Article.
Du génome du singe
au génome humain
par Jean-Paul Baquiast 28/03/2011
Les
généticiens David Kinsgley (photo à
gauche) et Gill Bejerano de Stanford University viennent
d'apporter des données jugées révolutionnaires
concernant la façon dont le génome humain
s'est différencié de celui des autres
animaux, qu'il s'agisse de poissons, de souris ou des
chimpanzés.
On
pensait généralement que, durant les quelques
millions d'années d'évolution au cours
desquelles le génome des hominidés s'était
mis en place, ce génome avait acquis de nouveaux
gènes commandant les traits caractéristiques
de l'espèce humaine. Mais les généticiens
n'avaient pas en général été
capables d'identifier de tels gènes. De la mouche,
de la souris, du chimpanzé à l'homme,
les génomes semblaient extrêmement voisins.
Comment
dans ces conditions comprendre par exemple l'apparition
du gros cerveau caractéristique de l'humain,
comme la disparition d'autres traits apparemment très
utiles pour la survie tels que les poils tactiles de
la face?
Les
chercheurs précités de Stanford ont été
mis sur la voie par les études qu'ils avaient
précédemment menées concernant
le rôle, non des gènes mais des séquences
d'ADN dites de régulation, situées entre
les gènes et qui déterminent les conditions
de leur expression – ou de leur non-expression.
Dans l'étude publiée en janvier 2010 référencée
ci-dessous, ils avaient montré l'importance de
telles séquences de régulation pour la
production de caractères morphologiques généraux
se retrouvant chez des espèces de vertébrés
très différentes (dont des poissons de
la famille des Gasterosteidae dont les nombreuses sous-espèces
comprenant des sortes de truites dites Stickleback (
Gasterosteus aculeatus) sont très répandues
dans le monde.
A partir de ces premières recherches, ils ont
identifié un nombre apparemment considérables
d'exemples (508) montrant que le génome humain
se différenciait de celui des autres espèces
non par l'ajout de nouvelles séquences de régulation
mais par la disparition ou l'inhibition de séquences
actives dans les autres espèces. Autrement, dit,
ce ne fut pas par l'addition de nouveaux gènes
ou nouvelles séquences d'ADN que les hominidés
se sont spécifiés, mais par la soustraction
de gènes et séquences présents
depuis des millions d'années chez les autres
espèces.
Pour
prendre l'exemple de la disparition des poils faciaux
sensoriels, les chercheurs ont montré que c'est
par la perte de la séquence de régulation
induisant la production de tels appendices que les humains
se sont différenciés du singe ou de la
souris. Quant à l'acquisition d'un gros cerveau,
le processus aurait été plus compliqué.
Les humains ont perdu la ou les séquences de
régulation (dénommées GADD45G)
empêchant le développement anarchique de
certaines régions du cerveau dont l'équilibre
morphogénétique général
de l'organisme de ces animaux aurait pu souffrir. Il
s'est trouvé cependant que chez l'homme, sinon
la perte complète, du moins l'atténuation
de l'effet répresseur de cette séquence
a permis le développement rapide et massif des
aires cérébrales responsables de la conscience
réfléchie et du langage.
Ces
hypothèses ouvrent un champ d'expérimentation
nouveau considérable. Il faudra identifier en
détail les conséquences chez l'homme de
la disparition des quelques 500 séquences régulatrices
présentes chez l'animal et disparues ou réprimées
chez l'humain. On pourra aussi, sinon expérimenter
sur le génome humain en réintroduisant
certaines de ces séquences, du moins observer
ce qui se passerait chez telle ou telle espèce
animale si l'on supprimait l'une ou l'autre de ces séquences.
Il pourrait s'agir là d' une façon
originale de procéder à la création
de chimères entre espèces différentes.
La démarche ne manquera pas de soulever des objections
au titre de l'éthique si des éléments
de génomes humains étaient impliqués
dans de tels expériences.
Des
questions plus générales
Mais
les recherches de David Kinsgley et Gill Bejerano posent
d'autres questions qui nous paraissent plus fondamentales.
Elles concernent la logique de l'évolution. Comment
des modifications du génome introduisant la perte
de caractères fonctionnels apparemment utiles
aux espèces et individus en bénéficiant
ont-elles pu se produire et être sélectionnées
au sein de nouvelles lignées - ceci d'ailleurs
en quelques millions d'années seulement?
Dans
le cadre de la théorie darwinienne, il faudrait
admettre nous semble-t-il qu'un grand nombre de mutations
se traduisant par la perte de séquences régulatrices
morphogénétiques plus ou moins vitales
se produisent en permanence. Ne seraient alors retenues
et inscrites dans les génomes que celles correspondant
à la production d'individus mieux adaptés
pour la survie que leurs prédécesseurs.
Dans
cette hypothèse, l'acquisition, par exemple,
de la bipédie il y a quelques millions d'années
par des primates tels que Toumaï aurait ainsi rendu
inutile la production de poils faciaux et rendu au contraire
très utile le développement des aires
cérébrales liées à la cognition.
De ce fait les séquences régulatrices
correspondantes auraient-elles été progressivement
« oubliées » par les lignées
successives d'hominiens. Il en aurait été
de même de toutes les autres séquences
régulatrices disparues. Mais il faudrait dans
ce cas qu'un processus aussi général que
celui prenant la forme de mutations intéressant
l'ensemble des séquences régulatrices
de tous les génomes des vertébrés
puisse être identifié, y compris encore
de nos jours. Or cela ne semble pas être le cas.
Le
phénomène découvert par David Kingsley
et ses collègues pourrait peut-être être
expliqué dans le cadre de la théorie de
l'ontophylogenèse proposée par Jean-Jacques
Kupiec (On désigne par ontogenèse la genèse
de l'individu, la phylogenèse désignant
celle de l'espèce). Il s'agirait d'une application
spectaculaire du principe de (quasi) néo-lamarckisme
envisagé par ce chercheur, se traduisant par
des modifications du génome d'une « espèce »
donnée résultant d'interactions avec le
milieu modifiant des individus appartenant à
cette « espèce ».
Prenant l'exemple de primates tels que Toumaï supposés
avoir acquis, vers – 7 millions d'années,
l'aptitude à la bipédie. On peut concevoir
que la station debout, apparue à la suite d'une
série de hasards favorables, ait entrainé
une pression sélective poussant à la disparition
des poils sensoriels de visage et d'autres caractères
devenus inutiles. Dans le même temps, l'usage
accru des aires cérébrales liées
à la vision et à la compréhension
du terrain aurait poussé, chez les individus
eux-mêmes, à l'augmentation du volume occupé
par ces aires. Des mécanismes classiques de sélection
darwinienne auraient alors conduit à l'apparition
d'individus réorganisés autour de ces
nouvelles fonctionnalités. Ces individus seraient
entrés en compétition darwinienne avec
d'autres individus n'ayant pas été soumis
aux mêmes pression sélective. La compétition
entre ceux-ci et des individus n'ayant plus usage des
protéines résultant de l'action des gènes
de régulation pourrait avoir conduit d'une génération
à l'autre, par non-utilisation, à la disparition
de ces gènes ou à leur mise en sommeil.
Quoiqu'il
en soit, il est évident qu'aux yeux des tenants
du finalisme, dont nous ne faisons évidemment
pas partie, l'explication serait beaucoup plus simple.
Pour aboutir à l'être imberbe et intelligent
que nous sommes, il aurait suffi à un grand architecte
de gommer non seulement les gènes mais les séquences
génétiques régulatrices empêchant
l'humain de se dégager de l'animalité.
Note
L'image en exergue est empruntée à Nature.
Elle est censée illustrer un phénomène
qui a beaucoup fait gloser dans les commentaires apportés
aux article de Kingsey et al., Nous avons préféré
ne pas les aborder pour ne pas donner à ceux
de nos lecteurs portés sur la gauloiserie l'occasion
de plaisanteries faciles, loin de notre volonté
d'austérité. Il s'agit de la perte par
le pénis humain d'épines caractérisant
les organes d'animaux aussi divers que la souris et
le chimpanzé. Il est vrai que les technologies
de l'artificiel y ont depuis remédié,
en inventant (autant que nous sachions) le préservatif
à épines. Il s'agit d'une toute petite
manifestation de ce que nous avons nommé par
ailleurs des systèmes anthopotechniques.
Pour
en savoir plus
Zoe
Corbyn http://www.nature.com/news/2011/110309/full/news.2011.148.html
Article
dans Nature (accès payant) http://www.nature.com/nature/journal/v471/n7337/full/nature09774.html
Précédentes
recherches des auteurs concernant les gènes de
régulation (janvier 2010) http://www.hhmi.org/research/investigators/kingsley.html
The
Kingsey Lab http://kingsley.stanford.edu/
Sur
l'ontophylogenèse de Jean-Jacques Kupiec, voir
http://www.automatesintelligents.com/interviews/2009/kupiec.html
PS
au 30/03/2011
Georges Chapouthier, biologiste
et philosophe, nous écrit:
" Pourquoi pas? Beaucoup
de mécanismes biologiques agissent par dérépression.
Ceci dit, ces travaux me renvoient à la vieille
thèse de la juvénilité (la néoténie)
du singe nu avec un puissant cerveau. Un cerveau adaptable
à souhait, beaucoup plus que celui de nos cousins,
parce que juvénile. Selon cette thèse,
développée par Bolk, Desmond Morris et
quelques autres, l'humain serait un juvénile
en retrait par rapport aux déterminations beaucoup
plus rigides de ses cousins et de ses ancêtres
primates. En ce sens la perte des fragments génétiques
de régulation pourrait être une version
moléculaire de cette thèse et aller dans
le sens d'un humain moins déterminé génétiquement
et donc davantage déterminé épigénétiquement."
Automates
Intelligents s'enrichit du