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Médecine évolutionniste - présentation

dernière mise à jour le 17/01/2017

Evolution et médecine (traduction de Perlman 2013)

 La médecine évolutionniste est un nouveau domaine dont l'objectif est d’incorporer la perspective évolutionniste dans l'éducation médicale, la recherche et la pratique. Les biologistes de l’évolution et les médecins se préoccupent traditionnellement de différents problèmes et ont développé différentes façons d'aborder et de comprendre les phénomènes biologiques.

Les biologistes de l’évolution analysent les caractéristiques des populations et leurs changements dans le temps, tandis que les médecins se concentrent sur le soin de leurs patients individuels. Les évolutionnistes s'intéressent aux causes ultimes des phénomènes biologiques, causes qui ont opéré pendant l'histoire phylogénétique d'une espèce, tandis que les médecins et biomédecins sont plus intéressés par les causes immédiates, causes qui opèrent dans l’ontogenèse et la vie individuelle. La médecine évolutionniste est basée sur la conviction qu'une intégration de ces vues complémentaires des phénomènes améliorera notre compréhension de la santé et des maladies. Cet essai passe en revue la théorie de l'évolution par sélection naturelle, telle qu'elle a été développée par Darwin et telle qu'elle est maintenant comprise par les biologistes évolutionnistes. Il souligne l'importance de la variation et de la sélection, et souligne les différences entre la valeur sélective et la santé, et discute certaines des raisons pour lesquelles notre patrimoine évolutionniste nous a rendus vulnérables à la maladie.

 

CHARLES DARWIN «avait la médecine dans son sang» (Bynum, 1983). Son père et son grand-père étaient des médecins, et lui-même étudié la médecine. Bien que Darwin ait quitté l'école de médecine au bout de deux ans et ne soit pas devenu un médecin, il conserve un fort intérêt pour la médecine et utilise régulièrement des exemples tiré de la biologie humaine et de la médecine dans ses écrits. De toute évidence, il croyait que la médecine tombe sous le coup de sa théorie de l'évolution, et il reconnaissait que la médecine et l'évolution pouvaient mutuellement s’enrichir. Dans son livre « La filiation de l'homme (1871), Darwin soutient que les humains, comme d'autres espèces, ont évolué à partir d'espèces ancestrales antérieures. "La descendance avec modification" est le terme de que Darwin utilise pour l'évolution, et il  explique les innombrables similitudes physiologiques entre les humains et d'autres animaux. Les organes rudimentaires ont joué un rôle important dans les arguments de Darwin. Ces organes n'ont aucune fonction chez l'homme et, comme avec l'appendice, ils peuvent augmenter le risque de maladie et ils ne peuvent être compris que comme des résidus de structures ayant eu une fonction chez nos ancêtres phylogénétiques et dont la taille a diminué sans que l’évolution ne puisse les éliminer totalement. Darwin s'intéressait particulièrement aux variations dont le rôle est central dans la sélection naturelle. Dans son livre « La variation des animaux et des plantes sous la domestication » (1883), Darwin discute des variations héréditaires chez les humains. Après avoir mentionné un certain nombre de variations sans importance, comme les familles dans lesquelles certains ont une mèche de cheveux de couleur différente, il note qu'il y a aussi des variations héritables de la prédisposition à diverses maladies, et il discute des maladies héréditaires de l'œil en détail.

Quand la théorie de l'évolution est devenue plus largement connue à la fin du XIXe siècle, certains médecins ont commencé à appliquer des concepts évolutionnistes à la médecine
(Bynum 1983, Zampieri, 2009). Pour la plupart, cependant, ces efforts avaient peu d'impact. La contribution la plus importante en médecine au 19ème siècle est celle du neurologue John Hughlings Jackson (1884). Ce dernier considère à la fois le développement du système nerveux central et la perte de fonction dans les maladies neurologiques dans une perspective évolutionniste. Il voyait la phylogenèse du système nerveux comme progressive, en commençant par la régulation automatique ou involontaire de la respiration et de la circulation, et culminant dans les « plus hauts centres » de la conscience et de l'esprit, qui peuvent contrôler les centres inférieurs. Jackson note que ces parties du cerveau phylogénétiquement plus récentes sont plus sensibles aux neurotoxiques (alcool par exemple) ou à certaines maladies (épilepsie), et donc de nombreux troubles et maladies neurologiques résulteraient de ce qu’il nommait « dissolutions », ou retournements de l'évolution. Le point de vue de Jackson sur l'organisation hiérarchique et évolutive du système nerveux continue d'influencer la pensée en neurologie. Par exemple, Paul MacLean (1990) établit le concept de cerveau humain « triunique » où le tronc cérébral est un cerveau reptilien, puis un système limbique précoce des mammifères ou cerveau mammalien, et un néocortex plus récent. Mais les idées de Jackson ont eu un impact relativement limité dans les autres branches de la médecine.

Au milieu du XXe siècle, le biologiste britannique J. B. S. Haldane (1949a) a suggéré que «la lutte contre la maladie, et en particulier contre les maladies infectieuses, a été un agent évolutionniste très important ». Haldane et Anthony Allison (un médecin intéressé par la parasitologie et la médecine tropicale), ont proposé de façon indépendante ce qui est connu sous le nom de « hypothèse du paludisme ». Les allèles qui causent la thalassémie et l’anémie falciforme sont fréquents dans certaines populations humaines, car ils confèrent une résistance au paludisme chez les porteurs hétérozygotes (Allison, 1954; 1949b ; 1964). La recherche d'Allison a stimulé la recherche d'autres variants génétiques qui ont été maintenus car ils conféraient une résistance au paludisme, comme la glucose-6-phosphate déshydrogénase (Luzzatto, Usanga et Reddy, 1969), mais ces recherches ne conduisirent pas non plus à une introduction plus large de la pensée évolutionniste en médecine.

L'émergence de bactéries résistantes aux antibiotiques peu de temps après l'introduction
des antibiotiques en médecine clinique est l'exemple le plus frappant de la pertinence de l'évolution (Dubos, 1942). D'importantes études sur les mécanismes de la résistance et sur le développement de nouveaux antibiotiques ont été faites pour surmonter cette résistance. Reconnaître que la propagation de bactéries résistantes aux antibiotiques était due à la sélection appelait à une utilisation plus responsable de ces médicaments. Malheureusement, ces appels ont été ignorés. En outre, peu d’attention a été portée à la dynamique de sélection ou à la façon dont les modes d'utilisation des antibiotiques pouvaient moduler les forces sélectives de résistance aux antibiotiques.

Jusqu'à récemment, l'organisation hiérarchique du système nerveux, les avantages hétérozygotes et l’antibiorésistance sont restés des exemples isolés de l'application de concepts évolutionnistes à la médecine. Cependant, stimulée par les publications pionnières de Randolph Nesse et George Williams dans les années 1990, quelques médecins et autres scientifiques ont désormais commencé à intégrer la biologie de l’évolution et la médecine dans une discipline cohérente (Williams et Nesse, 1991). C'est le nouveau champ de la médecine évolutionniste ou darwinienne (Gluckman, Beedle et Hanson, 2009, Stearns and Koella 2008, Trevathan, Smith et McKenna, 2008).

Etant donné que la théorie de l'évolution par sélection naturelle est la théorie centrale de la biologie et que notre compréhension de la maladie repose notre connaissance de la biologie humaine, il peut sembler surprenant que la médecine évolutionniste soit considérée comme un nouveau champ. Mais il y a de nombreuses raisons pour lesquelles la biologie évolutionniste
et la médecine se sont développées comme des disciplines distinctes jusqu'à récemment.
Lorsque Darwin a proposé sa théorie de l'évolution, la médecine était déjà une profession bien établie, avec une histoire occidentale de plus de 2.500 ans depuis Hippocrate. Au XIXème siècle, la pratique médicale a insisté sur l'examen physique attentif des patients, la description
des antécédents naturels des maladies, et la corrélation des signes et symptômes des maladies avec les résultats d'autopsie. Plus tard, avec la montée de la théorie des germes, la médecine est devenue de plus en plus axée sur les diagnostics de laboratoire et sur l'identification des étiologies (Porter, 1998). La médecine était enseignée dans ses propres institutions, généralement basées dans les hôpitaux, et le cursus médical était déjà saturé. Il n'y avait pas de place et pas de nécessité d'introduire la théorie de l'évolution dans les études et la pratiques médicales.

La biologie évolutionniste ne s'est développée en une discipline académique que longtemps
après Darwin. À l'époque du rapport Flexner (Flexner 1910), qui a posé les fondements de l'enseignement médical scientifique d'aujourd'hui, il n'existait ni départements, sociétés professionnelles ou revues savantes consacrées à l'évolution. Ce n'est qu'après l'intégration de la biologie évolutionniste et de la génétique, dans les années 1930 et 1940, que la biologie évolutionniste est devenue une science (Ruse 2009). Mais la biologie évolutionniste et la médecine ont continué à être des disciplines distinctes, avec peu d'interactions. Les biologistes évolutionnistes étaient préoccupés principalement par la classification des espèces, par l'enrichissement et l'analyse des fossiles et par la recherche de preuves de la sélection naturelle dans la nature. À l'exception de la paléontologie humaine, la plupart des évolutionnistes se sont peu intéressés à la biologie humaine. Beaucoup de ces biologistes ont travaillé dans des musées et sur des terrains lointains des centres médicaux, et ils n'ont peut-être pas voulu être associés aux programmes eugéniques du début du XXème siècle qui avaient été adoptés par certains évolutionnistes (Kevles, 1995). Peut-être le plus important, comme le rendra évident notre bref examen de la théorie de l'évolution par sélection naturelle, la biologie et la médecine ont des voies différentes et apparemment incompatibles de compréhension des phénomènes biologiques. Biologistes de l’évolution et médecins s’intéressent à des problèmes différents, ils parlent des langues différentes et voient le monde naturel de différentes façons. Ces différences ont contribué à les maintenir séparés et continuent d'entraver leur intégration.

 

La théorie de l'évolution par sélection naturelle

Bien que notre compréhension de l'évolution se soit considérablement améliorée depuis Darwin, les biologistes utilisent encore essentiellement les mêmes arguments que lui. Darwin a commencé par souligner les variations abondantes qui existent entre les organismes individuels dans une population. Les deux premiers chapitres de L'Origine des espèces (1859) sont consacrés à une discussion sur la variation, d'abord dans les espèces domestiquées, puis dans la nature. Darwin s'est concentré sur les petites variations, souvent à peine discernable ; il considère les organismes très déviants qui surgissent occasionnellement dans la nature comme des « monstruosités » qui n'ont aucun rôle dans l'évolution. Bien sûr, on avait constaté depuis longtemps les variations entre les organismes au sein des populations ou des espèces, comme Ernst Mayr (1964) l'a souligné, cependant, avant Darwin, les espèces étaient comprises en termes typologiques ou essentialistes. Dans cette perspective, chaque espèce était pensée comme une essence unique et immuable. Les variations étaient considérées comme des déviations non pertinentes, des imperfections dans la réalisation matérielle de la forme idéale de l'espèce. Darwin a introduit ce que Mayr a nommé la « pensée populationnelle » en biologie. Les biologistes ne pensent plus les espèces comme ayant des formes essentielles, ils les pensent selon ce concept de Mayr d’espèces biologiques (du moins les espèces à reproduction sexuée). Selon ce concept, les espèces comprennent des populations d'organismes qui peuvent se reproduire et dont les descendants viables présentent une richesse de variations et de changements dans le temps - autrement dit, l'espèce évolue (Mayr 1988a). La variation est l’aspect critique de la pensée évolutionniste parce qu'elle fournit la matière première de l'évolution par sélection naturelle.

Ensuite, Darwin a souligné que, si le nombre d'organismes dans une population peut potentiellement augmenter sans limite, les ressources nécessaires pour ces populations sont finies. En d'autres termes, la capacité reproductrice des organismes dans une population doit largement dépasser ce que la capacité de l'environnement peut supporter. Cette inégalité entre le potentiel reproducteur et les ressources environnementales signifie que les organismes individuels d'une population doivent être en compétition pour survivre. Darwin a qualifié cette compétition de « lutte pour l'existence », concept basé sur l'essai de Thomas Malthus Le Principe de population (1798). Dans L’Origine, il parle de cette lutte comme « la doctrine de Malthus appliquée avec des forces multiples à l'ensemble des règnes animal et végétal ». Malthus s'inquiétait de la disparité entre la croissance de la population humaine et la disponibilité de nourriture. Darwin étendit les idées de Malthus sur l’homme à toutes les espèces et ses idées sur la nourriture à toutes les ressources environnementales dont les organismes ont besoin pour survivre et se reproduire. Les évolutionnistes comprennent la lutte
pour l'existence dans ce que Darwin appelait « un sens large et métaphorique »:
faisant référence à toutes les difficultés que les organismes doivent surmonter pour survivre et se reproduire dans des environnements complexes. Les organismes luttent pour obtenir la nourriture et les autres ressources dont ils ont besoin pour se développer, éviter d'être mangé par les prédateurs, attirer des partenaires de reproduction, et promouvoir la survie de leur progéniture. Bien que le terme donne l’idée d’un combat corps-à-corps, la lutte pour l'existence est en fait une lutte entre les organismes et leur environnement. Ce n’est qu’occasionnellement que la lutte pour l'existence implique une confrontation physique directe entre deux individus de la même espèce, tels que deux chiens combattant pour un petit morceau de viande ou deux mâles se battant pour s'accoupler avec une femelle.

L'environnement dans lequel se déroule la lutte pour l'existence comprend l’environnement abiotique (air, eau, lumière du soleil, climat, etc.) et l’environnement biotique. Ce dernier comprend l'ensemble des autres espèces avec lesquelles les organismes interagissent ou dont ils dépendent (directement ou indirectement), ainsi que d'autres membres de leur propre espèce. Les organismes des autres espèces constituent des composantes particulièrement importantes de l’environnement. Pour cette raison, l'évolution est étroitement liée à l'écologie et aux relations écologiques entre espèces. Beaucoup d'entre nous, dans les pays développés, vivent dans des environnements où nos interactions avec les organismes d'autres espèces sont très limitées. Notre expérience d’interactions se limite à nos animaux de compagnie, aux plantes et aux animaux de nos parcs et jardins, aux insectes et autres ravageurs qui nous dérangent, aux micro-organismes qui nous infectent. Nous devons toutefois nous rappeler que notre vie et notre santé sont intimement liés aux innombrables espèces qui font partie de notre environnement, celles qui contribuent à notre santé, ainsi que celles qui causent les maladies.

Ceux qui réussissent dans la lutte pour l'existence survivront, pourront se reproduire et laisser des enfants; En termes évolutionnistes, avoir une progéniture qui survit et se reproduit à son tour est la définition du succès. Les biologistes utilisent le terme « fitness » pour éviter la confusion et désigner ce succès reproducteur. Le terme « survie du plus apte », introduit par le philosophe anglais Herbert Spencer (1864), est devenu une métaphore largement utilisée pour décrire le processus évolutif. Cette métaphore peut être trompeuse, car elle fait penser seulement à la forme physique. En termes évolutionnistes, la fitness ne se réfère pas à la force ou à l'endurance, mais à tous les traits qui permettent aux organismes de fonctionner, de survivre et de produire des enfants, dans leur environnement. La meilleure traduction de « fitness » est « valeur sélective ». Les organismes qui réussissent sont bien adaptées à leurs environnements. Ils peuvent façonner leur environnement pour qu’il leur aille comme un gant !

Le terme de « survie des plus aptes » peut également être trompeur, car la fitness semble alors être un attribut des organismes individuels. Bien que nous parlions souvent de l'aptitude des organismes, la fitness est mieux comprise en termes d'allèles ou de génotypes. À cet égard, la fitness est le succès reproducteur moyen des organismes d'un génotype donné, par rapport au succès reproducteur moyen des autres organismes de la population. Les allèles qui améliorent la fitness survivent mieux et sont donc plus souvent présents dans la progéniture. Ainsi, en termes génétiques, la fitness peut être considérée comme la capacité d'organismes d'un génotype donné de contribuer aux pools géniques de leur population. Les organismes peuvent transmettre leurs gènes directement, par leur propre reproduction, ou indirectement, par la reproduction de leurs proches génétiques. Ainsi, un concept plus large de la fitness, particulièrement pertinent pour les espèces sociales comme les humains, inclut à la fois ces composants directs et indirects de fitness (Hamilton 1964).

Bien que Darwin ignorât les bases moléculaires de l'hérédité, il comprit que de nombreux traits sont héréditaires. Dans l'ensemble, les descendants ont tendance à ressembler à leurs parents. En conséquence, les traits qui augmentent la survie et la reproduction – traits qui
font des organismes bien adaptés à leur environnement et ainsi leur permettent de réussir dans la lutte pour l'existence – se répandront en général mieux dans la population. Inversement, les traits qui diminuent la survie et la reproduction, et les allèles qui sous-tendent ces traits, seront, au fil du temps, éliminés. C'est la sélection naturelle, que Darwin définit comme « la préservation des variations favorables et le rejet des variations nuisibles ». Les variations favorables - traits qui sont associés à une aptitude accrue – et qui sont préservés par la sélection naturelle sont connus comme des adaptations. Darwin a adopté le terme de sélection naturelle par analogie avec la sélection artificielle de la domestication par l’homme. Le terme de sélection naturelle peut aussi être trompeur, car il implique que la nature, comme les humains, sélectionne activement les traits qui se propagent dans les populations. Elle peut être mieux comprise comme un processus d'élimination non aléatoire des organismes, ainsi que de leurs traits et de leurs gènes. Darwin a rarement utilisé le mot évolution qui, à l'origine signifiait dérouler ou déplier. Au XIXème siècle, l'évolution était couramment utilisée pour décrire le développement  qui était censé résulter du déroulement du développement. Au lieu de cela, comme mentionné précédemment, Darwin utilisait de préférence : « descendance avec modification ».

Tout ce qui est nécessaire pour l'évolution darwinienne par sélection, est une population d’entités qui présentent une variation héréditaire des traits qui affectent leur survie, leur succès et leur capacité à laisser des descendants qui survivent et se reproduisent eux-mêmes. Puisque toutes les populations d'organismes vivants ont ces propriétés, l'évolution par sélection naturelle est inévitable (Lewontin 1970). D'autres entités qui ont ces propriétés, y compris les virus informatiques, les traits culturels et les organismes artificiels, peuvent évoluer par des mécanismes sélectifs analogues à la sélection naturelle. La sélection par les humains, continue de façonner l'évolution des plantes et animaux domestiques, ainsi que l'évolution des bactéries résistantes et autres agents pathogènes. On peut penser à la sélection naturelle comme une loi naturelle de la biologie ; elle est une conséquence de la nature même des organismes vivants.

L'évolution par sélection naturelle, cependant, est un processus historique, qui dépend d’événements fortuits et de  contingences historiques. Pour cette raison, le cours de l'évolution n'est pas prévisible comme certaines lois physiques le sont. Le biologiste français Jacques Monod (1971) a écrit que ce processus biologique résulte du « hasard et de la nécessité ». La sélection naturelle joue un rôle particulier dans l'évolution parce que c'est le processus qui donne lieu à des adaptations, à des traits qui améliorent la reproduction. Malgré l'attention  compréhensible portée à la sélection naturelle, il ne faut cependant pas oublier ou minimiser l'importance du hasard dans l'évolution.

Un élément important de la sélection naturelle est la sélection sexuelle : résultat de la compétition entre les membres du même sexe pour l'accès à un partenaire ou être choisi par lui (Cronin 1991). La queue du paon est l'exemple classique d'un trait qui a surgi et est maintenu par sélection sexuelle. Les grandes queues de couleurs vives attirent les prédateurs et diminuent la survie des paons. Ces grandes queues ont évolué parce que les paons qui les possèdent  augmentent leur succès reproducteur. Beaucoup de traits humains, y compris dans des modèles de décès et d'invalidité, ont évolué par sélection sexuelle (Kruger et Nesse 2004).

Pour l'essentiel, l'évolution implique l'accumulation graduelle et la sommation de nombreuses petites variations. En conséquence, la production d'adaptations est un processus lent qui s’étale sur beaucoup de générations. Si deux populations d'une espèce évoluent dans des environnements différents, elles  vont lentement se différencier, à la fois parce que les différents traits améliorant la fitness seront sélectionnés par différents environnements, et aussi à cause d’événements fortuits qui se produisent dans une population mais pas dans une autre. Comme ces populations divergent, elles deviennent des variétés ou sous-espèces. Et lorsqu’elles divergent davantage, les organismes des deux populations ne peuvent plus s'accoupler en raison de différences physiques, biochimiques ou comportementales, ou, s’ils s'accouplent, ils ne peuvent pas produire la descendance viable et fertile. À ce stade, les biologistes disent qu'ils ont évolué en différentes espèces. Les biologistes distinguent fréquemment la microévolution qui produit des variétés et la macroévolution qui produit des espèces. Pour Darwin, puisque les processus microévolutionnistes se poursuivent sur de longues périodes, ils peuvent éventuellement conduire à la macroévolution. L’adaptation à des environnements différents est à la base de l'origine des espèces.


Les bases conceptuelles différentes de la médecine et de la biologie évolutionnistes

La médecine et la biologie évolutionniste apportent des perspectives nettement différentes sur l'étude des phénomènes biologiques. La médecine a traditionnellement mis l'accent sur les individus. Les médecins sont préoccupés par la santé et le bien-être de leurs patients, et leur objectif principal est de les garder en bonne santé. Les patients cherchent à diagnostiquer les maladies de leurs patients et à la cause des symptômes, parce qu’ils souhaitent rétablir la santé ou au moins soulager leur malaise. Ce n'est qu'en période d'épidémie que les médecins s’intéressent à la propagation d’une maladie dans une population et à la façon dont ils pourraient l’éviter à leurs patients. Inversement, la biologie évolutionniste se concentre sur les populations et les espèces. Les évolutionnistes s'intéressent aux variations au sein des populations et aux modes de variations des populations avec le temps. La survie individuelle et la reproduction sont cruciales pour l'évolution. Les différences de survie et de fécondité des individus – différences d'aptitude des différents génotypes – constituent la base du changement évolutif. Mais les individus naissent, se développent et meurent sur une seule durée de vie individuelle. Seules les populations évoluent.

Les médecins et les évolutionnistes utilisent également différentes métaphores pour décrire leur travail. L'une des métaphores les plus courantes pour la médecine est celle de la guerre ; nous parlons de maladies comme d’ennemis et de notre arsenal thérapeutique comme armes. La « guerre contre le cancer » de Richard Nixon n'est qu'une des guerres que nous avons déclarées contre la maladie. Parfois, nous ne sommes pas conscients de ces métaphores, comme le médecin britannique Paul Hodgkin (1985) le notait, une «cohorte», qui désigne un groupe de sujets dans un essai clinique, était à l'origine un groupe de soldats dans une légion romaine. La popularité de la métaphore guerrière n’est pas étonnante, si l’on considère que la thérapeutique moderne s'est développée à l'ombre de la deuxième guerre mondiale et de la guerre froide. Mais l'adoption sans discernement de cette métaphore, avec les patients comme champ de bataille, peut conduire les médecins à mener des actions qui ne sont pas dans le meilleur intérêt de leurs patients.

Les biologistes évolutionnistes utilisent également des métaphores militaires. Par exemple, la coévolution hôte-pathogène est parfois décrite comme une « course aux armements ». Mais en évolution, les concepts sont plus communément exprimés en termes économiques que militaires, et les parallèles entre écologie et l'économie sont plus profonds que leur étymologie commune. Karl Marx, qui avait une haute considération pour Darwin et son travail, a peut-être été la première personne à réaliser cela. Ainsi qu’il l’a commenté dans une lettre de 1862 à Friedrich Engels: « Il est remarquable que Darwin redécouvre, parmi les bêtes et les plantes, la société anglaise avec la division du travail, la concurrence, l'ouverture de nouveaux marchés, les ‘inventions’ et la lutte malthusienne pour l'existence ». Il n’est pas surprenant non plus que Darwin ait été influencé par Adam Smith et d'autres économistes britanniques, et par le climat intellectuel de l'Angleterre victorienne (Lewontin 1990; Schweber 1980). Les métaphores telles que « lutte pour l'existence » et « survie des plus aptes » sont essentielles pour nous aider à comprendre les concepts abstraits (Lakoff et Johnson 2003). Mais l'incapacité d'apprécier la façon dont ces métaphores façonnent notre pensée peut être problématique. Nous avons déjà discuté de certaines confusions causées par les métaphores de lutte et de fitness. Et plusieurs auteurs ont noté que l'accent mis sur la concurrence dans la pensée évolutionniste a entravé l'acceptation des rôles de coopération et de symbiose (Ryan 2001, Sapp 1994, Weiss et Buchanan 2009).

En raison de leur préoccupation des patients individuels, les médecins développent une expertise de synthèse et d’intégration des données médicales, personnelles et familiales de leurs patients. Leurs antécédents, leurs symptômes, leurs résultats de l'examen physique et leurs résultats des tests de laboratoire. Cette compréhension profonde des patients et les relations qui se développent dans son processus d'acquisition, font partie intégrante des soins. À certains égards, le processus diagnostique en médecine est semblable à celui qui permet d'arriver à des explications évolutionnistes. Les deux requièrent des jugements sur la manière dont les événements historiques ont abouti aux conditions actuelles et sur un raisonnement par abduction pour arriver à l’explication la plus probable. Mais la thérapeutique est guidée par des essais contrôlés sur une espèce, ce  qui est rarement possible en biologie évolutionniste. Parce que les évolutionnistes sont préoccupés par les changements dans les populations au fil du temps, leurs recherches nécessitent des modèles mathématiques pour tester des hypothèses sur les mécanismes et les rythmes de ces changements. Ainsi, les standards de preuve de l’EBM et de la biologie évolutionniste sont totalement différents. Les thèmes de médecine et de biologie évolutionniste conduisent leurs praticiens à développer des styles et processus intellectuels très différents.

La définition de la santé la plus couramment citée est celle de l’OMS « un état de complet bien-être physique, mental et social ». Des définitions plus récentes ont souligné la capacité des individus à s'adapter et à s'autogérer face aux défis sociaux, physiques et émotionnels (Huber Et coll. 2011). La sélection naturelle, elle, agit pour maximiser le succès reproducteur
des organismes, et non pour leur bien-être ou leur aptitude à s'autogérer. La sélection peut entraîner la longévité et la santé, mais ce sont des sous-produits de l’amélioration des aptitudes reproductives. Les organismes doivent vivre assez longtemps et être suffisamment sains pour se reproduire et favoriser la survie de leur progéniture, rien de plus. L’aptitude évolutionniste est donc fort différente de la santé définie par l’OMS.

Les médecins et leurs patients font régulièrement face aux compromis et aux contraintes, lorsqu'ils doivent peser les risques, les avantages et les coûts des options thérapeutiques, mais ils considèrent généralement ces compromis comme des problèmes pratiques plutôt que comme des faits incontournables de la vie. La notion de santé comme état de complet bien-être ne permet pas de comprendre que les compromis peuvent empêcher la réalisation de cet objectif. En revanche, les évolutionnistes savent que les compromis et les contraintes limitent la capacité de la sélection naturelle à optimiser la fitness et qu’ils jouent un rôle important dans les processus évolutifs.

Les organismes individuels sont le produit de deux histoires distinctes : celle de leur propre vie, ou ontogenèse, et celle de leur espèce, ou phylogenèse. Les biologistes divisent souvent les causes des phénomènes biologiques en causes immédiates ou proximales, celles qui opèrent pendant la durée d’une vie individuelle, et en causes ultimes ou distales, celles qui ont opéré au cours de l'histoire évolutionniste de l'espèce (Mayr 1988b). On dit parfois que les causes proximales répondent à des questions du type « comment », par exemple, par quels mécanismes physiologiques augmentons-nous la température corporelle en réponse à l'infection ? Tandis que les causes ultimes répondent à des questions du type « pourquoi », par exemple, pourquoi avons-nous une réponse fébrile à l'infection ? L'éthologue néerlandais Nikolaas Tinbergen (1963) a souligné que les traits ont deux causes immédiates  et deux causes ultimes. Les causes immédiates ou proximales de l’organisme incluent son développement au cours de l'ontogenèse et les mécanismes physiologiques ou moléculaires qui le produisent. Les causes distales ou ultimes comprennent son origine phylogénétique et sa signification adaptative. Les médecins sont traditionnellement préoccupés par les causes immédiates de la maladie, car elles indiquent les voies qui sont susceptibles d'intervention médicale. En revanche, les évolutionnistes veulent comprendre les causes ultimes des phénomènes biologiques. Des avancées récentes dans la biologie du développement (embryologie), ou « évo-dévo », ont attiré l'attention sur les relations entre l'évolution et le développement et ont estompé les différences entre causes immédiates et causes ultimes (Laland et al., 2011). Comme discuté ci-dessous, il existe actuellement un grand intérêt à comprendre que nos mécanismes évolués de développement peuvent nous prédisposer à la maladie dans la vie adulte.

Comme les médecins se concentrent sur la santé des êtres humains, ils ont incessamment tenté d’extraire les humains du reste de la nature et de nous protéger des espèces qui pourraient causer des maladies. Les évolutionnistes, au contraire, voient les populations dans des communautés écologiques qui comprennent une myriade d’espèces en interaction, toutes soumises à la sélection naturelle et qui coévoluent. Certes, les médecins reconnaissent les causes environnementales, infectieuses ou toxiques, des maladies, toutefois, la recherche médicale se concentre sur le fonctionnement interne de l'être humain, sur sa physiologie et sur les processus physiopathologiques des maladies. La médecine s'intéresse à ce que Claude Bernard nommait « milieu intérieur», le sang et les fluides extracellulaires qui constituent l’environnement immédiat dans lequel fonctionnent nos cellules et organes. Dans cette optique, la santé est la constance de ce milieu et la maladie est son déséquilibre.

Les biologistes évolutionnistes comprennent que les mécanismes de cette homéostasie sont des adaptations qui améliorent la fitness, mais ils sont plus intéressés à étudier les interactions des organismes avec leurs environnements externes, car ce sont ces interactions écologiques qui façonnent la lutte pour l'existence et la sélection naturelle. La découverte des fonctions physiologiques et  physiopathologiques du microbiome humain, a permis de reconnaître que les humains sont des communautés écologiques. L’étude des microbiotes est un domaine de recherche en pleine expansion où les intérêts des médecins et des évolutionnistes convergent (Turnbaugh et al., 2007).

Enfin, la médecine et la biologie évolutionniste ont des façons différentes de penser la variation. La médecine se concentre sur les notions de normalité et d'anomalie. Les médecins font la distinction entre les valeurs « normales » des traits, valeurs qui sont associées à une bonne santé ou qui sont communs dans la population, et les valeurs « anormales », valeurs qui sont associées à un risque accru de maladie. Dans un contexte médical, cette distinction entre normal et anormal a souvent du bon sens. De nombreux écarts par rapport aux valeurs normales – pression artérielle élevée, cholestérol sanguin, indice de masse corporelle, par exemple – sont des facteurs de risque. Parfois, cependant, les valeurs extrêmes d'un trait – petite taille, par exemple – peuvent être étiquetées anormales même si elles n'ont pas d'implications pour la santé. Depuis la montée en puissance de la génomique, les médecins prennent conscience de ces variations sans conséquence sanitaire, et ils en sont préoccupés. Mais la médecine reste toujours influencée par une vue essentialiste de la biologie qui tend à considérer les variations génotypiques et phénotypiques comme des déviations par rapport à un état « normal », « sain » ou « idéal ». Cette acception médicale de la variation diffère de celle des évolutionnistes qui considèrent la variation comme une propriété fondamentale des populations. Non seulement la variation est abondante dans la nature, mais elle est le substrat de l'évolution par sélection naturelle. S’il n'y avait pas de variations héritables, les populations ne pourraient pas évoluer. La distribution des valeurs des traits individuels suit généralement une loi normale ou log-normale, associée à des variations de fitness. Souvent, mais pas
toujours, la valeur médiane ou moyenne d'un trait est maintenue par sélection naturelle parce qu’elle est associée à la fitness maximale. Jamais ou rarement il y a des ruptures qui
séparent la santé de la maladie ou qui distinguent différents niveaux de fitness.

Historiquement, donc, la médecine et la biologie évolutionniste ont été préoccupées par différents problèmes biologiques et ont développé différentes approches pour étudier leurs domaines d'intérêt. Il n'est pas surprenant qu'elles se soient développées en disciplines très séparées. Mais les médecins et les biologistes commencent à réaliser qu'il y a beaucoup à gagner en intégrant ces deux disciplines. La médecine reconnaît que ces différentes perspectives sont complémentaires, et que leur intégration permettra une meilleure compréhension de la santé et de la maladie. La compréhension des processus évolutifs aide à expliquer notre vulnérabilité aux maladies et le fardeau actuel de l’ensemble des pathologies. Inversement, puisque la maladie a servi de facteur de sélection important dans l'évolution (Haldane, 1949a), la connaissance de leurs causes évolutionnistes peut conduire à de nouvelles stratégies pour les prévenir, les différer ou les améliorer. Les causes immédiates et ultimes des maladies en fourniront une compréhension plus riche. Enfin, les explications évolutionnistes de la maladie sont importantes car les patients aiment toujours avoir des explications supplémentaires. En l'absence d’explications évolutionnistes, ils peuvent recourir à des croyances populaires inutiles, comme l'idée que leurs maladies sont la punition de leurs péchés (Bynum 2008) !

 

Pourquoi notre héritage évolutionniste nous a laissé vulnérables aux maladies ?
De nombreuses maladies provoquent une mort prématurée (décès avant la fin de
la période d'éducation des enfants) ou une réduction de la fécondité. Mais la plupart des maladies ne touchent pas tous les membres d'une population et ne les touchent pas tous au même degré. Les individus présentent des variations de résistance ou de réponse aux maladies, tout comme ils présentent des variations pour tous les autres traits. Au moins une partie de cette variation est héréditaire dans la population. Ces variations influencent donc aussi la fitness ; les personnes qui survivent à une maladie et restent fertiles produiront en moyenne plus d’enfants que les personnes qui meurent ou deviennent stériles à la suite de la maladie. À mesure qu’une maladie s'étend dans une population, la sélection naturelle
favorise les allèles qui sont associés à la résistance à celle-ci. Les allèles de résistance au paludisme sont les exemples classiques de ce processus.

Malgré cette sélection de résistance aux maladies, il faut bien reconnaître que la sélection naturelle n'a manifestement pas éliminé les maladies. La médecine évolutionniste nous aide à comprendre aussi bien les limites ainsi que le pouvoir de la sélection naturelle sur la biologie humaine et les raisons – causes ultimes – de notre vulnérabilité ou susceptibilité aux maladies. D'une manière générale, plusieurs limites importantes de la sélection naturelle contribuent à la persistance des maladies (Nesse 2005, Perlman, 2005).

Premièrement, il existe des limites intrinsèques au processus d'évolution, car la sélection naturelle n'est pas le seul mécanisme des changements évolutifs. De nouveaux allèles peuvent apparaître, soit par mutation, soit par transfert génique. Une fois que ces allèles sont entrés  dans une population, leur sort est déterminé par la dérive génétique (changements de la fréquence des allèles dus à la transmission aléatoire d'allèles d'une génération à l'autre), ainsi que par la sélection naturelle. Ces autres processus évolutifs peuvent contrecarrer les effets de la sélection en introduisant des allèles de susceptibilité à une maladie ou en augmentant leur fréquence. Ainsi, des allèles de résistance peuvent ne pas se propager ou ne pas se maintenir dans une population.

La sélection naturelle augmente la fréquence des caractères qui améliorent l’aptitude reproductrice. Toutefois, comme nous l'avons mentionné, fitness n’est pas synonyme de longévité. Si des maladies n’ont aucun impact négatif sur le succès reproducteur, les allèles de résistance à cette maladie ne seront pas sélectionnés et ces maladies ne seront donc pas contre-sélectionnées. Ainsi les maladies du vieillissement qui apparaissent après les années de reproduction et d’éducation des enfants, ne diminuent pas la fitness. La théorie de l’évolution et la théorie évolutionniste du vieillissement fournissent un cadre pour la compréhension et, éventuellement, le report de ces maladies.

La sélection naturelle est un processus lent. Même lorsque la sélection est intense, les fréquences alléliques dans les populations ne changent que progressivement sur plusieurs générations. Les changements de l'environnement d'une population sont  généralement plus rapides que le changement génétique. D'autres espèces avec lesquelles nous interagissons, et en particulier les pathogènes ou les parasites qui nous infectent,  constituent un problème important et une composante de notre environnement. Nos pathogènes, eux aussi, évoluent par sélection naturelle. Tout comme nos ancêtres, nous continuons à évoluer et nos résistances à ces pathogènes évoluent aussi. Ces pathogènes évoluent pour surmonter cette résistance afin de croître et de se transmettre. Ce processus de coévolution entre l'hôte et le pathogène contribue à rationaliser l’histoire naturelle des maladies infectieuses et à expliquer pourquoi certaines infections sont relativement bénignes tandis que d'autres sont virulentes. Comprendre l'évolution des pathogènes et la coévolution hôte-pathogène peut suggérer des stratégies pour ralentir la propagation de la résistance aux antibiotiques et pour réduire la virulence des maladies infectieuses.

L'environnement humain est fortement influencé par les croyances culturelles, les pratiques, et les artefacts, qui sont tous sujets à des changements rapides. Les maladies peuvent résulter de l’incapacité de la sélection naturelle à suivre le rythme d'un environnement culturel changeant ; en d'autres termes, d'un décalage entre l'environnement dans lequel nous
vivons et des gènes que nous avons hérité de nos ancêtres, et qui leur permettaient de survivre dans des environnements très différents. La prévalence croissante de l'obésité et de l'hypertension sont des exemples classiques du principe selon lequel les gènes qui amélioraient la fitness de nos ancêtres peuvent aujourd’hui augmenter nos risques de maladie.

Il existe plusieurs autres contraintes sur la sélection naturelle. En bref, la macroévolution contraint la microévolution (Stearns, Allal et Mace 2008). Notre histoire macroévolutionniste nous a laissé des voies complexes et interdépendantes de développement. Beaucoup de nos particularités anatomiques, comme le croisement de notre trachée et de notre œsophage, qui nous rend vulnérable à l'étouffement, peuvent être comprises comme le résultat de notre histoire évolutive ; dans ce cas, nos antécédents d’organismes aquatiques dont la respiration dépendait des branchies plutôt que des poumons. Le développement de nos systèmes respiratoires et gastro-intestinaux est maintenant si profondément intégré dans l'ensemble de notre développement, que des mutations qui auraient pu conduire à une conformation anatomique plus logique et plus sure, auraient presque certainement été létales (Held 2009). En outre, en raison de notre organisation interne complexe et de nos interactions complexes avec le monde extérieur, pratiquement chaque gène a de multiples conséquences phénotypiques. L'évolution implique souvent des compromis, de sorte que la sélection aboutit à des ensembles de traits qui ne sont pas parfaits ou idéaux, mais qui fonctionnent assez bien pour la survie et la reproduction, et sont meilleurs que les alternatives disponibles.

Enfin, malgré la sélection naturelle, la survie et la reproduction peuvent être contraintes par des limitations des ressources, de la manière envisagée par Malthus. La disponibilité de ces ressources est considérée comme ayant joué un rôle majeur dans l'évolution, et les carences nutritionnelles sont encore des causes de maladie et de mort.

Comprendre les raisons évolutives de notre susceptibilité aux maladies complète la compréhension biomédicale traditionnelle de l'étiologie et de la pathogénie  des maladies. Ensemble, ces deux perspectives sur la santé et la maladie, les causes ultime et les causes proximales, peuvent nous aider à comprendre pourquoi nous sommes malades, ainsi que la façon dont nous tombons malades, et peut éclairer certaines certains moyens de réduire le fardeau des maladies.

 

Bibliographie

Traduction complète par Luc Perino de l’article de Perlman de 2013

Perlman RL
Evolution and Medicine
Perspectives in Biology and Medicine, Volume 56, Number 2, Spring 2013, pp. 167-183

 

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Médecine évolutionniste (ou darwinienne)

Depuis quelques années, le problème de l'antibiorésistance, les progrès de la génomique, la redécouverte du microbiote et la prise en charge de maladies au long cours, nécessitent l'introduction d'une pensée évolutionniste dans la réflexion clinique

Le premier diplôme universitaire intitulé "Biologie de l'évolution et médecine" a été mis en place à la faculté de Lyon. Voir ICI

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