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ADN poubelle de l'intelligence humaine

dernière mise à jour le 10/12/2021

Les traits qui séparent les chimpanzés des humains semblent évidents, nous sommes pourtant des espèces étonnamment similaires au niveau de nos gènes. Les parties de notre ADN qui contiennent des instructions pour fabriquer des protéines - les éléments constitutifs de notre corps - diffèrent de moins de 1 %, mais les gènes codant pour les protéines ne représentent qu'une petite partie de nos génomes. Certaines des plus grandes différences entre les humains et les chimpanzés résident dans l'ADN qui réside en dehors des gènes. On parle d’ADN non-codant.

Katherine Pollard a comparé les deux espèces et identifié les parties du génome humain qui sont uniques. Elle a découvert que 716 de ces régions d'ADN spécifiques à l'homme fonctionnent ensemble pour créer les traits biologiques qui nous différencient des autres primates.

La plupart de ces 700 morceaux d'ADN se trouvent en dehors de nos gènes, et la dernière étude résout en partie le mystère de leur fonction. En adaptant les nouvelles techniques issues de la biotechnologie, les scientifiques ont pu concevoir des milliers de cellules cérébrales humaines et de chimpanzés et tester comment ces 716 « régions humaines accélérées » (HAR) affectaient le développement des cellules des deux espèces. Dans le processus, son équipe a découvert de nouvelles cibles possibles pour le traitement de l'autisme, de la schizophrénie et d'autres troubles neuropsychiatriques.

Aujourd’hui, les progrès technologiques permettent d’étudier plus facilement ces « HAR ». L’équipe de Katherine Pollard a décidé d’appliquer cette technologie pour étudier les neurones, puisque ’est- a priori l’intelligence qui nous distingue le plus des autres primates. Ils ont examiné comment ces HAR se comportent à deux moments différents du développement des cellules.

Ils ont découvert que près de la moitié de ces morceaux d'ADN - qui n'apparaissent pas naturellement dans le génome du chimpanzé - étaient actifs dans les neurones en croissance. Mais les HAR ne produisaient pas de protéines ; ils font partie de ce que les scientifiques nommaient autrefois « ADN poubelle ». Cette première étude complète de toutes ces séquences a montré que 43 % d'entre elles pourraient jouer un rôle fonctionnel dans le développement neuronal.

Les parties du génome du chimpanzé qui sont analogues aux HAR n'ont pas changé du tout depuis des millions d'années, et elles sont presque identiques aux mêmes régions chez la plupart des animaux. Pollard dit que la sélection naturelle agissait pour empêcher ces parties du génome de ces animaux de changer, mais quelque chose a dû se produire pour soulager cette pression évolutive des humains après la séparation de nos ancêtres et des chimpanzés il y a environ six millions d'années. La plupart des « HAR » ont tellement de changements en eux que non seulement ils ont acquis des mutations aléatoires, mais les individus porteurs de ces changements ont eu une plus grande progéniture. Quelles en est la cause est une question en suspens. Le fait que tant de HAR soient impliqués dans le développement neuronal suggère que le changement pourrait avoir quelque chose à voir avec l'évolution de l'intelligence, un trait très compliqué qui est le produit de centaines de mutations dans nos génomes.

Cependant, ces changements se sont accompagnés de graves inconvénients. "Beaucoup de ces HAR se trouvent à proximité de gènes associés à des maladies spécifiques à l'homme telles que l'autisme, la schizophrénie, etc. Ce résultat suggère que ces maladies ne sont pas causées par les gènes du développement du cerveau eux-mêmes, mais par la manière dont les HAR les régulent. Une partie des recherches s'est concentrée sur le déchiffrement de la façon dont chaque mutation individuelle au sein de sept HAR différents a modifié l'activité d'un gène. L'équipe a découvert que les mutations individuelles augmenteraient ou diminueraient la quantité de protéine produite par un gène. Essentiellement, la sélection naturelle affinait la façon dont les gènes étaient exprimés, car trop ou trop peu d'une protéine spécifique peut causer des problèmes. Dans l'autisme, de nombreuses mutations dans différentes parties du génome se rassemblent et toutes apportent de petits changements qui, ensemble, placent un individu au-dessus d'un seuil où nous dirions qu'il est autiste. Le reste d'entre nous a certaines de ces mutations mais se maintient en dessous du seuil de l’autisme cliniquement déclaré.

Les recherches sur l’autisme doivent donc se concentrer sur ces « HAR ».

C'est peut-être aussi une bonne façon de remonter le temps pour en savoir plus sur les changements génétiques qui ont conduit à l'évolution de l'espèce humaine moderne. "Nous ne verrons jamais ce qui s'est produit dans le passé au cours de l'évolution, mais nous avons pu recréer ce passé en laboratoire et mesurer sa fonction" dit l’auteure.

Bibliographie

Franchini LF, Pollard KS
Human evolution: the non-coding revolution
BMC Biol. 2017;15(1):89
DOI : 10.1186/s12915-017-0428-9

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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