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Article.
Fred
Gage.
Gènes "sauteurs" au sein des neurones humains.
par
Jean-Paul Baquiast 18/08/2009
Dans les brèves d'actualité de ce numéro
(http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2009/98/actualite.htm#actu1),
nous avions relaté la découverte d'une
équipe de biologistes québécois selon
laquelle il apparaît que dans certains organismes,
notamment chez les humains, toutes les cellules du corps
n'ont pas nécessairement le même ADN,
contrairement à ce qu'avait laissé croire
jusqu'à présent l'habitude d'utiliser
les cellules sanguines pour déterminer les génomes
des cellules des patients. Nous avions indiqué que
cette découverte apporte selon nous un argument de
poids à la théorie de l'ontophylogenèse
présentée par Jean-Jacques Kupiec et plusieurs
fois mentionnée dans notre revue. Selon l'hypothèse
de l'expression stochastique des gènes dite aussi
du darwinisme cellulaire, l'expression finale des gènes
dépend de façon probabiliste des interactions
aléatoires des cellules avec leur environnement.
Ici, l'environnement serait, soit l'organisme tout entier
avec lequel chaque organe interagit, soit le milieu extérieur
avec lequel l'organisme entier ou certains de ses organes
interagissent. De ces interactions différentes découlent
des ADN adaptés aux situations différentes
et ne présentant dont pas rigoureusement la même
organisation.
Une
découverte allant dans le même sens mais autrement
plus intéressante vient d'être faite par une
équipe du Salk Institute for Biological Studies dirigée
par le Pr. Fred Gage (photo), spécialiste des
maladies neurodégénératives associées
à l'âge: les neurones du cerveau humain présenteraient
une surprenante diversité dans la composition de leurs
génomes. Ceci permettrait peut-être d'expliquer
aussi bien les performances du cerveau que certains troubles
neurologiques.
L'équipe a observé la présence
dans les cellules du cerveau humain d'un nombre inattendu
d'éléments mobiles constitué
de fragments d'ADN qui insèrent apparemment
au hasard des copies d'eux-mêmes à l'intérieur
du génome sur le mode du « copier-coller ».
Ce mécanisme pourrait être responsable de la
diversité cérébrale qui rend chaque
personne unique. Le cerveau comprend 100 milliards de neurones
reliés par 100 trillions de synapses. L'insertion
des éléments mobiles d'ADN pourrait
rendre chacun des neurones individuels légèrement
différents des autres.
Les seules cellules du corps humain connues jusqu'ici
pour leur aptitude à remodeler leurs génomes
sont celles du système immunitaire. Dans ces cellules,
les gènes responsables de la production des anticorps
sont constamment « rebattus », comme des cartes
à jouer, afin de diversifier les anticorps et leur
permettre de reconnaître un nombre théoriquement
infini d'antigènes distincts.
Dans un travail précédent, Fred Gage avait
déjà montré que des fragments mobiles
d'ADN, qu'il avait nommé LINE-1, intervenaient
au hasard pour ajouter des copies d'eux-mêmes
dans les génomes des neurones de la souris, selon
un processus qui avait été nommé le
« saut » (jumping). Ces mêmes
processus avaient déjà été identifiés
dans les organismes primitifs, plantes ou levures, où
ils jouent un rôle important. Mais chez les mammifères
et a fortiori chez les humains, ces gènes «
sauteurs » étaient jusqu'à présent
considérés comme des héritages du passé,
n'ayant pas de rôle précis. Ils constituent
cependant 50% environ du génome, ce qui jette un
doute sur leur inutilité supposée.
Pour
éclaircir le rôle de ces gènes sauteurs
dans le cerveau de la souris comme dans celui de l'homme,
l'équipe du Salk Institute procéda d'abord
à des expériences in vitro. Celles-ci montrèrent
que le phénomène affectait bien les neurones
humains isolés. Mais il fallait savoir s'il
en était de même au sein des neurones d'une
personne vivante. C'est en effet au niveau des neurones
que les gènes pourraient changer rapidement de configuration
sans entraîner de conséquences nuisibles, contrairement
à ce qui se passerait s'ils se transformaient
dans les cellules d'organismes dont le fonctionnement
doit être stable, comme les reins ou le cœur.
L'équipe eut la surprise de constater, sur
une centaine d'échantillons de tissus corporels
humains, que les tissus du cerveau pouvaient comporter,
comme indiqué ci-dessus, plus de 100 copies différentes
de cellules, contrairement aux autres tissus. Cela était
la preuve que les sauts d'ADN se produisaient bien
dans les neurones et que par conséquent ceux-ci disposaient
de génomes différents de ceux des autres cellules
du corps et différents de neurones à neurones.
Il en résulte que ces sauts d'éléments
mobiles peuvent considérablement diversifier le mode
d'évolution du cerveau, puisqu'ils introduisent
un facteur de mutation aléatoire autrement plus puissant
que celui découlant du processus normal de division
cellulaire, qui se fait à l'identique sauf
éventuelles erreurs typographiques. Resterait évidemment
à montrer, sur des exemples précis, comment
la présence de neurones légèrement
différents les uns des autres améliorerait
les performances adaptatives globales des tissus cérébraux
observés 1). Ceci d'autant plus
que les neurones, en principe, ne se renouvellent pas, au
rythme tout au moins des autres cellules du corps.
Quoi qu'il en soit de ce dernier point, le mécanisme
décrit par l'équipe du Salk Institute nous parait
cadrer parfaitement avec les principes de l'ontophylogenèse
tels qu'appliqués au cerveau et à la possibilité
qu'il a de faire face rapidement aux changements du milieu.
Le cerveau d'un individu humain possède une durée
de vie d'environ 80 ans, au cours desquels il doit faire face
à des sollicitations permanentes, tenant notamment
à la richesse des échanges "culturels"
auxquels l'individu participe. Pour cela, les neurones doivent
se renouveler et se diversifier en permanence. Seul un processus
d'expression stochastique de leurs gènes permet cette
adaptation. Ce processus ne se retrouve pas dans les autres
cellules du corps pour lesquelles, comme nous l'avons indiqué,
il serait fonctionnellement dangereux.
Les nombreuses « micromutations » se produisant
au hasard dans les génomes des neurones du fait des
sauts de fragments d'ADN qui s'y déroulent
se trouvent en compétition darwinienne les unes avec
les autres. C'est la sélection par les contraintes
du milieu au sein duquel opère le cerveau (l'hétérosélection
selon le mot de Jean-Jacques Kupiec) qui garantit au mieux
l'adéquation anatomique et fonctionnelle globale
de chacun des cerveaux individuels aux contraintes s'imposant
à lui.
Fred Gage considère qu'à l'inverse
c'est un dérèglement de ce mécanisme
de sauts d'éléments d'ADN qui
pourrait induire des désordres neurologiques. Ceux-ci
pourraient peut-être être soignés par
un rétablissement dudit mécanisme.
Pour ce qui concerne les questions que peut poser la rapidité
d'adaptation (épigénétique) des
humains à l'évolution encore plus rapide
des technologies au sein de ce que nous appelons sur ce
site des systèmes anthropotechniques, nous pourrions
considérer que les découvertes récentes
de l'équipe du Salk Institute, si elles étaient
confirmées, apporteraient de nouveaux éléments
de réponse. Ces réponses seraient d'autant
plus importantes qu'elles concernent l'anatomie
et le fonctionnement du cerveau. Celui-ci, comme nul n'en
ignore, est responsable des capacités cognitives
plus ou moins développées des individus qui
interagissent, à tous niveaux, avec ces technologies.
Ce pourraient être les mutations spontanées
(changements) de ces dernières, depuis le lointain
âge de pierre, qui ont obligé les cerveaux
des humains à s'adapter à elles, plutôt
que le contraire: les mutations des cerveaux entraînant
des changements technologiques.
On
pourrait comparer, toutes choses égales d'ailleurs,
le cerveau humain au système immunitaire. Celui-ci
a du s'adapter pour produire rapidement des anticorps face
à l'invasion permanente d'antigènes constamment
renouvelés. Parallèlement, les modules d'information
ou "mèmes" générés au
hasard, à l'extérieur de l'individu humain,
par l'évolution incessante des technologies et des
cultures technologiques, ne pourraient être "traités"
que par des neurones ou circuits neuronaux capables d'une
ré-adaptation immédiate. Cette contrainte, évidemment,
ne pèse pas sur les cerveaux d'animaux tels que la
souris, étudiée par Fred Gage. Ceux-ci ne risquent
pas d'être "débordés" par les
effets en retour des créations culturelles de l'espèce,
aussi complexes puissent-elles paraître.
Note
(1) Les éléments
de réponse à cette question ne devraient pas
manquer. Voir par exemple l'article "Traffic jam
in brain causes schizophrenia symptoms" publié
également par PhysOrg.
http://www.physorg.com/news169150751.html
Une étude de la Northwestern University Feinberg School
of Medicine montre que l'absence d'une protéine (kalirin)
favorisant la prolifération des dendrites peut provoquer
des formes de schizophrénie chez la souris. Il pourrait
en être de même chez l'homme. On pourrait penser,
dans cet esprit, que la juxtaposition de neurones légèrement
différents les uns des autres, favoriserait l'établissement
de connexions dendritiques et synaptiques dont bénéficierait
l'intelligence globale caractérisant le tissu nerveux
concerné.
Pour
en savoir plus
Article
de Physorg.com. " 'Jumping genes' create diversity
in human brain cells".
http://www.physorg.com/news168697506.html
NB: Nous avons adapté les informations fournies par
cet article, en les insérant dans des considérations
qui nous sont propres.
