Amylase chez l’homme et les animaux domestiques

Le riz, le pain et les pommes de terre ne sont que quelques-uns des aliments féculents dont dépendent de nombreuses populations humaines dans leur vie quotidienne. En fait, les féculents font probablement partie de notre alimentation depuis longtemps. Des résidus d’amidon ont été retrouvés dans les foyers de cuisson il y a 120 000 ans, lorsque le désert du Sahara était encore couvert d’une végétation luxuriante et que les céréales étaient parmi les premières cultures à être domestiquées et cultivées. Cette relation étroite avec l’amidon a inévitablement laissé son empreinte dans nos gènes.

L'amidon est formé de nombreuses molécules de sucre liées entre elles, il doit donc être découpé en morceaux plus petits pour être absorbé dans notre circulation sanguine : le processus de découpage est guidé par une enzyme appelée alpha-amylase. Cette protéine est codée par la famille de gènes AMY et, chez quelques espèces comme l'homme, elle est exprimée à la fois dans le pancréas et dans la salive.

Les humains modernes diffèrent des autres primates, et même des autres espèces d’humains primitifs, par le nombre de copies du gène AMY dont ils disposent. Contrairement aux Néandertaliens et aux Dénisoviens, qui n’avaient que deux copies diploïdes, nous possédons jusqu’à 20 copies du gène AMY1, qui produit l’amylase salivaire. En fait, il existe des preuves que ce gène a été fortement sélectionné dès le Pléistocène moyen, lorsque les humains modernes sont apparus. Cela peut suggérer que notre lignée a développé des adaptations spécifiques pour digérer les aliments riches en amidon, soulignant l’importance durable et continue de ces aliments de base dans notre alimentation.

Plusieurs études ont montré que plus le nombre de copies du gène AMY1 est élevé , plus la protéine amylase est exprimée dans la salive. Cela peut affecter la façon dont nous digérons les aliments riches en amidon, mais aussi la façon dont nous les percevons. En effet, lorsque l’amylase de la salive décompose l’amidon dans la bouche, elle libère un goût sucré que nous pouvons détecter.

Bien entendu, la quantité d’amidon consommée varie d’un être humain à l’autre. Il est frappant de constater que les populations qui ont un nombre plus élevé de copies du gène de l’amylase et une plus grande quantité d’amylase dans leur salive ont également tendance à manger plus d’amidon. On retrouve un schéma similaire chez les loups et leur homologue domestique, le chien. Alors que les loups n’ont que deux copies diploïdes du gène de l’amylase, les chiens peuvent en avoir plusieurs, et ils ont également des niveaux plus élevés d’expression et d’activité de l’amylase dans leur pancréas. Lorsque les loups sont devenus des chiens, leur comportement et leur apparence ont changé, mais ils se sont également adaptés à une nouvelle source de nourriture riche en amidon.

Les animaux qui vivent aux côtés des humains ont des régimes alimentaires différents de ceux de leurs parents sauvages, et ces différences ont conduit à des adaptations alimentaires. Alors que les loups sont très carnivores, les chiens se sont adaptés aux restes de la nourriture humaine riche en amidon.

Les chiens ne sont pas la seule espèce vivant aux côtés des humains à s’être adaptée à une consommation accrue d’amidon. Des recherches ont recueilli des données sur le nombre de copies du gène de l’amylase et l’activité de l’amylase salivaire chez plusieursmammifères différents. Pour plusieurs espèces, les variétés sauvages et domestiques (ou au moins commensales) ont été échantillonnées, comme les loups et les chiens, les souris et les rats sauvages et domestiques (ou des rues), ainsi que les sangliers et les porcs.

Les analyses montrent que les espèces vivant à proximité des humains possèdent plus de copies des gènes de l'amylase que leurs parents sauvages, ainsi que des niveaux plus élevés d'activité de l'amylase dans leur salive. C'est même le cas pour les espèces dont le régime alimentaire « naturel » contenait déjà une bonne quantité d'amidon, comme les souris. Comparées aux souris sauvages, les souris domestiques ont encore plus de gènes et d'activité de l'amylase, peut-être en raison des nombreux aliments riches en amidon que nous leur fournissons sans le savoir.

Les résultats offrent également de nouvelles perspectives sur la façon dont les variations du nombre de copies pourraient affecter l'activité de l'amylase dans la salive. Alors que le nombre de gènes d'amylase augmente de manière presque linéaire avec la consommation d'amidon, il n'y a pas de différence dans l'activité de l'amylase dans la salive des espèces ayant une consommation d'amidon intermédiaire ou élevée. Les deux espèces ont beaucoup plus d'amylase dans leur salive que les espèces ayant une consommation d'amidon très faible ou nulle, mais chez les espèces ayant une consommation d'amidon élevée, les copies supplémentaires du gène de l'amylase ne semblent pas se traduire par des quantités plus élevées d'enzyme salivaire. De même, certaines espèces ayant une activité amylasique très élevée dans leur salive, comme les babouins ou les macaques, n'ont pas d'augmentation correspondante des copies du gène de l'amylase. Ces résultats inattendus devraient encourager la recherche sur les autres mécanismes qui peuvent affecter l'activité de l'amylase salivaire. Une autre voie d'étude pourrait être d'examiner l'activité pancréatique de l'enzyme. Les recherches ont uniquement mesuré l’amylase salivaire, mais l’enzyme est également produite dans le pancréas : c’est par exemple là que les chiens traduisent leurs nombreuses copies du gène de l’amylase en activité amylasique.

Les humains se sont adaptés pour digérer efficacement de nouveaux aliments tels que le lait et les céréales, mais nos habitudes alimentaires et notre amour pour les glucides amylacés pourraient également avoir façonné les animaux qui vivent parmi nous. Ces nouvelles études illustrent donc à quel point nos comportements influencent notre environnement.