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Perspectives évolutionnistes en médecine et santé

dernière mise à jour le 16/11/2018

Rapport du premier grand colloque de médecine darwinienne – Panorama et résumé des principaux articles

Auteurs : Stearns SC, Nesse RM, Govindaraju DR, Ellisond PT.

Référence : Proc Natl Acad Sci U S A. 2010 Jan 26; 107(Suppl 1): 1691–1695.

Traduction : Luc Perino

 

L’évolution et la médecine ont commencé une histoire d’amour à la fin du XIX° siècle, qui a cessé au début du XX° siècle à cause de violentes récriminations. Par la suite, la relation est restée distante jusqu’à la parution du livre de Nesse et Williams : « Why We Get Sick », créant une nouvelle science de ‘médecine darwinienne’ (1,2). Ce livre a suscité un symposium Suisse en 1996, donnant lieu au livre de Stearns (3), qui avec le livre de Trevathan (4), ont offert de la matière pour la recherche et la formation autour de cette discipline. La tendance s’est confirmée par plusieurs articles de synthèse (5, 6), la réédition des livres cités (7, 8), un éditorial dans Science (9), un nouveau manuel (10), et plusieurs colloques (Berlin, Rotterdam, York, Copenhague, New York, Washington, Philadelphie, San Diego, Tucson et New-Haven, entre autres). Parmi ces colloques, celui de l’Evolutionary National Synthesis Center en 2007 a été particulièrement important, car il soulevait des questions médicales sur le sol même de la maison de la biologie évolutionniste. Ce supplément à PNAS marque une étape importante dans la maturité de ce domaine. La gamme des sujets a été élargi, les connexions avec la recherche ont été renforcées, la communauté médicale a été plus fortement représentée, et les moyens de mieux éduquer les futurs médecins à cette pensée ont été développés de manière significative.

 

L'interface entre évolution et médecine

La biologie évolutionniste et la médecine couvrent chacune des paysages scientifiques immenses, additionnant les approches sur diverses questions. La médecine évolutionniste n’est pas une nouvelle spécialité ni une méthode de pratique ou de critique de la médecine. Au contraire, elle propose des interfaces pour apporter un supplément à la pratique et à la recherche médicales. Les retombées sont importantes pour la clinique, la recherche et l’enseignement. (3-10). Ces progrès à l'interface de la biologie et de la médecine ont donné lieu quatre messages généraux, trois thèmes classiques et trois étonnants points de vue.

Les quatre messages généraux sont fondamentaux mais souvent négligé. Tout d'abord, la vision des organismes comme des machines dont la conception a été optimisée par des ingénieurs est aussi
trompeuse qu’elle est profondément enracinée. Les organismes sont, au contraire, des faisceaux de compromis forgés par la sélection naturelle pour optimiser la reproduction, et non la santé. Ils
sont donc pleins de contradictions   et de contraintes (1, 11). Deuxièmement, l’évolution biologique étant beaucoup plus lente que les changements culturels, beaucoup la maladie proviennent de l’inadéquation entre notre corps et les environnements modernes. Troisièmement, les agents pathogènes évoluant beaucoup plus vite que nous, l'infection est inévitable. Quatrièmement, l'idée commune que les maladies transmissibles sont provoquées par quelques gènes défectueux est généralement incorrecte. Une vision évolutionniste suggère que beaucoup de variants génétiques interagissent avec les environnements et les autres gènes au cours du développement, pour influencer les phénotypes de maladie. Loin de suggérer de nouveaux traitements, ces quatre messages aident au moins à expliquer pourquoi la maladie est si répandue et si difficile à prévenir.

Trois thèmes à l'intersection de l'évolution et de la médecine sont si bien développés qu’ils sont désormais des classiques. Premièrement, les agents pathogènes évoluent rapidement vers une résistance aux antibiotiques, tout comme les cancers évoluent rapidement vers une résistance aux chimiothérapies. Deuxièmement, les agents pathogènes élaborent des stratégies pour contourner les défenses de l'hôte, et leurs niveaux de virulence sont façonnés par la sélection pour maximiser la transmission. Troisièmement, les variations génétiques humaines qui augmentent la résistance aux maladies ont souvent des coûts, alors que des variations qui augmentent la vulnérabilité peuvent avoir des avantages.

Enfin trois idées inexplorées sont particulièrement surprenantes. Premièrement, les humains
co-évolué avec une des bactéries symbiotiques et des vers parasites qui, lorsqu’ils ont été éliminés par l'hygiène ou les antibiotiques, ont fait réagir nos systèmes immunitaires en favorisant des allergies, de l'asthme, et des maladies auto-immunes (12, 13), dont certaines très graves, comme la maladie de Crohn, qui peut être traitée par l'ingestion d'oeufs de parasites (13). Deuxièmement, l'utilisation généralisée de vaccins imparfaits qui n’éliminent pas complètement et définitivement l’agent pathogène chez la personne vaccinées, pourrait conduire à une augmentation de la
la virulence de l'agent pathogène (14); ceci est particulièrement préoccupant dans le cas des vaccins antipaludéens (15). Troisièmement, les perturbations d’équilibre dus aux conflits d’intérêt reproductif entre les gènes des parents peuvent être à la base de certaines maladies mentales, en particulier l'autisme et la schizophrénie (16). Ces trois approches illustrent comment
la réflexion évolutionniste sur des questions médicales peuvent arriver à des résultats tout à fait inattendus.

Les articles de ce supplément fournissent une excellente représentation des sujets abordés dans le colloque. Toutes les présentations et certaines des discussions peuvent être visionnées sur le site Web de la National Academy of Sciences :

(http://www.nasonline.org/site/PageServer?pagename=Sackler_Evolution_Health_Medicine_program).

L’aperçu des articles suivants présente un panorama des idées dans ce domaine.

 

THÈMES ET ARTICLES

Le conflit entre le bien public et les intérêts privés est au cœur de la politique de santé publique. Par exemple, l'immunité de groupe conférée par la vaccination complète est un bien public, mais certaines personnes souffrent des effets indésirables de la vaccination. L'utilisation d'antibiotiques est bénéfique pour les individus mais entraîne les coûts publics substantiels de la résistance aux antibiotiques. Althouse et Bergstrom développent une approche quantitative des décisions d'allocation compte tenu de ces externalités et l'illustrent par des exemples de campagnes de vaccination et de stratégies de gestion des antibiotiques (17). Omenn fournit ensuite un panorama des problèmes de santé impactés par notre histoire évolutionniste ainsi que par nos évolutions actuelles et celles de nos agents pathogènes, et affirme avec force que nous avons particulièrement besoin de perspectives évolutionnistes pour la surveillance des maladies infectieuses, les interactions gènes-environnement et les disparités mondiales en matière de santé (18).

Peut-être que la compréhension basique la plus claire fournie par la médecine évolutionniste est l'explication de la nécessité de vieillir (19). Le vieillissement n’est pas une adaptation : c’est un sous-produit de la sélection lié aux performances de reproduction du plus jeune âge. Ceci a été abondamment confirmé par l'évolution expérimentale et les études comparatives des trois dernières décennies. Il est ici étendu de manière significative dans deux articles qui abordent les mécanismes de médiation des compromis. Dans le premier, Atzmon démontre que les centenaires ashkénazes ont une capacité inhabituelle à maintenir la longueur de leurs télomères (20). Ce maintien de longs télomères est corrélé à une protection contre la détérioration cognitive et les maladies du vieillissement. Dans le second, Finch affirme que nous avons doublé notre durée de vie depuis notre dernier ancêtre commun avec les chimpanzés, en partie à cause de mutations sur des gènes responsables de l'infection, de l'inflammation et de la nutrition (21). Finch se concentre en particulier sur les compromis implicites des effets complexes des allèles de l'apolipoprotéine E, qui affectent l'immunité, les maladies cardiovasculaires, la maladie d'Alzheimer et le développement du cerveau ; un exemple frappant montrant que notre corps est un ensemble de compromis évolutifs et non une machine parfaite conçue par des ingénieurs (1, 11, 22).

Les humains ont plus de cancers que les autres espèces pour au moins trois raisons : notre durée de vie post-productive prolongée est invisible par la sélection naturelle; nous ne sommes pas adaptés aux nouveaux facteurs de risque générés par la civilisation (tabac, alcool, régime riche en graisses et contraceptifs); et certains de nos cancers des organes de la reproduction peuvent être un sous-produit de notre sexualité unique caractérisée par une réceptivité et une activité sexuelle permanentes. Chaque cancer évolue par la multiplication de clones cellulaires ayant accumulé des mutations leur permettant d'échapper au contrôle du cycle cellulaire. Le cancer est pratiquement inévitable chez les organismes multicellulaires qui dépendent des cellules souches pour le maintien des chaque tissu. Frank affirme que les mutations survenant dans les lignées cellulaires au cours du développement conduisent au mosaïcisme cellulaire, condition préalable au cancer et à certains types de neuro-dégénérescence. Il appelle à l'utilisation de nouvelles technologies pour mesurer la dynamique de telles mosaïques afin de suivre l'évolution de ces maladies complexes au sein de chaque organisme individuel (23).

 

De nouvelles connaissances médicales sont nées de la reconnaissance des conflits évolutifs entre parents. L’histoire commence avec les travaux de Hamilton sur la « sélection de parentèle » au début des années 1960 (24). Il a montré que ce qui importait dans l'évolution, était l'augmentation du nombre de copies de gènes dans les générations suivantes, quel que soit le corps par lequel elles sont transmises. Ainsi, il est avantageux pour un organisme de sacrifier ses propres performances de reproduction pour améliorer celui d'un proche si l'avantage pour ce proche, pondéré par le degré de relation, est supérieur au coût pour cet organisme. Une des conséquences se voit dans les asymétries d'héritage et les conflits évolutionnistes entre parents et enfants, bien démontrés par Trivers dans les années 1970 (25). Dans une espèce sexuelle diploïde, une mère est apparentée à 50% à l'ensemble de sa progéniture, mais la progéniture est apparentée à 100% à elle-même, à 50% à sa fratrie et à 25% à sa demi-fratrie. Une mère a donc intérêt à répartir son investissement de manière égale entre tous ses enfants, mais un enfant a tout intérêt à la manipuler pour augmenter l’investissement maternel sur lui-même au détriment de ses frères, sœurs, demi-frères et demi-sœurs. Les idées de Hamilton et Trivers ont été abondamment confirmées et récompensées par des prix importants.

Haig a franchi une nouvelle étape au début des années 1990 (26). Il a vu deux choses. Premièrement, père et mère sont également en conflit d’évolution au sujet de l’investissement dans la progéniture chaque fois que le père peut avoir des enfants de plus d’une femme. Le mâle étant lié à 50% à sa propre progéniture, mais à 0% à celle d’un autre mâle avec cette femme, il doit essayer de la manipuler pour investir dans sa progéniture aux dépens de celle du concurrent. Deuxièmement, il l’a confirmé par le phénomène de l’empreinte parentale dans les lignées germinales, certains gènes étant imprimés ou inversement réprimés dans le sperme, d’autres dans les ovocytes. Ces gènes sont le plus souvent exprimés dans le placenta, la croissance fœtale et les communications fœto-maternelles. Dans des modèles de souris, l’impression maternelle conduit à une ^progéniture de 10% plus légère, et si l’impression est paternelle, la progéniture est 10% plus lourde. Ces schémas d'empreinte révèlent bien un conflit d'intérêts parental. Ce conflit semble être à l'origine de la pré-éclampsie et du diabète gestationnel. Haig développe ces idées en montrant qu’une partie des conflits entre la mère et sa progéniture après la naissance sont causés par des intérêts paternels et révélés par les modèles d'allaitement et la maturation du bébé(27).

 

Tous les gènes soumis à empreinte différentielle ne sont pas exprimés dans le placenta; certains sont exprimés dans le cerveau. Cela a amené Crespi et Badcock à postuler, avec Haig, que le conflit entre les intérêts génétiques maternels et paternels au sujet des investissements se poursuivait après la naissance et était médiatisé par le comportement du nourrisson (28). Un tel effet est détecté lorsqu’il y a un fort déséquilibre chez le nourrisson conduisant à un phénotype comportemental pathologique ? Ceci a été bien observé sur un gène du chromosome 15 selon qu’il est soumis à une empreinte maternelle ou paternelle excessive dans deux cas pathologiques. Le syndrome de Prader-Willi résulte d’une empreinte maternelle : l'enfant est somnolent , se nourrit mal, est facile à soigner et présente un risque élevé (30 à 70%) de psychose à l'âge adulte. Dans le cas d’une empreinte paternelle  on décrit le syndrome d'Angelman : l'enfant est exigeant, dort mal, veut téter fréquemment, est difficile à prendre en charge et présente un risque élevé (40 à 80%) d'autisme à l'âge adulte. Ainsi, les maladies mentales pourraient résulter en partie de la rupture d’équilibre résultant d’un conflit d'intérêts parental au niveau génétique.

Crespi, Stead et Elliot étendent cette analyse de l'autisme et de la schizophrénie aux impacts des variantes du nombre de copies (délétions et duplications), d'autres gènes impliqués dans la croissance et dans le développement cérébral (16). Ils plaident de manière plausible que le risque d'autisme est accru par la perturbation des intérêts maternels et l'expression sans entrave des intérêts paternels, et que le risque de schizophrénie est augmenté par la perturbation des intérêts paternels et l'expression sans entrave des intérêts maternels. C'est une approche non conventionnelle mais créative dans le domaine des graves maladies mentales. Si elle  est correcte, ce sera l'un des aspects les moins attendus et les plus surprenants de l’apport de la biologie de l'évolution humaine à la médecine. L’avenir nous le dira...

 

Les processus sous-jacents à l'origine et à l'émergence de maladies infectieuses sont un problème clé en médecine évolutionniste. Les agents pathogènes présentant un taux de mutation élevé, comme les virus à ARN, génèrent une diversité génétique énorme et constituent une cible mouvante contre laquelle les systèmes immunitaires des vertébrés ont du mal à faire face. Ces taux de mutation élevés permettent également une analyse très détaillée de leurs relations et de leur histoire, ce qui nous permet, par exemple, de déduire avec précision les origines du VIH / sida (29). Holmes applique ici sa connaissance approfondie de l’évolution des virus à ARN (30) pour faire deux remarques : la mutagenèse létale peut être une méthode sous-exploitée de contrôle viral, et le manque de surveillance des souches pathogènes / virulentes circulant chez les porcs nous a empêché de prédire l’émergence de la grippe H1N1 (31).

 

Jusqu'ici, nous avons principalement passé en revue les conséquences médicales de certains aperçus évolutionnistes. Une autre branche importante de la médecine évolutionniste consiste à approfondir notre compréhension des processus fondamentaux de l’évolution. Les généticiens évolutionnistes effectuent une grande partie de ce travail, documentant, par exemple, des preuves de la sélection au niveau du génome (32). Pendant ce temps, les spécialistes de l'évolution phénotypique apportent des contributions de plus en plus importantes confirmant deux faits : la sélection agit sur des phénotypes, et non sur des gènes, et les patients sont des phénotypes. Les deux approches sont nécessaires, et les deux sont représentées ici : d'abord la génétique, ensuite le phénotypique.

Si nous réduisons l’évolution à ses éléments moléculaires, le processus est initié par des mutations mononucléotidiques et cette substitution se traduit dans certains cas par la modification d’un acide aminé au sein d’une protéine. Les protéines sont composées de centaines d'acides aminés, et passer d'un état fonctionnel à un autre peut être un processus à multiples étapes dans la modification de la valeur sélective. Processus qui était encore largement méconnu jusqu’alors. Carneiro et Hartl présentent une analyse extrêmement détaillée des modalités de sélection lors de la mutation de trois enzymes (33). Ils concluent que les protéines réelles présentent beaucoup plus d'additivité et moins d'épistasie que les protéines simulées de manière aléatoire. Cette constatation est importante car elle signifie que les systèmes biologiques réels ont plus de chances d’atteindre des maxima de valeur sélective que l’on pensait auparavant inaccessibles ; ils peuvent traverser des conditions environnementales plus rudes que nous le pensions.

Le séquençage du génome humain a ouvert la possibilité d’examiner les différences entre les individus nucléotide par nucléotide. Le génome humain peut maintenant être examiné pour rechercher les différences au niveau des nucléotides individuels, appelés Single nucleotid polymorphisms (SNP), sur des millions de sites du génome. Cette découverte a suscité l’espoir qu’en examinant ces variations dans l’ensemble du génome, nous serions en mesure de découvrir la majorité des variantes génétiques impliquées dans des maladies ou des traits humains complexes. Certains ont été découverts ; cependant, dans l’ensemble de la variation génétique, celle qui a été expliquée par des variants génétiques déjà découverts est beaucoup plus faible que prévu et promis. Dans un article qui applique soigneusement les notions de base de la génétique évolutionniste, Eyre-Walker montre que, lorsque nous examinons comment la sélection agit sur les sources de la variance génétique dans un trait, nous constatons que l'essentiel de la variance génétique d'un trait - l'essentiel de son héritabilité - est causée par des mutations peu fréquentes dans la population et que les effets des mutations rares ont tendance à être beaucoup plus importants que ceux des mutations courantes (34). La situation paradoxale qui en a résulté a frustré les récentes études d'association portant sur l'ensemble du génome : les mutations qui ont des effets importants sur la condition physique risquent d'être rares dans les populations et donc difficiles à détecter ; et les mutations faciles à détecter ont peu d’incidence pathologique. C'est l’aspect le plus parcimonieux de l'évolution qui explique pourquoi la plupart des études pangénomiques n'expliquent pas plus de quelques pour cent de la variation d'un trait.

L’intérêt pour l’épigénétique a récemment augmenté de façon spectaculaire (35 – 37). L'épigénétique se concentre sur les modifications du développement survenant dans un seul génome et n'impliquant pas de modifications de la séquence de l'ADN. Une classe importante de changement épigénétique est médiée par la méthylation de gènes ; l'hérédité des modèles de méthylation au sein des lignées cellulaires contribue à la stabilisation de l'état différencié des tissus. Feinberg et Irizarry explorent une conséquence évolutionniste de la variation de cette méthylation entre individus : les gènes qui augmentent cette variation améliorent la valeur sélective  dans un environnement variable lorsque la variation épigénétique contribue à la plasticité phénotypique de l’organisme entier (38). Cette approche a le potentiel de résoudre plusieurs énigmes exceptionnelles dans différents domaines de la biologie.

 

Un autre domaine pour lequel l’intérêt a récemment augmenté est la variation structurelle (inversion, suppression et duplication) dans le génome dont la variation du nombre de copies (CNV) est la forme la plus abondante. La vision classique de l'architecture du génome était que chacun de nous avait le même nombre de copies de chacune des régions génomiques. Le séquençage méthodique nous a montré que cette vision était fausse. Par exemple, Sebat et col. (39) ont examiné 20 individus et ont constaté qu'ils différaient en moyenne de 11 polymorphismes en nombre de copies, représentant chacun une séquence moyenne de 465 kilobases. Au sein de ces intervalles de séquence, ils ont trouvé une variation du nombre de copies dans 70 localisations génomiques différentes, impliquant des gènes influençant la fonction neurologique, la régulation de la croissance cellulaire, la régulation du métabolisme et pouvant être associées à la maladie. Ces premiers résultats ont été abondamment confirmés. Ici, Carvalho, Zhang et Lupski présentent un examen complet du nombre de copies et d’autres variations structurelles du génome humain, ce qui leur a permis de développer les concepts d’instabilité génomique à la fois pathogènes et adaptatifs (40). On lit cet article avec le sentiment que la variation structurelle du génome et ses conséquences pour la santé et la maladie constitueront une riche source de recherches et de résultats dans les années à venir.

Les populations humaines sont généralement considérées comme de mauvais candidats pour des études sur des questions fondamentales relatives à l'évolution et au maintien des caractéristiques de valeur sélective, car les effets de la culture sont profonds et leurs environnements sont très différents de ceux dans lesquels les autres espèces ont évolué. Parfois, cependant, des conditions culturelles particulières offrent quelque chose qui ressemble à une situation naturelle. Kosova, Abney, Ober rapportent des données provenant d'une population huttérite où le contrôle des naissances n'est pas utilisé et où la stratification sociale est minimisée par les contraintes culturelles (41). Armés d'une base de données extraordinaire d'informations démographiques sur trois générations, ils s'interrogent sur les corrélations et l'héritabilité parmi des variables de reproduction étroitement liées à la valeur sélective. Ils constatent que la taille d’une famille achevée est influencée par le taux de natalité et encore plus par l'âge à la dernière reproduction, mais cet âge à la dernière reproduction est peu influencé par le taux de natalité. Pour ces traits, les estimations de l'héritabilité chez les femmes vont de 0,23 à 0,28 ; chez les hommes, l'héritabilité est plus élevée, jusqu'à 0,68 pour la taille de la famille achevée. Ces données ne répondent pas à la question basique, pourquoi tant de variabilité persiste sur des traits héréditaires étroitement liés à la valeur sélective. Cependant, ils illustrent le potentiel d'évolution continue des traits dans les sociétés modernes et comment une pensée évolutionniste peut stimuler l'analyse créative d'un ensemble de données remarquables.

Des mutations se produisent et une maladie en résulte, mais la grande majorité des mutations nuisibles sont récessives et ne peuvent être visibles que si un individu en a deux copies. Les phénotypes associés à des maladies causées par des homozygoties récessives sont peu fréquentes, car la sélection a façonné les mécanismes favorisant la reproduction chez toutes les espèces, y compris l'homme. Cependant, il existe une importante variation culturelle. Dans le monde entier, 10,4% des conjoints sont des cousins ​​au deuxième degré ou plus proches, mais cette proportion varie énormément, allant de moins de 1% à plus de 50%. Dans certaines cultures, les cousins ​​principaux ou secondaires sont des conjoints privilégiés en raison des avantages sociaux. Par exemple, Charles Darwin et Emma Wedgewood étaient des cousins ​​germains, et Darwin craignait que cela puisse expliquer les problèmes de santé de ses enfants. Les estimations des effets d'une telle consanguinité sont importantes non seulement pour des raisons pratiques : elles offrent également des indices sur la prévalence de gènes qui affectent la valeur sélective, souvent sans aucune maladie identifiable associée. À l'aide des données de 69 sociétés, Bittles et Black signalent une augmentation de 3,5% des taux de mortalité chez les enfants nés de mariages entre premiers cousins ​​(42). (42). Cette constatation est compatible avec de nombreux allèles récessifs délétères ayant généralement de petits effets. Ils notent également une forte tendance à la diminution des mariages consanguins dans les sociétés technologiques, donc avec des avantages sociaux réduits. Il est intéressant d’en envisager les conséquences sur la santé publique des populations futures.

L’idée courante que la sélection naturelle est terminée pour les humains illustre le degré des malentendus courants au sujet de l'évolution. Les individus avec certains phénotypes héréditaires ont plus de progénitures que d'autres, aussi la sélection naturelle continue-t-elle à façonner notre espèce. Des changements majeurs prennent des milliers d'années, mais pouvons-nous identifier des traits associés à de simples variations du succès reproducteur ? Byars, Ewbank, Govindaraju et Stearns abordent la question avec l’une des bases de données les plus remarquables en médecine, celle de la Framingham Heart Study (43). À l'aide de données sur le succès reproducteur au cours de la vie, ils appliquent des méthodes standard pour estimer les gradients de sélection découlant de variables mesurées, dont le poids et l'âge à la première naissance. De fait, le rôle de ces facteurs dans la sélection est observé, et ils sont même en mesure d’évaluer les effets au cours de différentes décennies, ce qui permet de conclure que le trait le plus important influant sur le succès en matière de procréation est l’âge à la première naissance, qui devrait évoluer lentement au cours des générations successives.

Comme indiqué précédemment, la sélection est enregistrée dans les génotypes et les régions génomiques, mais la sélection naturelle agit sur les phénotypes. Houle note que les nouvelles méthodes génomiques ont déséquilibré nos connaissances : « la profondeur de nos connaissances sur les génomes approche de la complétude, alors que nos connaissances sur les phénotypes restent, en comparaison, minimes.» Les phénotypes de maladies les plus courants sont influencés par des milliers de gènes avec des millions de variantes. Si les variantes étaient fréquents et avaient des effets importants, les progrès seraient rapides, mais ils ne le sont pas. En fait, pour la plupart des maladies courantes, aucun gène commun spécifique n'a d'effet majeur. Nous avons besoin d'une nouvelle approche. Selon Houle, la solution réside dans la « phénomique » , l'étude à grande échelle des phénotypes est «le complément naturel et inévitable de la génomique» (44). Il préconise l’élaboration de cartes de contour phénotype-génotype détaillées rappelant le paysage adaptatif de Sewall Wright (45). Les mêmes outils mathématiques utilisés pour décrire les changements découlant de la sélection naturelle peuvent être appliqués à la tâche de description des relations entre phénotypes et états pathologiques. À ce jour, aucun effort de phénotypage à grande échelle n'a été consenti, en grande partie à cause de son coût élevé, mais il existe de bonnes raisons évolutionniste pour penser que les avantages d'un tel programme en valent la peine.

 

Combler le fossé de l’éducation

Les articles ci-dessus de ce supplément spécial illustrent la valeur des approches évolutives pour divers problèmes de médecine et de santé publique. Cependant, ils illustrent également les opportunités non encore appréhendées en raison du grand fossé qui sépare la biologie évolutive et la médecine. Peu de facultés de médecine comptent des biologistes de l'évolution dans leurs rangs et aucune n'enseigne la biologie de l'évolution en tant que science médicale de base. Certains médecins et chercheurs en médecine apprennent quelque peu sur l'évolution avant leurs études en médecine, mais rares sont ceux qui possèdent le niveau de connaissances que nous exigeons pour les autres sciences fondamentales. Les articles de ce supplément illustrent les possibilités offertes par la recherche, mais les applications générales de l’évolution en médecine peuvent être tout aussi utiles. Une vision évolutionniste corrige les notions erronées du corps en tant que machine habilement conçue et donne aux médecins une idée différente de ce qu’est un organisme et de ce qu’est la maladie (22). Que faut-il pour combler le vide? Nesse et al. soutiennent qu'il est nécessaire d'améliorer considérablement l'éducation à l'évolution avant la faculté de médecine et que des rénovations spécifiques du programme de formation en médecine sont également essentielles (46). Les progrès dans la formation à l'évolution dans certaines écoles sont rapides, mais de nouvelles politiques nationales sont nécessaires si nous voulons former des médecins capables de tirer pleinement parti de l'évolution en tant que science fondamentale essentielle à la médecine. Outre les modifications apportées aux programmes d’études des facultés de médecine, des modifications de l’enseignement avant l’université peuvent avoir un effet particulièrement puissant. Exiger des compétences en biologie évolutionniste au test d'admission du Medical College (MCAT) améliorera probablement la compréhension des problèmes évolutionnistes chez les cliniciens plus que toute autre mesure. En plus des modifications apportées au MCAT lui-même, chaque établissement de premier cycle devrait proposer des cours de médecine de l'évolution dans le cadre de son programme d'études.

De tels investissements valent-ils la peine ? La question est légitime. Être médecin suppose déjà une formation longue dans de nombreux domaines complexes, dont certains sont assez éloignés de la pratique médicale quotidienne. L'ajout d'une autre compétence à un programme déjà chargé nécessite une justification solide. Les participants au colloque ont conclu, comme nous, que cette justification existe : les idées évolutionnistes sauvent déjà des vies, réduisent la souffrance et peuvent nous aider à éviter des surprises scientifiques désagréables. Il faut mettre fin à l'ignorance des médecins à propos des principes fondamentaux de l'évolution. Les avantages de la pensée évolutionniste sont les plus évidents pour concevoir de meilleurs programmes de gestion de l’évolution de la résistance aux antibiotiques chez les agents pathogènes et de la résistance aux médicaments contre le cancer. De nombreuses personnes peuvent rester en vie plus longtemps et en meilleure santé si nous gérons plus judicieusement les traitements antibiotiques et la chimiothérapie. Le potentiel pour anticiper et éviter les mauvaises surprises est plus grand lorsque nous cherchons à comprendre les conséquences de campagnes de grande envergure avec des vaccins permettant à certains agents pathogènes d’y échapper : leur virulence pourrait augmenter (15). De plus, des aperçus évolutionnistes ont permis de mieux comprendre les raisons de multiples avortements spontanés (47, 48), de la pré-éclampsie et du diabète gestationnel (26) ; le potentiel de traitement des maladies auto-immunes en gérant notre faune symbiotique de bactéries et de vers (12); l’émergence de nouvelles maladies infectieuses et les changements ultérieurs de leur transmissibilité et de leur virulence (49) ; et beaucoup plus encore.

 

Conclusions

Le colloque qui a donné lieu à ces articles a été l’aboutissement d’au moins une vingtaine de réunions plus restreintes; cependant, cela ne doit en aucun cas être considéré comme une conclusion. Cette réunion s'est fortement concentrée sur des avancées de recherche spécifiques dans le vaste champ de la médecine. Cela n'a touché que superficiellement la santé publique. Il en dit peu sur les facteurs comportementaux qui influencent la maladie. Et, l’approche de l'éducation et des recommandations politiques  a été nécessairement trop brève. Nous espérons que cette réunion et les articles de ce supplément inciteront de nombreuses personnes à organiser d’autres projets de communication, certains plus ciblés, d’autres plus vastes et, espérons-le, organisés par et pour les médecins.

La conclusion générale est que le nombre de passerelles entre la médecine et la science fondamentale de la biologie évolutionniste est en augmentation, et que de nouvelles sont en construction, mais d'importants gouffres restent à franchir. En particulier, les mécanismes de financement actuels renforcent la distance entre biologie de l’évolution et médecine et rendent problématique le développement de programmes de recherche à leur intersection. La National Science Foundation et les National Institutes of Health considèrent chacun ce domaine comme en dehors de leurs domaines respectifs, tout en préconisant une recherche interdisciplinaire accrue. Pour aller de l'avant, ces grands organismes subventionnaires doivent négocier un moyen de combler cet écart et de soutenir des activités scientifiques novatrices qui ne cadrent pas avec les structures de financement existantes. La science telle que celle représentée dans ce supplément est trop excitante pour être négligée. C'est comme si un isthme perdu entre deux continents avait été découvert, un nouvel espace ouvrant de nouvelles frontières remarquables et ouvrant la voie à de puissantes stratégies de prévention et de traitement.

 

Références des articles mentionnés

 

1/ Nesse RM, Williams GC,  (1994) Why We Get Sick: The New Science of Darwinian Medicine(Vintage Books, New York).

2/ Zampieri F,  (2009) Medicine, evolution and natural selection: An historical overview. Q Rev Biol 84:333–356.

3/ Stearns SC, ed (1998) Evolution in Health and Disease (Oxford University Press, Oxford).

4/ Trevathan WR, McKenna JJ, Smith EO (1999) Evolutionary Medicine (Oxford University Press,New York).

5/ Stearns SC, Ebert D (2001) Evolution in health and disease: work in progress. Q Rev Biol 76:417–432.

6/ Nesse RM, Stearns SC (2008) The great opportunity: Evolutionary applications to medicine and public health. Evol Appl 1:28–48.

7/ Trevathan WR, McKenna JJ, Smith EO (2007) Evolutionary Medicine, Second Edition (Oxford University Press, New York).

8/ Stearns SC, Koella JK (2008) Evolution in Health and Disease, Second Edition (Oxford University Press, Oxford).

9/ Nesse RM, Stearns SC, Omenn GS (2006) Medicine needs evolution. Science 311:1071.

10/ Gluckman P, Beedle A, Hanson M (2009) Principles of Evolutionary Medicine (Oxford University Press, Oxford, UK).

11/ Held LI (2009) Quirks of Human Anatomy: An Evo-Devo Look at the Human Body (Cambridge University Press, Cambridge, New York).

12/ Zaccone P, Fehervari Z, Phillips JM, Dunne DW, Cooke A (2006) Parasitic worms and inflammatory diseases. Parasite Immunol 28:515–523.

13/ Rook G, ed (2009) The Hygiene Hypothesis and Darwinian Medicine (Birkhauser Basel-Boston-Berlin, Boston, MA).

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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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Biologie moléculaire / Génétique / Epigénétique

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― Edouard Zarifian

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