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Sélection naturelle : le génome humain sous surveillance

  • Posté le : Lundi 8 Mars 2010
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  • par : L. Salters

Une équipe du CNRS vient de mettre au point une méthode qui permet de comparer les gènes soumis à la sélection naturelle chez l'homme et d'autres primates.

Comparaison de caryotypes humain / chimpanzéComparaison de caryotypes humain (chromosomes de gauche) et de chimpanzé (chromosomes de droite).
© JJP / LookatSciences

On savait que l'homme partageait avec ses cousins primates plus de 90% de ses gènes. Des chercheurs du CNRS à Paris viennent de faire une découverte étonnante qui rebat les cartes de la génétique : malgré les divergences entre le génome humain et celui de certains primates, la sélection naturelle a agit depuis 200 000 ans de la même façon sur certains des gènes de ces espèces. En clair, il existerait une sorte de "boîte à outil génétique commune" entre nous et ces primates qui permettrait à chaque espèces de réagir et de s'adapter dans l'évolution. Une révélation qui permettra sans doute à terme de mieux comprendre certaines évolutions de notre génome. Pour mettre à jour cette découverte, l'équipe de chercheurs, emmenée par Hugues Roest Crollius, directeur de l'équipe de recherche Dynamique et Organisation des Génomes à l'Ecole normale supérieure de Paris, a fait appel aux dernières technologies de calculs informatiques afin de décrypter puis d'analyser ces génomes.

"Le génome humain, c'est à peu près trois giga-octets de mémoire. Sur internet, ce n'est pas très long à télécharger", explique, l'air de rien et avec une voix posée, Hugues Roest Crollius. A l'écouter, la notion en elle-même évoque un roman de science fiction. Il n'en est rien du tout. Hugues Roest Crollius et ses deux collègues, David Enard et Franz Depaulis, travaillent depuis plusieurs années déjà à l'élaboration d'une nouvelle méthode pour mieux isoler des gènes qui ont été soumis à la sélection naturelle chez l'homme.  

Leur idée : comparer les gènes d'un homme avec ceux de trois primates : le chimpanzé, l'ourang-outan et le macaque. Objectif : en identifiant les gènes sélectionnés au cours de l'évolution en commun dans ces quatre espèces, on saura mieux cerner ce qui fait la spécificité de certaines étapes de l'évolution chez l'homme. "Imaginons que l'on identifie un gène qui a été soumis à la sélection naturelle chez l'homme. On comprend en fait très peu pourquoi cette sélection a eu lieu (…). Pouvoir dire que certains gènes identiques à ceux de l'homme ont été soumis aussi chez les primates à la sélection naturelle permet d'apporter des pistes de recherche. Si une signature se retrouve dans une autre espèce, c'est donc que cette évolution n'est pas spécifiquement humaine", explique David Enard.   

Bio-informatique 

Ce résultat permet donc aux chercheurs d'être plus précis à terme dans leur analyse de notre patrimoine génétique. Peut-être alors un jour, on pourra mieux comprendre pourquoi certains gènes ont-ils été soumis à la sélection naturelle plutôt que d'autres ? "Prenez l'exemple de la lactase, cette enzyme qui nous permet de métaboliser le lactose, explique David Enard. C'est le gène LCT situé sur le chromosome 2 qui a été soumis à la sélection naturelle et qui a permis à l'homme au moment de la naissance de l'agriculture et de l'élevage de métaboliser le lactose à l'âge adulte. Ainsi les européens ont pu utiliser le lait comme élément de survie. L’évolution a continué son chemin, et aujourd'hui, on estime que 25% de la population européenne ne métabolise toujours pas le lactose. Autrement dit, l'épisode de sélection naturelle n'est pas terminé. Et bien, des histoires comme ça, on en a très peu sur l'histoire des gènes ! Or avec ces résultats, il devient possible de fournir des pistes pour préciser le contexte dans lequel certains gènes ont pu être soumis à la sélection naturelle".  

L'enjeu de la méthode choisit par les chercheurs était de mettre au point un procédé de comparaison entre le génome humain et les trois primates impliqués. Là, c'est comme un écho à une certaine époque de la recherche qui s'opère… Darwin a élaboré sa théorie de l'évolution en sillonnant les mers sur un bateau, le Beagle, durant 5 ans et a multiplié ces observations sur des dizaines d'espèces. Aujourd'hui, près de 150 ans plus tard, c'est avec des ordinateurs très puissants et des programmes complexes spécialement conçus que les chercheurs font avancer le travail commencé par Darwin et ses contemporains. On appelle ça de la bioinformatique. Les données de chaque génome sont entrées dans les ordinateurs puis comparées avec beaucoup de précision. Peu à peu, les chercheurs isolent une centaine de gènes aux réactions évolutives communes entre les quatre espèces de l'expérience. A savoir l'homme, le chimpanzé, l'ourang-outan et le macaque.

Et c'est là que l'idée d'une "boîte à outil commune"  à ces espèces a montré le bout de son nez. "Prenons l'exemple d'une infection bactérienne. Plusieurs des gènes que comprend la "boîte à outil" sont impliqués dans la défense immunitaire contre de telles infections. Il est raisonnable en effet d'imaginer que malgré leurs différences, les quatre espèces mettent en jeu les mêmes gènes pour réagir et se défendre face aux pathogènes. Ce type de conclusions nous permettra à terme de resserrer l'étendue des possibles. Ce qui est commun aux quatre espèces dans la sélection naturelle n'est a priori pas spécifique à l'histoire génétique de l'homme", précise Hugues Roest Crollius.

Les trois giga octets de notre génome n'ont pas fini de livrer leurs secrets…