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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.

Fred GageUne 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.

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