qu’il n’existe pas de races humaines mais seulement une espèce humaine avec des caractères phénotypiques différents selon les régions du globe. Utiliser le mot race est donc purement politique voire idéologique quand on parle des Bantous, des Peuls ou des Iroquois. Nous sommes tous des Homo sapiens sapiens … et nous devrions tous être frères et nous respecter les uns les autres.

Une étude récente pilotée par le Docteur Evan Eichler du Howard Hugues Medical Center de l’Université de Washington à Seattle a réuni les données relatives à l’ADN de 236 individus représentant 125 populations humaines différentes et 5 anciens ADNs, Neandertal, Denisovan et trois autres spécimens anciens. L’étude minutieuse des fréquences de duplication de gènes indique que 7 % de la totalité du génome est concernée par des CNVs alors que la variabilité induite par les SNPs ne représente que 1,1 % du génome. Les délétions non létales représentent 2,2 % et les duplications 4,4 % des CNVs. Pour affiner l’étude, seules les CNVs bis-alléliques ont été prises en compte. Je sens venir chez mes lecteurs un découragement devant la technicité de cette prose mais il faut rappeler que nous possédons deux fois 23 chromosomes et donc il existe deux copies de tous les gènes présents qu’on appelle allèles.

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Cette étude a mis en évidence la présence de CNVs provenant des Denisovan chez les Papous de Bornéo et de l’archipel de Bougainville qui se situe au sud-est de Bornéo et au nord des îles Salomon. Cette introduction d’une CNV caractéristique est apparue il y a 170000 ans chez les Denisovan et elle n’a été retrouvée par la suite que chez les Papous sur le chromosome 16 et non chez les aborigènes d’Australie, par exemple. De plus elle constitue la plus importante présence de gènes archaïques dans une population humaine moderne et elle a été incorporée (on dit introgression) chez les Papous il y aurait environ 40000 ans. Il faut noter qu’aucune duplication d’origine néanderthalienne n’a pu être identifiée et qu’enfin les CNVs des populations africaines ne diffèrent pas des autres populations en termes de duplication de gènes.

Quant aux CNVs relatives à des délétions, ce sont toujours des évènements ponctuels provenant probablement d’un seul individu et transmis à la descendance quand celles-ci sont non létales. Les populations non africaines montrent une plus grande fréquence de SNVs de délétion car ces populations ont été soumises à des évènements successifs de pression de sélection génétique au cours du temps. Sur cette base il a pu être mis en évidence un isolement génétique des populations océaniennes Papous-Bougainville mais également des populations amérindiennes. La grande variabilité génétique des populations africaines réside dans le fait qu’elles sont toujours restées en contact durant l’évolution. Enfin les CNVs introduisant des duplications favorisent l’adaptabilité des personnes lorsque celles-ci sont soumises à une pression de sélection constante. Ce fut le cas des Denisovan qui divergèrent des autres non-africains il y a 440000 ans. Les Denisovan et les Néanderthaliens divergèrent il y a environ 700000 ans. Il est intéressant de rappeler ici que la deuxième vague « out of Africa » se situe justement aux alentours de 450000 ans avant notre ère et que la divergence entre humains et grands singes remonte avant 3 millions d’années.

Certaines CNVs ont été associées avec une adaptation positive ou au contraire négative à l’environnement. Par exemple une CNV sur le chromosome 16 concernant une haptoglobine et présente uniquement dans les populations africaines est associée à une résistance à la maladie du sommeil, alors qu’une CNV sur le chromosome 3 concernant une transférine provoque une sensibilité à une fièvre hémorragique provoquée par un arenavirus et est présente uniquement chez les Amérindiens.

L’évolution humaine est loin d’être terminée et Charles Darwin, encore vivant, serait émerveillé par cette étude. L’être humain a mis au point plusieurs stratégies pour s’adapter génétiquement à son environnement et les CNVs semblent compter parmi les plus puissantes.

Source : Science, 6 août 2015, 10.1126/science.aab3761 , illustrations tirées de l’article de Science aimablement communiqué par le Docteur Evan Eichler et AAAS News.

Vivax et Duffy, l’entente pas très cordiale …

Je me souviens de ce que me racontait un vieux médecin australien qui avait sévi durant toute sa carrière dans des pays peu hospitaliers comme la Papouasie-Nouvelle-Guinée ou encore les Iles Salomon, des contrées infestées de moustiques, de serpents, de scolopendres et de toutes sortes d’insectes dénués de tout respect pour les primates quels qu’ils soient dont nous faisons partie. Pour ce vieil ami, parce qu’il était devenu un ami, j’étais pour lui en quelque sorte une exception à Port-Vila puisque je comprenais ce qu’il me racontait, j’étais aussi une exception après lui avoir décrit tout ce que mon organisme avait enduré. D’abord les séances d’extraction d’épines dans les pieds quand j’étais enfant. Nous marchions pieds nus et le soir, après une douche sommaire plus froide que tiède, notre mère inspectait nos pieds, ceux de mes sœurs et les miens, et extirpait avec une fine pince les épines de la veille, celles du jour n’ayant pas encore assez mûri, en d’autres termes leur extraction était facilitée par une petite infection.

C’est ainsi que dès ma plus tendre enfance mon organisme fut accoutumé à résister au moindre petit bobo. Puis vint l’adolescence, après les maladies variées qu’on contracte dans l’enfance, et la pension dans une institution au dessus de tout soupçon, sauf que les curés avaient par charité admis un élève dans ma classe dont les parents étaient notoirement tuberculeux, et peut-être alcooliques mais l’histoire ne le dit pas. Comme six autres de mes camarades, nous nous retrouvèrent dans un sanatorium, les poumons ravagés par le vilain bacille, subissant toutes sortes de traitements dont des administrations massives de streptomycine qui était supposée, à l’époque, rendre sourd, sans parler des fortes doses de rayons X auxquelles nous étions soumis au moins une fois par semaine afin de surveiller la progression ou la stabilisation de notre mal. Depuis cette époque j’en ai toujours voulu aux curés qui, en dehors de leur supposée charité, étaient aussi penchés sur la rondeur fessière des jeunes pensionnaires, tout pédophiles qu’ils étaient, bandant sous leur soutane chaque fois qu’on se hasardait pour leur demander une précision sur le devoir de mathématique qu’on devait rendre le lendemain. Puis vint la vie adulte et ses vicissitudes variées. Je ne sais pas comment j’ai attrapé deux hépatites, A et B, je ne sais pas non plus comment je me suis retrouvé positif pour l’hépatite C. Quand je décrivais mon pedigree à ce vieil australien il semblait de plus en plus intéressé. J’avais aussi souffert d’une grave crise de dengue à la suite d’un séjour aux Iles Marquises et après avoir été complètement abattu par une dysenterie due à une amibe plutôt bénigne au Vanuatu, le coup de grâce fut la malaria.

J’ai relaté dans un billet il y a quelques semaines que mon « ami vivax » me tenait toujours compagnie …

Ce vieux médecin ne put que constater que j’avais échappé à tellement d’infections et autres maladies que j’étais blindé mais que j’avais la malchance d’être un Duffy.

Je crus que cet ami médecin m’insultait en me disant que j’étais un Duffy, puisque nous les Français avions l’habitude de traiter les Australiens d’Aussies ou encore de « Poken ». En réalité un Duffy est une personne qui est sensible au Plasmodium vivax, ce que je découvris quand il précisa son propos. Le qualificatif de Poken est un terme du bislama qui signifie en réalité english spoken, cette précision est utile pour une bonne compréhension et le bislama est la langue vernaculaire de tous les pays papous depuis la Papouasie-Nouvelle-Guinée jusqu’au Vanuatu.

Le terme Duffy semble vaguement rappeler le fait qu’il s’agit d’une glycoprotéine Fy, une hémagglutinine présente à la surface des globules rouges mais en réalité ce terme provient du nom d’un patient hémophile multi-transfusé chez lequel il fut découvert et il s’agit aussi du premier antigène des groupes sanguins qui fut caractérisé au milieu des années 1950. Cette glycoprotéine située à la surface des globules rouges se trouve être le point d’attache du Plasmodium vivax et le gène codant pour elle est localisé sur le bras long du chromosome 1. Si on n’exprime pas cette protéine on est alors insensible au vivax et c’est le cas pour pratiquement 100 % des Africains à la peau noire. Je fais cette précision pour ne pas être taxé de racisme, d’autant plus que mon discours est strictement scientifique, ce n’est qu’une constatation comme d’ailleurs la couleur de peau des papous tout aussi sombre que celle des Africains. Le Duffy a permis d’identifier de par le monde pourquoi certaines peuplades étaient porteurs sains du Plasmodium vivax à la suite d’études génétiques complexes qui ont montré que la présence d’allèles différents était liée à cette résistance. Sans entrer dans les détails compliqués ni de la génétique ni de la biologie moléculaire, il faut en quelques mots préciser que dans les régions du globe où cet antigène n’est pas exprimé la malaria due au vivax n’existe pas même s’il existe des porteurs sains, et c’est tant mieux.

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Mais cette conclusion est hâtive car on vient de montrer que cette saleté de parasite est arrivé à s’adapter non seulement aux drogues qui ont été couramment utilisées pour le combattre comme des dérivés de la quinine mais qu’il est maintenant capable de détourner l’absence de l’antigène Duffy en dupliquant un gène présent chez d’autres sous-types de Plasmodium. Duffy ou pas Duffy, le vivax est devenu potentiellement capable maintenant d’infecter quelque deux milliard et demi de personnes dans le monde qui se trouvaient pourtant génétiquement protégées car n’exprimant pas l’antigène, en d’autres termes la serrure se trouvant à la surface des globules rouges dans laquelle le Plasmodium enfonce la clé qui lui permet de pénétrer à l’intérieur et de se multiplier. Le parasite a trouvé d’autres clés pour entrer dans les globules rouges ! La mutation est apparue à Madagascar et se répand très rapidement puisqu’on vient de la retrouver au Cambodge, au Soudan, au Brésil, en Mauritanie et même en Corée du Nord et c’est un phénomène récent puisqu’elle était encore inconnue en 2008. Si le parasite arrive à entrer en Afrique orientale ou pratiquement 100 % de la population n’exprime pas l’antigène Duffy, alors ce serait une catastrophe sanitaire. Comme il est quasiment impossible de cultiver le vivax en laboratoire, les chances d’arriver à mettre au point un vaccin ou une médication nouvelle permettant de le combattre sont très minces. Longue vie à mon ami vivax …

Source : Case Western University