Médecine évolutionniste : portée, intérêt et potentiel

Abstract

Cette revue s’adresse aux lecteurs qui recherchent une vue d’ensemble, qui enseignent et qui s’intéressent aux idées visionnaires. Elle décrit d’abord la gamme de sujets couverts par la médecine évolutionniste, qui comprennent la variation génétique humaine, les inadéquations avec la modernité, la médecine reproductive, les maladies dégénératives, les interactions hôte-pathogène et les informations issues des comparaisons avec d’autres espèces. Elle aborde ensuite les priorités de la recherche translationnelle, de la recherche fondamentale et de la gestion de la santé. Ses conclusions sont que la pensée évolutionniste ne devrait pas remplacer d’autres approches de la science médicale, telles que la médecine moléculaire et la biologie cellulaire et du développement, mais que les idées évolutionnistes peuvent se combiner avec et compléter les approches établies pour réduire la souffrance et sauver des vies. Comme nous sommes à l’aube de tant de nouvelles recherches et d’idées innovantes, il est difficile d’estimer l’impact que la pensée évolutionniste aura sur la médecine, mais il est déjà clair que son potentiel est énorme.

 

I / Introduction

Cette revue de la médecine évolutionniste a trois objectifs : décrire les connaissances évolutionnistes qui améliorent la compréhension de la recherche et de la pratique médicale et épidémiologique ; fournir des références bibliographiques pour une orientation rapide ; et mettre en évidence les découvertes récentes passionnantes.

La version moderne du projet de médecine évolutionniste, lancé par Williams & Nesse [1,2], elle a été étudiée dans des livres récents de Trevathan et al. [3], Stearns & Koella [4] et Gluckman et al. [5] ainsi que dans plusieurs articles de synthèse [6-10]. Et aussi dans des numéro spéciaux de Evolutionary applications [11], de PNAAS [9] et The journal of molecular medicine [12].  Si cet article a une valeur ajoutée, elle vient des perspectives acquises en ayant enseigné plusieurs cours et en ayant interpellé un large public. La médecine évolutionniste n'est pas un domaine, comme la génétique ou la biochimie. C'est un ensemble de concepts et d'approches avec lesquels analyser de nombreuses parties différentes de la science médicale. L'évolution est fondamentale. Elle imprègne la biologie, se combinant à la physique et à la chimie pour générer des explications pour tous les phénomènes biologiques. Cependant, nous ne parlons pas maintenant de médecine physique ou de médecine chimique. Pourquoi alors parlons-nous maintenant de médecine évolutionniste ? Il y a deux raisons. Elle a été négligée par rapport à la physique et chimie, et des travaux récents montrent que les connaissances évolutionnistes peuvent améliorer notre capacité à comprendre, diagnostiquer et guérir. Lorsqu'à un moment donné, les connaissances évolutionnistes auront été acceptées et intégrées dans la formation des médecins, des épidémiologistes, des infirmières et des vétérinaires, elles seront alors si familières que le terme « médecine évolutionniste » disparaîtra. Il sera tenu pour acquis que l'on prend en compte les connaissances évolutionnistes dans les questions médicales. Ce jour n'est pas encore arrivé, mais le rythme auquel il approche s'accélère. Des articles comme celui-ci ont une fonction temporaire ; ils font avancer un projet dont le succès en éliminera le besoin. La médecine évolutionniste comprend donc tous les domaines dans lesquels la pensée évolutionniste informe de manière productive des questions médicales et épidémiologiques. Je discute ensuite des priorités de la recherche translationnelle, de la recherche fondamentale, de la gestion de la santé, des découvertes récentes passionnantes et des endroits où les biologistes évolutionnistes peuvent apprendre la science médicale.

Ma sélection de sujets et mon évaluation des priorités sont miennes. D'autres choisiraient différemment. Voir Ellison [13] sur l'évolution et l'écologie de l'endocrinologie reproductive humaine, Nesse [14,15] et Keller & Nesse [16] sur la maladie mentale, Gluckman et al. [5,17] et Kuzawa [18] sur les origines développementales de la santé et de la maladie des adultes, Litman & Cooper [19] et Cooper & Herrin [20] sur l'évolution du système immunitaire, et Trevathan et al. sur l'obstétrique, McKenna et al. sur l'allaitement maternel et le cododo, Smith [21] sur la toxicomanie et Eaton et al. [22] sur la nutrition et l'exercice dans [3], et Leonard [23] sur la nutrition et l'exercice

 

II / L’éventail des questions

A/ Variation génétique médicalement significative

Les plus de sept milliards d’êtres humains qui vivent actuellement sur la Terre présentent une énorme quantité de variation génétique dont les racines historiques remontent loin dans le passé. Par exemple, le fait que nous partagions des polymorphismes génétiques dans certains gènes du CMH avec les chimpanzés implique que ces polymorphismes ont été maintenus par sélection pendant au moins 5 à 7 millions d’années depuis nos derniers ancêtres communs [24]. Les humains modernes sont apparus plus récemment – ​​il y a environ 200 000 ans – en Afrique, où ils ont conservé de grandes populations qui ont accumulé beaucoup plus de variation génétique que ce que l’on trouve aujourd’hui chez tous les descendants des émigrants qui ont quitté l’Afrique il y a environ 100 000 ans. Ces émigrants ont traversé un goulot d'étranglement démographique à leur sortie, ce qui a laissé derrière eux la plupart des variations génétiques, mais certains de ceux qui ont quitté l'Afrique se sont hybridés avec une autre lignée d'hominidés, les Dénisoviens, à partir de laquelle ils ont acquis des variantes de gènes immunitaires (allèles HLA) que l'on retrouve aujourd'hui chez plus de la moitié des Eurasiens et qui commencent à se propager chez les Africains. [27]

À mesure que les humains se sont multipliés et se sont répandus sur la planète, ils ont rencontré des milliers de variations locales de régime alimentaire et de maladies qui ont généré diverses pressions de sélection. Ces pressions de sélection ont écrit des signatures variées sur les génomes locaux ; les événements de dérive et de fondation ont contribué à la divergence génétique des populations locales. Ces variations génétiques, dont beaucoup ont des implications importantes pour la santé et la maladie, ont longtemps été étudiées par les généticiens, qui ont accumulé des informations impressionnantes sur les maladies génétiques et les causes génétiques des malformations congénitales. [28]

Le message le plus important de la génétique humaine est peut-être que la plupart des variations génétiques humaines sont dues aux différences entre individus (89 %) ; relativement peu peuvent être attribuées aux différences entre groupes géographiquement ou ethniquement définis (9 %) [25]. Ainsi, le concept de race est principalement défini culturellement, et non génétiquement. Néanmoins, en raison de l’immense taille du génome humain, certaines variantes génétiques associées à des groupes ethniques sont utiles dans les diagnostics [28], même si une faible partie de la variation actuelle est imputable à l’ethnicité.

Trois types de variations génétiques humaines sont particulièrement importants pour la science médicale : les variations de résistance aux maladies, bien documentées pour le paludisme, la tuberculose, l’hépatite et la lèpre, mais pas pour plus d’un millier d’autres maladies humaines [29]; les variations de capacité à digérer et à métaboliser deux produits de la révolution agricole : l’alcool en général [30] et le lait après le sevrage (persistance de la lactase) [31] ; et les variations de capacité à métaboliser les médicaments, en particulier, comme le montrent les variantes des familles de gènes du cytochrome P450 et de la n-acétyl-transférase [32, 33]. Certaines de ces dernières variantes ont été découvertes par des médecins qui administraient des doses de médicaments à des patients qui, malheureusement, étaient incapables de les métaboliser ; cela a eu des conséquences dramatiques, parfois mortelles [34].

La prise de conscience de l'importance de prendre en compte les différences génétiques entre les individus lors de la planification des thérapies a conduit au développement de la médecine personnalisée [35], qui est particulièrement utile lorsque la variation génétique a des effets importants. Ce n'est pas toujours le cas.

Une conclusion générale importante de l'étude de la persistance de la lactase est que le changement génétique prend un temps considérable. Pour qu'un allèle de la persistance de la lactase augmente de 1% à 99% de fréquence sous une sélection raisonnablement forte, il faut 5000 à 10 000 ans. Il n’y a pas encore eu assez de temps pour que cette mutation soit fixée dans une population moderne, bien qu’elle soit très fréquente chez les peuples éleveurs de bovins. Cette observation rend tout à fait plausible que nous soyons génétiquement inadaptés à la modernité à bien d’autres égards, car elle montre que les changements culturels sont beaucoup plus rapides que les évolutions biologiques. La culture est désormais une source essentielle de sélection chez les humains, et la médecine fait partie de la culture.

 

B / Inadéquations à la modernité

Les inadéquations à la modernité produisent des maladies qui résultent de l’incapacité de notre biologie à suivre le rythme du changement culturel. Des conséquences importantes de ces inadéquations ont été identifiées pour les maladies auto-immunes, l’asthme et les allergies, regroupées sous l’étiquette « Hypothèse hygiéniste ou des vieux amis » [36] basée sur des réactions inadaptées à la perte du microbiote ancestral. L'obésité et les maladies cardiovasculaire sont liées à l’inadaptation au changements des régimes alimentaires et aux apports énergétiques modernes [22, 23]. Le cancer du sein pourrait être lié à divers nouveaux modes de contraception [37]. Les addictions seraient liées à l'exposition à des substances rarement rencontrées par nos ancêtres qui détournent maintenant le système de récompenses à d'autres fins [21]. Parmi celles-ci, c'est l'hypothèse Hygiéniste qui est la plus attractive, car elle peut apporter de nouvelles thérapies à des maladies graves jusqu’alors sans traitement.

 

1/ Hypothèse hygiéniste ou des vieux amis

Nous étions tous fréquemment infectés par des vers, et l'association des mammifères en développement avec leur microbiote intestinal est si intime que l'induction du tissu lymphoïde intestinal est effectuée par des bactéries intestinales, comme l'ont démontré des expériences sur des lapins axéniques [38]. Les bactéries intestinales étaient historiquement un composant si fiable de l'environnement qu'il était sans danger de leur déléguer le signal qui induit un composant majeur de nos défenses immunitaires ? Donc, une tâche essentielle vitale pour la survie a été externalisée vers un autre génome. Lorsque l'hygiène moderne, la médecine et l'accès à l'eau propre ont éliminé la plupart des vers et certaines bactéries de notre corps, notre système immunitaire a réagi de manière inappropriée. Il l’a fait probablement pour plusieurs raisons. L'une des raisons importantes est que les vers ont développé la capacité de bloquer ou de réguler à la baisse les réponses immunitaires qui pourraient les tuer. Ils ont été soumis à une sélection rigoureuse pour survivre assez longtemps dans leurs hôtes pour se reproduire et ils ont réussi. Un corps naïf réagit à une infection chronique par un ver avec une forte réponse inflammatoire, mais comme les réponses inflammatoires sont dommageables, la sélection a façonné les hôtes pour réguler à la baisse leurs réponses inflammatoires lorsqu'ils sont confrontés à une infection par un ver. Ainsi, l'hôte et le parasite ont co-évolué, et lorsque les parasites disparaissent, cette co-évolution est perturbée et le système immunitaire réagit de manière pathologique. Certains des mécanismes par lesquels les vers manipulent le système immunitaire de l'hôte ont été identifiés ; ils comprennent des moyens de bloquer les molécules d'interleukine qui transmettent des signaux entre les cellules B et diverses populations de mastocytes et lymphocytes T [36, 39, 40]. Si la base moléculaire de la manipulation des vers peut être déterminée, nous pourrons peut-être développer des médicaments qui imitent l'action des vers. Il reste à voir si des thérapies pourraient imiter les interactions dynamiques des vers vivants avec les systèmes immunitaires vivants.

L'une des preuves les plus intéressante provient d'une étude de 7 ans sur des patients atteints de sclérose en plaques, comparant des patients infectés par des vers à d’autres qui ne l’étaient pas. L'état des patients sans vers s'est rapidement aggravé, contrairement à ceux qui en avaient. Lorsqu'au bout de 5 ans, un patient a été traité avec des antihelminthiques, ses symptômes de sclérose en plaques ont rapidement empiré, augmentant en un an pour égaler ceux des patients qui n'avaient pas d'infection par des vers [41]. De telles observations, associées à des expériences sur des modèles de souris [39, 40], ont inspiré un essai clinique de phase 1 utilisant des œufs de trichocéphales porcins, Trichuris suis, choisis parce qu'ils provoquent des réponses immunitaires dans l'intestin humain sans établir d'infection dommageable [42, 43]. Dans ce petit échantillon, les patients ont vu leur état s'améliorer ou ne pas s'aggraver pendant le traitement par les vers. Cela a ouvert la voie à des essais de phase 2 et de phase 3 de plus grande envergure qui pourraient conduire à l'approbation de la FDA pour un tel traitement aux États-Unis. La sclérose en plaques peut être une maladie terrible et débilitante avec perte progressive de nombreuses fonctions. Jusqu'à récemment, il n'y avait aucun espoir de guérison. Dans cet exemple, une perspective évolutionniste a mis en évidence des thérapies pratiques pour une maladie jusqu'alors incurable.

 

2/ Contraception et cancer du sein

Dans une population se reproduisant naturellement sans contraception, une femme a plusieurs enfants, les allaite et connaît une aménorrhée due à la lactation pendant l'allaitement. Ces femmes ont en moyenne environ 70 cycles menstruels au cours de leur vie. Dans une population moderne où les femmes utilisent des contraceptifs oraux, retardent la reproduction et ont des familles plus petites, une femme a environ 350 cycles menstruels par vie, soit cinq fois plus. À chaque cycle menstruel, le tissu mammaire se différencie et se multiplie, puis régresse, et chacun de ces épisodes implique des divisions cellulaires avec mitoses qui favorisent des mutations somatiques [37]. L'évolution du cancer est en grande partie alimentée par le nombre de divisions cellulaires somatiques et la probabilité de mutation par division cellulaire. Il faut sept à neuf mutations dans un ensemble d'environ 350 gènes pour initier un cancer et faire apparaître des métastases [44]. Ainsi, les prédictions sont que les femmes pratiquant une contraception ont un risque de cancer du sein cinq fois plus élevé que les femmes qui n'utilisent pas de contraceptifs, et cela a été partiellement démontré [45]. La contraception orale est, cependant, protectrice contre le cancer de l'ovaire, et donc les deux effets sur la survie s'annulent mutuellement [45].

La contraception est une pratique culturelle très récente dont le corps des femmes n'a pas fait l'expérience évolutive. Elle a produit l'une des inadéquations les plus frappantes avec la modernité.

 

C/ Médecine de la reproduction

1/ Caractéristiques particulières de l'histoire de la vie humaine : intervalles courts entre les naissances et la ménopause

La comparaison des humains et des chimpanzés révèle des différences frappantes qui ont évolué depuis la divergence des deux espèces [46]. Les femmes humaines peuvent élever avec succès des enfants nés à 2-3 ans d’intervalle. Les chimpanzés donnent naissance à des intervalles de 4 à 7 ans. Les humains ont une enfance prolongée entre la petite enfance et l'adolescence pendant laquelle leur cerveau continue de se développer et ils acquièrent des comportements appris, ce qui n'est pas le cas des chimpanzés. Les humains retardent la maturation jusqu'au milieu ou à la fin de l'adolescence, les chimpanzés atteignent la maturité au début de leur adolescence. Le sevrage accéléré, rendu possible par le soutien social des autres membres du groupe, a bénéficié aux mères au détriment de leur progéniture en augmentant le nombre d'enfants qu'elles pouvaient porter au cours de leur vie. La maturation lente a bénéficié à la progéniture au détriment des mères en permettant le développement d'un cerveau complexe et l'acquisition de comportements appris [47].

Les humains sont également presque les seuls mammifères à avoir une survie post-reproductive prolongée après la ménopause, ce qui n'est pas le cas des chimpanzés [48]. La ménopause est déroutante sur le plan de l'évolution, car à première vue, elle semblerait réduire le succès reproductif au cours d’une vie.

Trois hypothèses pour l'évolution de la ménopause ont été proposées. Williams a suggéré que si la probabilité que la mère meure en couches ou que l’enfant meure en bas âge augmente suffisamment avec l’âge maternel, il viendra alors un moment où la sélection favorisera les mères qui arrêtent de se reproduire pour assurer la survie de leur dernier enfant ; c’est ce qu’on appelle l’hypothèse de la mère [49]. Hawkes et al. ont suggéré que la ménopause a évolué pour libérer les grand-mères de l’éducation de leurs propres enfants afin qu’elles puissent aider leurs filles à élever leurs petits-enfants [50] ; ce scénario, appelé l’hypothèse de la grand-mère, serait soutenu par les conditions énumérées ci-dessus que Williams envisageait comme étant à l’origine de l’hypothèse de la mère. Il est également soutenu par l’analyse de Lee sur les transferts intergénérationnels, qui inclut également les grands-pères [51]. Les analyses d’ensembles de données historiques du Canada, du Costa Rica, de la Finlande et de la Gambie ont donné des résultats mitigés [52-56]. Dans certains échantillons, les hypothèses de la mère et de la grand-mère sont toutes deux confirmées, et leurs effets doivent être combinés pour sélectionner la ménopause. Dans un autre échantillon, la présence de mères est associée à une diminution de la fertilité des filles [54]. Les effets des grands-mères semblent dépendre d'autres conditions qui ne sont pas encore bien comprises.

La troisième hypothèse sur l’évolution de la ménopause est qu’elle est un sous-produit de l’atrésie folliculaire, soit le maintien d’un cycle menstruel régulier pendant le jeune âge [57], soit le contrôle de la qualité des gamètes [8]. Il existe peu de preuves pour ou contre ces idées.

L’atrésie folliculaire signifie que les cellules de l’ovaire des mammifères induisent l’apoptose dans la plupart des ovocytes produits ; ce processus peut éliminer les ovocytes endommagés et améliorer la qualité de ceux effectivement utilisés. Cette hypothèse du contrôle de la qualité est sujette à une critique selon laquelle, comme les ovocytes sont « bon marché », l’évolution pourrait simplement augmenter le nombre total initialement produit de sorte qu’une quantité suffisante d’ovocytes de haute qualité soit toujours disponible après l’âge normal de la ménopause, une critique qui peut ou non être fatale à l’hypothèse. Nous ne savons pas encore pourquoi la ménopause humaine a évolué ; il semble actuellement probable que les deux hypothèses de la mère et de la grand-mère aient été impliquées ; le contrôle de la qualité des gamètes l’a peut-être été aussi.

 

2/ Conflits de l’empreinte parentale et investissement maternel

La découverte de conflits entre la mère et le père concernant l'investissement maternel dans le fœtus est le produit d'une séquence remarquable d'idées. Les conflits sont médiés par des gènes imprimés différemment chez les deux parents et exprimés dans le placenta et le fœtus où ils affectent la croissance fœtale ; cela a été démontré pour les souris et est de mieux en mieux documenté pour les humains. La première étape a été le concept de sélection de parentèle de Hamilton [58, 59], qui a établi que les gènes peuvent être sélectionnés pour augmenter leur représentation dans les générations futures en influençant le comportement des parents. Si le bénéfice incrémental obtenu grâce aux parents dépasse le surcoût du comportement de l’individu pour sa valeur sélective, il évoluera. La deuxième était l'idée de Trivers [60] selon laquelle la sélection de parentèle implique que les parents peuvent être en conflit avec leur progéniture au sujet de l'investissement parental. Une mère dans une espèce sexuelle diploïde est liée à 50 pour cent à chacun de ses descendants, mais un descendant est lié à 100 pour cent à lui-même, à 50 pour cent à ses frères et sœurs et à 25 pour cent à ses demi-frères et sœurs. Ainsi, la sélection favorise le comportement de la progéniture pour augmenter l’investissement maternel au détriment des futurs frères et demi-frères jusqu’à ce que sa capacité d’inclusion – la capacité acquise à la fois par sa propre reproduction et celle de ses proches – soit maximisée. L’idée de Trivers a bouleversé la vision traditionnelle d’une harmonie des intérêts entre mère et enfant. Haig a étendu le concept de Trivers de conflit parents-progéniture pour expliquer deux maladies de grossesse – la prééclampsie et le diabète gestationnel – comme conséquences de la manipulation fœtale sur l’investissement maternel pour augmenter la croissance fœtale [61].

La troisième constatation est celle de Moore et Haig [47, 61-63]. La mère et le père pourraient être en conflit au sujet de l’investissement maternel dans le fœtus et le conflit pouvait être résolu par l’empreinte parentale. L’empreinte parentale fait référence au silence dans la lignée germinale parentale des gènes exprimés dans le fœtus et la progéniture ; des gènes différents sont imprimés chez la mère et le père. Le père fait taire les gènes qui exprimeraient les intérêts de la mère ; la mère fait taire les gènes qui exprimeraient les intérêts du père ; le résultat normal est un équilibre dans lequel le fœtus et la mère sont tous deux en bonne santé.

Moore et Haig [63] ont remarqué que plusieurs des gènes, relativement peu nombreux, qui ont une empreinte parentale affectent le taux de croissance du fœtus d’une manière très intéressante. En manipulant les schémas d’empreinte naturels chez des souris génétiquement modifiées, on a découvert que lorsque l’empreinte du père est perturbée, ce qui permet aux intérêts de la mère de s’exprimer, la progéniture naît environ 10 % plus légère ; lorsque l’empreinte de la mère est perturbée, ce qui permet aux intérêts du père de s’exprimer, la progéniture naît environ 10 % plus lourde. Ces résultats impliquent un bras de fer qui produit normalement un compromis entre les intérêts parentaux et aboutit à un poids de naissance intermédiaire. Le bras de fer ne peut être observé qu’en perturbant la situation naturelle, soit par manipulation génétique des souris, soit par des mutations rares chez l’homme [64].

Les meilleures preuves de conflits médiés par les effets du parent d’origine proviennent de délétions dans la même région chromosomique qui entraînent le syndrome d’Angelman lorsque la délétion se situe sur le chromosome d’origine maternelle et le syndrome de Prader-Willi lorsque la délétion se situe sur le chromosome d’origine paternelle [65]. Ce schéma suggère que le conflit d’intérêts parental sur l’investissement maternel s’étend au-delà de la naissance jusqu’à l’enfance, où il est médié par le comportement d’allaitement [47].

Une étude récente des effets de l’empreinte parentale chez les humains et les modèles animaux [66] indique qu’ils peuvent avoir des conséquences sur de nombreux états pathologiques, notamment l’alcoolisme, la maladie d’Alzheimer, le carcinome basocellulaire, le cancer du sein, l’obésité et le diabète.

 

3/ Contrôle de la qualité des gamètes et des conceptions

De nombreuses preuves montrent que l’appareil reproducteur femelle des mammifères a évolué en un dispositif sophistiqué de contrôle de qualité conçu pour éliminer les gamètes, les embryons et les fœtus défectueux et conserver ceux qui ont de meilleures chances de produire une progéniture qui survivra et se reproduira. Le fait que les parents doivent, dans certaines conditions, négliger ou tuer une progéniture potentielle peut à première vue sembler dénué de sens du point de vue de l’évolution, mais si les gamètes ou les embryons défectueux peuvent être identifiés tôt dans le développement, le succès reproductif à vie peut être augmenté en les éliminant pour gagner du temps, réessayer et réduire le temps qui s’écoule avant que la prochaine progéniture saine ne soit produite [67]. Au moins deux mécanismes semblent intervenir : l’atrésie folliculaire qui contrôle la qualité des gamètes et l’avortement spontané sélectif qui contrôle la qualité des embryons et des fœtus [7]. Les preuves sont meilleures pour le second que pour le premier, mais l’absence de preuves n’est pas une preuve d’absence.

Lorsque les ovaires se forment pour la première fois chez le fœtus femelle de trois mois, ils sont rapidement approvisionnés d’environ sept millions d’ovocytes qui sont ensuite progressivement détruits par apoptose, un processus connu sous le nom d’atrésie folliculaire. Environ un million survit jusqu’à la naissance de l’enfant, et parmi eux seulement quelques milliers survivent jusqu’à la ménarche. Il existe des preuves que les ovocytes peuvent continuer à être produits chez les adultes, mais l’atrésie continue de les détruire au fur et à mesure de leur formation. Comme un maximum de 350 ovocytes sont nécessaires pour tous les cycles menstruels d’une vie normale, la question se pose naturellement : pourquoi produire puis détruire autant d’ovocytes ? Une hypothèse est que le processus élimine les gamètes défectueux en raison de mutations dans leurs mitochondries [68] ou dans leurs noyaux [8]. À ce jour, aucune preuve directe convaincante n'a été produite documentant une amélioration de la qualité du génome mitochondrial ou nucléaire des ovocytes survivant à l'atrésie, mais le matériel pertinent a été difficile à collecter.

Après la formation des zygotes et l’implantation des blastocystes dans l’endomètre, le dépistage peut éliminer les génomes diploïdes défectueux dérivant des deux parents. Il est difficile d’estimer le taux d’avortement spontané très précoce, car ces conceptions sont rejetées lors de menstruations qui peuvent être seulement légèrement retardées. Une étude qui a diagnostiqué une grossesse à l’aide d’échantillons d’urine quotidiens a estimé un taux de 22 pour cent d’avortements spontanés précoces qui ne seraient normalement pas remarqués et un taux total de 31 pour cent, y compris ceux qui se produisent plus tard au cours de la grossesse [69]. La plupart des études sur l’avortement spontané commencent à partir du moment où la mère est clairement connue comme étant enceinte ; elles indiquent un taux de 1 à 2 % chez les jeunes femmes, qui passe à 7 à 10 % chez les femmes de plus de 35 ans [70, 71]. Dans une étude portant sur des femmes australiennes de 31 à 36 ans, le taux total d’avortement spontané était de 25% [72]. Les embryons et les fœtus récupérés à la suite d'avortements spontanés présentent souvent des mutations chromosomiques majeures ou des défauts de développement. Les raisons de procéder à un dépistage d'un embryon ne se limitent pas aux mutations délétères et aux dommages de développement. Les avortements spontanés peuvent également se produire parce que la femme a conçu avec un homme ayant les mêmes allèles du CMH, une condition qui produit une progéniture incapable de générer une diversité suffisante d’immunoglobulines par recombinaison somatique et donc fortement susceptible de mourir d’une maladie infectieuse. Cet effet a été découvert dans une étude sur des femmes huttérites souffrant d’avortements spontanés récurrents [73]. Des travaux ultérieurs ont aussi démontré que ces femmes épousaient ces hommes beaucoup moins fréquemment que ce à quoi on pourrait s’attendre [74], ce qui suggère qu’une partie du choix du partenaire humain pourrait être basée sur la correspondance du CMH obtenue par une communication entre le système immunitaire et le système nerveux [75]. Une revue récente des préférences humaines en matière de partenaire et des indicateurs de santé des partenaires a été faite par Tybur et al [76].

 

D / Maladies dégénératives

1/ L’évolution du vieillissement

L’explication de la raison pour laquelle nous vieillissons et mourons est l’un des triomphes de la biologie évolutionniste. Elle se compose de deux parties : premièrement, l’intensité de sélection diminue avec l’âge [77] et, par conséquent, deuxièmement, toute mutation qui améliore suffisamment les performances reproductives au début de la vie, même si elle augmente le risque de décès plus tard dans la vie, sera sélectionnée [49]. Un tel couplage génétique de traits exprimés tôt et tard dans la vie est appelé pléiotropie antagoniste. C’est la principale raison génétique pour laquelle l’augmentation de la reproduction réduit la durée de vie, un effet appelé compromis reproduction-survie ou coût de la reproduction. Ce coût peut être compensé par la négligence de l’entretien corporel afin de mieux investir dans la reproduction [78], un effet qui entraîne la possibilité de disposer du soma au profit de la lignée germinale [79]. Il existe de nombreuses preuves de l’existence de gènes pléiotropes antagonistes dans les organismes modèles, et il existe désormais de bonnes preuves des coûts de la reproduction chez les humains [46,55] dont certains sont étayés par des gènes pléiotropes antagonistes dont au moins deux augmentent les performances reproductives au début de la vie tout en augmentant le risque de cancer plus tard dans la vie [80,81]. Le vieillissement et la durée de vie n’ont donc pas évolué parce qu’ils sont des objets directs de sélection ; ils ont évolué en tant que sous-produits de la sélection pour le succès reproducteur chez les organismes plus jeunes.

Tous les organismes doivent-ils vieillir ? Certains sont-ils potentiellement immortels ? Confirmant une suggestion faite par Partridge & Barton [82], Ackermann et al. [83] et Stewart et al. [84] ont montré chez les bactéries que le critère d’immortalité est la division cellulaire symétrique avec une précision qui ne peut être atteinte dans aucun organisme connu. Même chez les bactéries, l’un des deux produits d’une division cellulaire – la fille – a des parties plus jeunes que l’autre – la mère, et ceux qui héritent des parties plus jeunes vivent plus longtemps. Il semble que tous les organismes doivent inévitablement vieillir et mourir. Alors que les hydres semblent immortelles, le renouvellement de leurs lignées cellulaires somatiques correspond au processus trouvé dans les bactéries. Elles semblent persister grâce au remplacement continu des cellules plus anciennes par des cellules plus jeunes. Ainsi, elles sont immortelles au même sens que la lignée germinale est immortelle, et non pas au sens où nous pourrions chercher à l’être.

L'évolution du vieillissement a entraîné une sensibilité accrue des organismes âgés aux maladies infectieuses et dégénératives, y compris le cancer.

 

2/ Le cancer en tant que processus évolutif

Les humains ont plus de cancers que les autres espèces pour au moins trois raisons. Tout d'abord, nous survivons plus longtemps que par le passé et avons désormais une longue durée de vie post-reproductive invisible à la sélection naturelle. Deuxièmement, nous ne nous sommes pas encore adaptés aux nouveaux facteurs de risque qui ont pris naissance dans les révolutions agricole et industrielle, notamment le tabac, l’alcool, une alimentation riche en calories et en graisses, les contraceptifs et les polluants. Troisièmement, certains de nos cancers reproductifs peuvent être un sous-produit de notre sexualité inhabituelle : cycles continus, réceptivité et rut continus et maintenant la contraception, qui augmentent tous le nombre de mitoses et donc le nombre de mutations somatiques dans les cellules des tissus reproducteurs.

Chaque cancer est un processus évolutif indépendant dans lequel de multiples clones naissent par mutation et entrent ensuite en compétition les uns avec les autres pour les ressources, y compris l’accès à la nutrition, à l’élimination des déchets et à l’espace [85]. La compétition clonale alimentée par l’hétérogénéité génétique entraîne une sélection naturelle qui favorise les clones les plus performants. Ici, la performance comprend de manière significative à la fois la capacité des métastases à se propager et à envahir d’autres tissus et la résistance de certains clones à la chimiothérapie [86–88].

Ainsi, deux des caractéristiques les plus importantes du cancer – les métastases et la résistance aux médicaments – sont le produit de la sélection naturelle. Les traitements doivent en tenir compte. Le cancer survient principalement dans les organismes multicellulaires (la levure peut être atteinte d’un cancer mitochondrial). Il y a environ 1 milliard d’années, l’origine de la multicellularité a produit des cellules somatiques qui sacrifient leur reproduction pour aider les cellules germinales à passer à la génération suivante. La différenciation somatique produit maintenant – après une longue évolution – une division du travail strictement régulée et stabilisée par de multiples mécanismes de contrôle. Les cellules cancéreuses brisent cette régulation et échappent au contrôle de la suppression tumorale, notamment en ignorant les signaux du système immunitaire qui leur demandent de se soumettre à l’apoptose lorsqu’elles présentent des signes de dommages à l’ADN [86–88].

La plupart des cancers proviennent de cellules souches, qui sont apparues avec ou après la multicellularité et sont essentielles à la différenciation et à l’entretien des organes et des tissus. Les cellules souches sont réparties dans tout le corps pour remplacer les cellules qui s'usent et sont éliminées, notamment dans la moelle osseuse et dans les épithéliums des poumons, de l'intestin et de la peau. Elles conservent le potentiel de différenciation, et certaines cellules souches embryonnaires ont la capacité de se déplacer et d'envahir d'autres tissus [89,90], les prédisposant aux métastases. Les cellules souches sont donc à la fois essentielles et dangereuses.

Certains considèrent le cancer comme une question de chiffres [44]. Environ 350 de nos quelque 23 000 gènes codant des protéines ont été impliqués dans divers cancers, et il faut sept à neuf mutations pour transformer une cellule normale en cellule cancéreuse. Au cours du développement, les cellules descendant du zygote unicellulaire subissent environ 10 trillions (1013) divisions pour produire un adulte. Étant donné que le taux de mutation somatique par gène et par division cellulaire est de 1026–1027, le nombre d'événements mutationnels somatiques par gène et par individu adulte est compris entre un et 10 millions (106–107). Ainsi, chaque gène du génome mute un million de fois ou plus dans le corps de chaque individu. Les mutations qui se produisent tôt dans le développement sont les plus importantes, car elles produisent une lignée descendante de nombreuses cellules au sein de laquelle d'autres mutations peuvent s'accumuler. Il est étonnant que nous n'ayons pas plus de cancers ; la raison est que le système immunitaire est extrêmement efficace pour détecter et tuer les clones cancéreux naissants. Chaque lignée cellulaire du corps développe une histoire unique. Avec plus de 1016 cellules produites par individu et par vie, l'histoire des lignées cellulaires au sein de chacun d'entre nous est plus grande que celle de tous les individus humains ayant jamais vécu [44]. Cette histoire peut être reconstituée avec les outils de la phylogénétique moléculaire en récoltant et séquençant des cellules à partir de métastases. On pensait autrefois que le cancer du pancréas était un type particulièrement malin qui tuait rapidement, mais une reconstitution de l'histoire évolutive des métastases chez un patient décédé d'un cancer du pancréas a révélé que la tumeur avait été initiée plus de 15 ans avant que le cancer ne soit détecté [91]. Le fait que même les cancers malins à action apparemment rapide aient une longue préhistoire augmente l'espoir d'un traitement plus efficace grâce à une détection précoce.

La vision du cancer comme un processus évolutif piloté par la sélection naturelle opérant sur l'hétérogénéité génétique des clones issus de mutations somatiques a été largement acceptée par la communauté scientifique [91–94] et a attiré l'attention des théoriciens [95]. Cependant, aucune importante théorie sur les conséquences thérapeutiques n’est encore largement reconnue et encore moins acceptée [96]. Cette théorie est que l’expansion des clones les plus malins est freinée par la compétition avec les clones moins malins, mais si une chimiothérapie agressive élimine sélectivement les clones les moins malins, elle élimine les concurrents et permet aux clones malins de se développer. Cela suggère que la restriction des doses utilisées en chimiothérapie pourrait maintenir la compétition clonale, retarder considérablement l’émergence de la malignité et prolonger la survie des patients. Il faudra presque certainement davantage de démonstrations pratiques dans des systèmes modèles et de grands essais cliniques pour convaincre les cliniciens et les patients que les doses élevées ne sont pas nécessairement les meilleures doses.

 

3/ Le rôle des agents pathogènes dans les maladies dégénératives

Les agents pathogènes jouent plusieurs rôles dans la survenue des maladies dégénératives. Le cancer est l’un des principaux facteurs de risque [97]. Les rétrovirus exogènes et endogènes augmentent le risque de cancer par des insertions et des transpositions dans le génome qui entraînent des changements et une instabilité génétiques [98,99] (comme le font d’autres causes de mutations somatiques). Pour l’un de ces virus, le virus du papillome humain (HPV) qui cause le cancer du col de l’utérus, un vaccin efficace est désormais largement utilisé pour prévenir le cancer du col de l’utérus [100].

Schistasoma haematobium est un facteur de risque majeur pour le cancer de la vessie [101], tout comme Helicobacter pylori pour le cancer gastrique [102] et les douves du foie pour le cancer du foie [103]. Le mécanisme implique une inflammation chronique qui produit des protons mutagènes et des espèces réactives de l’azote. Dans le cas des vers, il se peut également qu'ils aient une capacité évolutive à manipuler le système immunitaire de manière à interférer avec la détection et la destruction des clones cancéreux naissants. L'inflammation induite par les agents pathogènes, en particulier chronique, est également considérée comme une cause de maladies cardiovasculaires [104]. Il semble désormais peu probable que Chlamydia pneumoniae, parfois présente dans les plaques athéroscléreuses, soit réellement une cause d'athérosclérose [105].

 

E/ Évolution des agents pathogènes

1/ Virulence

 La vision traditionnelle de l'évolution de la virulence, définie comme l'augmentation de la morbidité et de la mortalité de l'hôte causée par l'agent pathogène, était qu'une plus grande virulence était mauvaise pour l'agent pathogène car elle tuait l'hôte plus rapidement et que, par conséquent, les agents pathogènes virulents n'étaient pas encore bien adaptés à leurs hôtes. C'est le cas pour les maladies émergentes, telles que le SRAS, Ebola et la rage, qui ne sont pas encore établies dans les populations humaines. Cependant, Ewald [108] a souligné que ce raisonnement ne vaut à long terme que pour les parasites transmis verticalement (ceux transmis du parent à la progéniture), qui sont sélectionnés pour permettre à leurs hôtes de survivre au moins jusqu'à leur reproduction. Une transmission verticale stricte devrait éventuellement transformer les pathogènes en commensaux non virulents. En revanche, les pathogènes transmis horizontalement subissent un ensemble de pressions de sélection tout à fait différent, principalement le compromis virulence-transmission, qui est censé provoquer l'évolution d'un niveau intermédiaire de virulence, souvent à un niveau suffisamment élevé pour causer de graves dommages. Le cas classique est la myxomatose, une maladie virale introduite d'Amérique du Sud en Australie pour contrôler les lapins. Un échantillon du virus a été congelé et sa virulence a ensuite été comparée à celle des virus qui avaient évolué à mesure que la maladie décimait la population de lapins. Il a été démontré que le virus avait évolué vers une virulence plus faible et que les lapins avaient une plus grande résistance, au cours d'une décennie [109], se stabilisant à un niveau auquel de nombreux lapins mouraient encore. L'argument invoque un équilibre entre deux pressions opposées : tout d'abord, la compétition au sein du corps de l'hôte, qui sélectionne une croissance rapide de la population via l'utilisation des ressources de l'hôte, et deuxièmement, une transmission réussie, qui nécessite que l'hôte survive suffisamment pour permettre au pathogène d'infecter d'autres hôtes. La virulence optimale pour le pathogène se situe alors à un niveau intermédiaire.

L’hypothèse du compromis n’a pas toujours été confirmée lors des tests, ce qui a donné lieu à une série de défis au cours des deux dernières décennies. Ces défis ont révélé que la virulence est impliquée dans des compromis impliquant plus de traits que ceux initialement envisagés, notamment l’adaptation à la compétition au sein de l’hôte dans de multiples infections, les interactions avec le système immunitaire de l’hôte et les voies de transmission changeantes [110]. L’idée fondamentale sur l’évolution de la virulence reste cependant valable : la virulence d’un pathogène évolue jusqu’au niveau qui permet d’atteindre le plus grand succès de reproduction à long terme tout au long de son cycle de vie.

Le fait que les pathogènes poursuivent leurs propres objectifs est également le thème central des analyses évolutionnaires des conséquences de l’utilisation de vaccins imparfaits, c’est-à-dire des vaccins qui ne stérilisent pas toutes les personnes chez qui ils sont utilisés [111–113]. Pour deux raisons, ces vaccins peuvent sélectionner une virulence accrue. La première est un effet direct qui se produit lorsque les souches les plus virulentes sont également celles qui résistent à la vaccination. Le deuxième effet est un effet indirect qui se produit parce que la vaccination diminue le coût de la virulence en permettant aux hôtes vaccinés de survivre plus longtemps. Comme le niveau optimal de virulence est déterminé comme un bénéfice moins un coût, la diminution du coût tout en laissant le bénéfice inchangé augmente la virulence.

Cette idée est particulièrement importante pour le paludisme et le HPV. Il n'existe pas encore de vaccin approuvé contre le paludisme, mais tous les candidats sont assez imparfaits. Le vaccin contre le HPV est également imparfait ; il est efficace, mais seulement contre un ensemble limité de souches. Si un vaccin contre le paludisme est développé et utilisé, il inoculera jusqu'à 500 millions de personnes, ce qui exercera une pression de sélection massive sur l'agent pathogène. Le vaccin contre le HPV est déjà mis en œuvre à une échelle similaire. L'implication n'est pas que les vaccins ne doivent pas être utilisés. Ils doivent être utilisés, car ils peuvent sauver des millions de vies. Mais pendant qu'ils sont utilisés, il est sage d'anticiper comment les agents pathogènes vont évoluer en réponse, et il faut commencer à se préparer à faire face aux formes plus virulentes qui devraient apparaître – une prédiction confirmée par des expériences sur le paludisme chez la souris et sur la maladie de Marek chez le poulet [112].

 

2/ L’évolution de la résistance aux antibiotiques

L’évolution de la résistance est l’exemple classique d’une évolution rapide en temps réel. La communauté médicale comprend que les bactéries pathogènes résistantes constituent un énorme problème [114,115]. Les agents pathogènes sont engagés dans une course aux armements co-évolutive avec l’industrie pharmaceutique, une course que l’industrie est en train de perdre. Si un nouvel antibiotique est introduit au Royaume-Uni, des souches bactériennes résistantes à celui-ci sont généralement retrouvées dans la plupart des hôpitaux du Royaume-Uni dans les six mois et à Hong Kong dans les deux ans. En 2004, des bactéries résistantes acquises dans les hôpitaux, c’est-à-dire chez des patients qui n’étaient pas infectés au moment de leur admission, ont tué plus de 90 000 personnes aux États-Unis, où le coût du traitement s’élevait à plus de 80 milliards de dollars [116]. La tuberculose, une maladie ancienne que l’on pensait ne plus être un problème, est réapparue en raison de l’évolution de la résistance aux médicaments et de l’augmentation des hôtes sensibles causée par la pandémie du VIH/SIDA [117]. Il en coûte environ 25 000 dollars pour traiter un cas de tuberculose normale et 10 fois plus cher, soit environ 250 000 dollars, pour traiter un cas de tuberculose résistante.

Une grande partie de l’évolution de la résistance se produit dans les services d’urgence et les unités de soins intensifs, où les antibiotiques sont souvent utilisés avant une intervention chirurgicale. Ils sont également largement utilisés pour favoriser la croissance des volailles et du bétail, et ils sont souvent prescrits à tort pour les infections virales, en particulier pour calmer des parents anxieux. Les prescriptions inappropriées et l'utilisation agricole peuvent se gérer, mais il sera difficile de maintenir une pratique chirurgicale moderne sans antibiotiques efficaces. Le risque d'infection mortelle après une intervention chirurgicale est une préoccupation majeure.

La plupart des résistances bactériennes aux antibiotiques ne sont pas dues à des mutations de novo survenant au cours du traitement, mais à un transfert horizontal de gènes de résistance qui ont évolué dans des courses aux armements co-évolutives entre bactéries et champignons bien avant le développement des antibiotiques [118,119]. L’environnement naturel est un énorme réservoir d’informations génétiques sur la résistance aux antibiotiques. Un autre réside dans les bactéries commensales non pathogènes qui peuplent nos microbiomes [120]. Les gènes de résistance bactérienne peuvent se déplacer horizontalement sur des plasmides, dans des virus et via l’absorption directe d’ADN libéré par des cellules bactériennes mortes. Ils peuvent se combiner pour former des groupes de gènes qui confèrent une résistance à plusieurs antibiotiques et sont transférés en tant qu’unité.

Le problème de la résistance ne se limite pas aux bactéries. Le paludisme, les ankylostomes, d’autres agents pathogènes et insectes vecteurs ont également rapidement développé une résistance à pratiquement tous les produits chimiques utilisés pour les contrôler.

L’establishment médical mondial s’est engagé dans une tentative à grande échelle pour gérer l’évolution de la résistance. Jusqu'à présent, cet effort a été basé sur la réduction de la probabilité de mutations de résistance de novo en ​​éliminant rapidement les agents pathogènes avant qu'ils ne puissent muter avec de fortes doses d'antibiotiques administrées pendant de longues périodes et en cyclant les antibiotiques utilisés dans les hôpitaux. Cela permet de sélectionner efficacement la résistance multiple [121]. La pratique actuelle crée une forte sélection, et parce que la plupart des gènes de résistance ne sont pas des mutations de novo mais préexistantes et transférées horizontalement, une sélection forte favorise efficacement la résistance qu'elle tente d'empêcher. Au lieu d'utiliser des doses maximales d'antibiotiques pendant de longues périodes, les modèles évolutionnaires suggèrent d'utiliser des doses qui ne sont pas supérieures à ce qui est absolument nécessaire pour contrôler les infections [96].

 

3/ Échapper au système immunitaire et le supprimer

Du point de vue d'un pathogène infectant, le système immunitaire des vertébrés est une menace énorme [122] qui sélectionne fortement toute variante qui peut éviter, supprimer ou neutraliser ses effets mortels [123]. Une stratégie d’évasion – la variation des molécules de surface antigéniques – a été découverte par Ehrlich chez les trypanosomes africains en 1910. Une coévolution rapide, dynamique et étroitement couplée des propriétés de surface des pathogènes avec le répertoire d’immunoglobulines de l’hôte a depuis été trouvée chez les virus (par exemple le VIH et l’herpès virus) [124,125], d’autres protistes (par exemple Plasmodium) et des vers parasites (par exemple Schistosoma) [126].

Certaines bactéries pathogènes échappent au virus en faisant varier de manière contingente la partie de leur phénotype – les molécules présentes sur leur surface cellulaire – qui interagit avec l’ensemble variable d’immunoglobulines bactéricides à réaction dynamique générées par l’immunité adaptative [127,128]. Ils y parviennent en ayant des loci génétiques avec des séquences répétées qui sont sous le contrôle d'un système inductible qui réagit à l'attaque immunitaire en augmentant le taux de mutation affectant le nombre de répétitions. Cela donne lieu à ce que l'on appelle des variantes de phase [128]. Chez Haemophilus influenzae, par exemple, les variantes de phase sélectionnées lors de la colonisation infectieuse restreignent l'accès de l'anticorps bactéricide à la surface cellulaire, un processus qui ne se produit pas lorsque l'immunité adaptative est supprimée expérimentalement [129].

D’autres agents pathogènes vont plus loin : ils suppriment activement le système immunitaire de l’hôte. Plusieurs bactéries ont développé la capacité de vivre à l’intérieur des vacuoles des macrophages, où elles suppriment ou modifient les mécanismes que les macrophages utilisent pour attaquer les bactéries. Ces agents pathogènes, y compris les bactéries responsables de la tuberculose, de la listériose et de la fièvre Q [122], ont réussi à transformer l’arme principale de l’ennemi en un foyer confortable en modulant les voies de l’hôte pour maintenir l’intégrité des vacuoles dans lesquelles ils résident [130]. ​​De nombreux agents pathogènes utilisent une autre stratégie : ils subvertissent ou perturbent les réponses immunitaires en manipulant la diaphonie entre les types de cellules immunitaires, en cooptant les récepteurs inhibiteurs de l’hôte et en induisant la suppression en imitant les molécules de l’hôte [131].

 

4/ Tolérance de l’hôte

La raison pour laquelle un hôte devrait choisir de tolérer plutôt que de résister à un agent pathogène envahissant est que les coûts de la défense peuvent dépasser les avantages. Nulle part cette leçon n'a été mieux apprise que dans l'analyse de la pandémie de grippe de 1918 [132], où les taux de mortalité étaient particulièrement élevés chez les jeunes adultes dotés d'un système immunitaire sain capable de mettre en place une réponse vigoureuse. L'infection virale a provoqué une tempête de cytokines qui a provoqué une inflammation intense, provoquant le remplissage des poumons de liquide et permettant des infections bactériennes secondaires qui, dans de nombreux cas, ont conduit à la mort par pneumonie [133]. Plus généralement, l'inflammation chronique induite par les infections, le tabagisme et la pollution de l'air ont des effets généralement néfastes [104], induisant environ 20 pour cent des cancers de l'adulte [134]. Les anti-inflammatoires, dont l'aspirine et les statines réduisent considérablement le risque de crise cardiaque et d’accident vasculaire cérébral [104], un avantage qui doit être mis en balance avec les coûts d’une surconsommation. La réponse immunitaire n’est pas un bien absolu ; elle aussi est empêtrée dans des compromis.

La tolérance peut être beaucoup plus répandue qu’on ne le pensait auparavant, car de nombreux agents pathogènes potentiels vivent souvent de manière commensale dans les hôtes sans causer beaucoup de dommages. Certains avantages de la tolérance se concrétisent dans la santé de l’hôte individuel ; d’autres émergent dans les différentes réponses évolutives des agents pathogènes aux hôtes tolérants. Un hôte résistant sélectionne des mécanismes d’évasion et de suppression ; les hôtes tolérants vivent plus longtemps et ne sélectionnent pas autant de résistance chez les agents pathogènes [135]. La tolérance estimée comme la pente de la norme de réaction d’une mesure de santé de l’hôte à la densité parasitaire a été démontrée comme une stratégie de défense distincte chez les souris infectées par le paludisme. D’autres preuves solides proviennent de cas où la suppression d’un gène chez une souris modifie la gravité de la maladie sans changer l’intensité parasitaire [136]. La reconnaissance du fait que la tolérance est une réponse alternative de l'hôte à l'infection stimule une recherche très prometteuse pour des thérapies innovantes [137].

 

5/ Maladies émergentes

Pour qu'un nouvel agent pathogène émerge d'une autre espèce hôte, infecte les humains et se maintienne, il doit se soumettre à une transformation évolutive qui change sa niche écologique en s'adaptant à son nouvel hôte [138]. Des interactions hôte-pathogène étroitement couplées de longue date ont produit des adaptations du pathogène qui doivent changer pour atteindre une transmission efficace chez un nouvel hôte. Pour émerger, un pathogène doit (a) être exposé aux humains, (b) établir une infection et (c) parvenir à une transmission avec plus d'une infection ultérieure réussie par infection initiale (Ro > 1). Chacune de ces trois étapes est difficile, et très peu d'expositions entraînent des infections humaines qui peuvent se transmettre immédiatement à un taux suffisamment élevé pour maintenir le pathogène dans la population humaine [139].

Le taux d’émergence augmente à mesure que la population humaine s’accroit et s’étend dans des habitats auparavant non perturbés, elle rencontre alors des agents pathogènes qui vivent depuis longtemps dans d’autres espèces. Presque tous les agents pathogènes à l’origine des maladies émergentes proviennent de réservoirs animaux, et la majorité sont des virus, principalement des virus à ARN [139]. Parmi les exemples, on peut citer le virus Ebola, qui est probablement présent chez les chauves-souris et transmis par des primates infectés tués pour la viande de brousse ; la grippe, qui est présente chez les oiseaux et contractée par les volailles domestiques et les porcs infectés ; le SRAS, qui est présent chez les civettes palmistes ; et le VIH/SIDA, qui est présent chez les chimpanzés et a probablement été contracté lorsque les chimpanzés ont été tués pour leur chair. Le virus Ebola tue trop rapidement pour maintenir la transmission chez les humains ; la première épidémie de SRAS a été contenue par une quarantaine efficace ; la grippe et le VIH/SIDA sont des épidémies mondiales qui ont tué des millions de personnes. Tous trois sont des virus à ARN monocaténaire avec des taux de mutation élevés qui permettent aux populations descendantes d'explorer rapidement de nombreuses améliorations potentielles en matière d'infection et de transmission.

Les outils de la phylogénétique moléculaire ont été appliqués avec beaucoup d'efficacité dans le travail de détective consistant à déterminer où et quand les maladies sont apparues. Un exemple frappant est le VIH/SIDA [140], où Sharp, Hahn et leurs collègues ont déterminé que le VIH-1 est apparu chez l'homme par transmission inter-espèces, au moins deux fois à partir de chimpanzés et peut-être une ou deux fois à partir de gorilles. Le VIH fait partie d'un grand groupe de virus de l'immunodéficience simienne (SIV) qui infectent principalement les singes. Les chimpanzés ont acquis deux formes distinctes de SIV à partir de singes ; ces deux formes se sont ensuite recombinées chez les chimpanzés pour produire le virus avec une structure génomique unique qui infecte maintenant les humains. Alors que les SIV ne causent normalement pas de dommages chez les singes, la forme recombinante cause des dommages typiques du SIDA chez les chimpanzés. Ainsi, le SIDA en tant que maladie est antérieur à l'infection humaine, car c'est chez les chimpanzés que le VIH-1 a développé la capacité de tuer les cellules T CD4þ qui ciblent les cellules infectées contenant le virus, et le génome du chimpanzé contient des versions de gènes immunitaires adaptés au SIDA [141]. L’échantillonnage des humains et des chimpanzés a été si minutieux que l’origine de la souche nocive la plus répandue chez les humains, le VIH-1M, peut être retracée dans une petite région près de deux villages du sud-est du Cameroun entre 1920 et 1930 [140].

Un autre exemple frappant est la souche de grippe H1N1 qui est apparue au Mexique et aux États-Unis début avril 2009, s’est propagée dans 30 pays le 11 mai 2009 et dans le monde entier en octobre 2009 [142]. Originaire d’une recombinaison de plusieurs souches circulant chez les porcs, elle semble avoir été transmise entre les porcs pendant plusieurs années avant d’apparaître chez les humains, et elle a été transmise entre les humains pendant plusieurs mois avant d’être reconnue comme une maladie émergente. Son histoire antérieure remarquable a pu être reconstituée à partir des preuves moléculaires. Son génome est constitué de huit segments dérivés de souches connues pour circuler chez les oiseaux, les porcs et les humains. Vers 1990, certains événements de recombinaison ont réuni des segments d'oiseaux et de porcs, d'autres des segments de porcs et d'humains, cette version s'étant transmise sporadiquement des porcs aux humains. En 2009, lorsque deux segments supplémentaires d'oiseaux se sont recombinés avec la version qui s'était seulement transmise sporadiquement des porcs pour produire une souche efficace pour la transmission interhumaine, une épidémie a éclaté, alimentée par une mosaïque génétique virale recombinée dérivée de souches qui circulaient auparavant chez les oiseaux, les porcs et les humains.

 

F/ Médecine comparée : connaissances d’autres espèces

La comparaison des causes de maladie et de santé chez les humains avec celles des autres espèces fournit un ensemble riche de connaissances avec un grand potentiel pour la recherche et le traitement [143,144]. Je me concentre ici sur trois d’entre elles seulement : pourquoi les très grands organismes ne développent-ils pas plus de cancer, pourquoi les singes infectés par le SIV ne contractent-ils pas le SIDA et comment les hormones sociales médient-elles le stress et la maladie ?

 

1/ Le paradoxe de Peto : pourquoi les baleines et les éléphants ont survécu ?

Une baleine bleue a environ 1000 fois plus de cellules qu’un humain, un éléphant en a environ 100 fois plus. S’ils avaient des taux de mutation similaires par division cellulaire et donc comparativement plus de cancer, la plupart mourraient avant de se reproduire, et les baleines et les éléphants n’auraient jamais évolué vers une grande taille corporelle [145]. Le cancer est responsable de 46 % des décès chez les souris sauvages gardées en laboratoire, de 25 % des décès humains aux États-Unis, de 20 % des décès de chiens et 18% des décès de bélugas : des taux à peu près similaires malgré de grandes différences de taille corporelle. Le cancer a été recherché et rarement trouvé chez les baleines bleues. Il est frappant de constater que les ostéosarcomes surviennent 200 fois plus fréquemment chez les grandes races de chiens que chez les races de petite ou moyenne taille ; de toute évidence, leur grande taille, très récemment acquise, a été acquise au prix d'un risque accru de cancer.

De toute évidence, les organismes de grande taille et à longue durée de vie doivent avoir développé des mécanismes pour réduire le risque de cancer. Ces possibilités incluent la réduction des taux de mutation somatique (ils ne semblent pas différer entre les souris et les humains), l’ajout de redondance de gènes de suppression de tumeur (les humains en ont plus que les souris, peut-être les baleines en ont-elles plus que les humains), l’élimination des proto-oncogènes (compromis inconnus), la modification de l’architecture tissulaire en réduisant le renouvellement des cellules souches (aucune preuve pour ou contre), l’évolution d’un système immunitaire qui détecte et tue plus efficacement les tumeurs naissantes (aucune preuve pour ou contre), l’évolution de cellules plus sensibles à l’induction de l’apoptose lorsqu’elles expriment des signaux de dommages à l’ADN (aucune preuve pour ou contre), et le démarrage de la vie avec des télomères plus courts pour limiter la capacité intrinsèque à proliférer (compromis avec le vieillissement inconnu). De plus, les organismes plus grands ont des taux métaboliques plus faibles, génèrent moins d’espèces réactives de l’oxygène et subissent donc moins de dommages à l’ADN par cycle cellulaire que les organismes plus petits [145].

On ne sait pas si ces mécanismes sont suffisants, seuls ou combinés, pour expliquer l’existence des baleines et des éléphants. Des suggestions spécifiques pour la recherche sont données par Caulin et Maley [145].

 

2/ Pourquoi les singes ne contractent-ils pas le SIDA ?

L’infection par le SIV ne provoque pas de pathologie chez les singes verts africains ou les mangabeys fuligineux, qui suppriment les réponses anti-inflammatoires associées à l’infection par le VIH chez les humains [146]. Une partie du mécanisme de suppression semble impliquer des changements dans l’expression de trois gènes connus pour réguler les réponses immunitaires [147], une piste que les chercheurs poursuivent activement. Cependant, les mécanismes de base qui régissent l’évolution de la tolérance dans ce cas ne sont pas encore connus.

 

3/ Comment les hormones « sociales » régulent-elles le stress et la maladie ?

Des preuves substantielles suggèrent que l’ocytocine, la testostérone et le cortisol sont corrélés aux comportements sociaux [148,149]. Tout en régulant les niveaux de stress et de confort, ils interagissent également avec le système immunitaire pour influencer la sensibilité aux maladies. Les compromis entre ces systèmes doivent être mieux compris, en particulier dans les études de terrain à long terme dans lesquelles les primates individuels sont identifiés et suivis [148].

 

Spécialités évolutionnistes		Problèmes médicaux		Maladies
Génétique évolutionniste		Bases génétiques de la maladie		Toute maladie ayant un élément génétique
		Conflits génomiques		Troubles de la croissance / Cancer / Maladies mentales
Evolution du développement		Programmation fœtale		Maladies de la grossesse
Physiologie évolutionniste		Compromis à médiation hormonale affectant la reproduction / Compromis affectant le vieillissement		Cancers reproductifs / Susceptibilité à l'infection / Maladies dégénératives
Neurosciences évolutionnistes		Maladies mentales / Addictions		Troubles mentaux en tant que perturbations des adaptations mentales / Abus de substances
Phylogénie moléculaire		Compréhensions des origines / Microbiomes		Cancer / maladies émergentes / (Médecine légale)
Psychiatrie évolutionniste		Maladies mentales		Dépression / Anxiété
Ecologie évolutionniste		Microbiomes / Antibiorésistance / Résistance aux chimiothérapies		Dysbioses / Maladies infectieuses / Cancers

Tableau 1

 

III/ Priorités pour la recherche translationnelle

La pensée évolutionniste et la pensée médicale se rejoignent sur un large front (tableau 1). Cette section et la suivante présentent quelques options aux scientifiques qui tentent d’évaluer dans quelle mesure ils doivent s’engager sur des questions urgentes.

 

A/ Les thérapies antimicrobiennes peuvent-elles être mises à l’épreuve de l’évolution ?

Les humains sont en train de perdre la course co-évolutionniste pour produire des médicaments qui combattent les infections bactériennes et des insecticides qui tuent les insectes vecteurs. Chaque fois qu’un nouveau médicament ou insecticide est utilisé, la résistance évolue rapidement. Cela a conduit un groupe croissant de biologistes évolutionnistes à essayer de concevoir des interventions à l’épreuve de l’évolution, des interventions qui ne susciteront pas ou peu de résistance, et moins rapidement.

Une option pour les bactéries est la phagothérapie, qui consiste à tuer les bactéries pathogènes au sein de l’hôte humain avec des virus qui ont évolué pour infecter les bactéries, et non les humains. Les phages ont l'avantage de se multiplier, en augmentant la dose, proportionnellement au nombre de bactéries disponibles et de co-évoluer avec leurs hôtes bactériens. La phagothérapie a une histoire intéressante, ayant été utilisée pour la première fois en 1926, puis négligée en Occident, tout en continuant à être utilisée en Pologne et en Russie [150], où plus de 1000 patients ont été traités. En raison de l'augmentation récente et effrayante des décès dus aux infections causées par des bactéries multirésistantes, l'intérêt pour la phagothérapie s'est intensifié, avec un accent sur les applications pratiques et les effets secondaires potentiels [151]. Elle offre des possibilités importantes.

Une autre option consiste à perturber les signaux que les bactéries utilisent pour coordonner leur attaque [152,153]. Les bactéries échangent des informations sur leur abondance locale via des molécules sécrétées dans le milieu. Elles ne tentent pas d'infection jusqu'à ce que l'abondance augmente à un point où un nombre suffisant pourrait être recruté pour submerger les défenses de l'hôte. La production des signaux est coûteuse et l’introduction dans la population de mutants qui ont triché en ne produisant pas de signaux pourrait tellement perturber la coordination que l’infection deviendrait inefficace ou même serait entièrement bloquée. Bien que la théorie soit plausible, les expériences n’ont jusqu’à présent donné aucun résultat mûr pour une application clinique. Une troisième option consiste à exploiter les vulnérabilités du cycle de vie du vecteur révélées par la théorie du cycle de vie. Étant donné que la sélection sur les jeunes est beaucoup plus intense que la sélection sur les vieux, si les insecticides sont conçus pour tuer les moustiques plusieurs jours après l’exposition, ils provoqueront l’évolution de la résistance beaucoup plus lentement que les insecticides à action rapide. Si ces insecticides à action tardive sont ensuite combinés avec des larvicides qui réduisent la durée de vie et diminuent les piqûres chez les adultes, un contrôle durable peut être possible, surtout s’il est effectué avec des biopesticides, tels que les parasites microsporidiens qui infectent les moustiques [154,155]. Si les coûts de la résistance sont importants, cette approche pourrait alors être à l’épreuve de l’évolution à long terme, et un insecticide bien conçu pourrait résoudre le problème de la résistance des moustiques pendant de nombreuses années [156].

 

B/ Les vaccins imparfaits augmenteront-ils la virulence ?

Cette question a été introduite dans la discussion sur l’évolution de la virulence. Il s’agit de l’intervention humaine dans la vie des agents pathogènes ayant le plus grand potentiel identifié pour rendre les agents pathogènes beaucoup plus mortels qu’ils ne le sont déjà [111–113]. Jusqu’à présent, elle n’a été confirmée qu’expérimentalement chez la souris et le poulet. Une meilleure compréhension est nécessaire de toute urgence, car l’utilisation généralisée du vaccin contre le HPV a commencé, et l’utilisation urgemment souhaitée d’un vaccin contre le paludisme poursuivra les expériences évolutionnaires à grande échelle impliquant des sujets humains. Nous devons savoir si l’augmentation de la virulence évolue, et si oui, à quelle vitesse et dans quelle mesure. La virulence du HPV doit être surveillée et des programmes de surveillance de la virulence doivent être conçus pour le paludisme avant qu'un vaccin ne soit mis sur le marché pour une utilisation générale. La possibilité de gérer ce type d'évolution de la virulence doit être étudiée et des recherches doivent être lancées sur le développement de traitements pour les souches les plus virulentes qui devraient émerger.

 

C/ Thérapies anticancéreuses basées sur l’évolution

À bien des égards, l’évolution de la résistance des cancers à la chimiothérapie est analogue à l’évolution de la résistance des bactéries aux antibiotiques. Dans les deux cas, une sélection forte causée par de fortes doses appliquées pendant de longues périodes sélectionne rapidement la résistance. De nombreux gènes de résistance bactérienne ont évolué il y a longtemps et des transferts horizontaux pour d’autres buts se sont développés que les pathogènes sont prêts à utiliser. De nombreuses caractéristiques des cellules cancéreuses sont latentes dans les propriétés des cellules souches, propriétés qui ont également évolué il y a longtemps pour d’autres buts et qui sont prêtes à émerger lorsque des mutations modifient le contrôle de leur expression. Cela suggère que la recherche sur la gestion de l’évolution de la résistance devrait systématiquement chercher à combiner les connaissances de la microbiologie et de l’oncologie. De telles recherches n’ont commencé que récemment. Un résultat en particulier mérite d'être répété : une chimiothérapie agressive peut contrecarrer son propre objectif en sélectionnant efficacement des clones cancéreux résistants qui raccourcissent la durée de vie des patients [95,96,157]. La recommandation qui en résulte est de n'utiliser que la quantité de chimiothérapie absolument nécessaire pour garder la croissance du cancer sous contrôle. Mais ce que médecins et patients ne sont pas prêts à accepter. De nouvelles démonstrations sont nécessaires.

 

D/ Thérapies auto-immunes à base de vers

Nous savons maintenant que les vers parasites et les membres de notre microbiome bactérien manipulent et communiquent avec notre système immunitaire de manière à réduire le risque de maladies auto-immunes qui sont assez difficiles à traiter [36,158]. Les thérapies potentielles incluent des agents biologiques, peut-être conçus de manière appropriée ; d'autres pourraient être des médicaments plus traditionnels. Le traitement le plus efficace pour les maladies auto-immunes chroniques pourrait bien être un ver conçu pour être un commensal non pathogène.

 

IV/ Priorités pour la recherche fondamentale

La distinction établie ici entre recherche fondamentale et recherche appliquée est quelque peu arbitraire. Il existe des aspects fondamentaux des questions abordées dans la section précédente, et des aspects appliqués des questions abordées dans cette section. Mon intention en établissant cette distinction est de signaler où je pense que nous sommes plus proches des thérapies pratiques (section précédente) et où davantage de travail de fond doit d'abord être effectué (cette section).

 

A/ Méthodes phylogénétiques pour découvrir des outils de détection précoce du cancer

La découverte qu'un cancer du pancréas est né dans une cellule 15 à 18 ans avant que les métastases éventuelles ne soient détectées chez le patient [91] laisse espérer une détection précoce et un traitement plus efficace. Cet effort pourrait être éclairé par une question de phylogénétique évolutive pour laquelle les méthodes sont bien développées : l'inférence des états ancestraux. S’il est désormais possible de déduire, de reconstruire et d’étudier les propriétés d’un pigment visuel de dinosaure [159], il devrait également être possible de déduire les changements génomiques et protéomiques associés à chaque étape majeure de l’évolution d’un cancer métastatique et d’exploiter ces connaissances pour développer des stratégies de détection précoce.

 

B/ Comprendre les raisons ultimes de la susceptibilité au cancer

1/ Quelles sont nos défenses naturelles contre le cancer et comment fonctionnent-elles ?

Nous savons que le système immunitaire doit être impliqué, mais nous ne le savons pas encore avec suffisamment de détails génétiques, biochimiques et cellulaires pour renforcer ses actions. Il sera également important de savoir si les réponses immunitaires aux proto-tumeurs sont en concurrence avec d’autres fonctions.

 

2/ Métastases et placentas invasifs

De nombreux cancers proviennent de cellules souches, et certaines cellules souches ont des adaptations qui prédisposent particulièrement aux métastases. Les cellules souches embryonnaires des espèces à placenta hémochorial (c’est le type de placenta humain qui envahit l'endomètre et s'insère dans les tissus maternels, y compris dans les parois des artères maternelles, et qui est également capables de se déplacer dans les tissus étrangers et de s'établir. Cette capacité est réprimée dans les tissus différenciés mais reste dormante, capable d'être réveillée par un ensemble approprié de mutations et recrutée dans des performances métastatiques [89,90]. Un indice vient de l'observation que tous les mammifères n'ont pas de placenta hémochorial, et que l'un d'entre eux, le cheval, a moins de métastases que les primates. Nous avons besoin de comparaisons et d’études supplémentaires qui comparent l’expression des gènes dans les cellules envahissant l’endomètre avec l’expression des gènes dans les cellules métastatiques.

 

3/ Comment la sélection naturelle façonne-t-elle la croissance tumorale et les métastases ?

C’est une chose de noter que les clones génétiquement hétérogènes sont en compétition pour les nutriments et l’espace ; c’en est une autre de trouver les traits qui leur permettent de réussir et les gènes dont l’expression façonne ces traits. Des recherches récentes ont déjà fourni un bon cadre dans lequel approfondir ces détails [92–94,160,161]. Comprendre comment la sélection produit une croissance et des métastases supérieures pourrait identifier des biomarqueurs qui aideraient à une détection précoce fiable du cancer.

 

C/ La compréhension des compromis entre le début et la fin de la vie peut-elle suggérer des traitements ?

Chez les mammifères, la cible mammalienne du réseau de signalisation cellulaire de la rapamycine interagit avec la voie de signalisation insuline/IGF pour assurer la médiation des effets entre le début et la fin de la vie. Cela suggérait que les suppléments de rapamycine pourraient prolonger la vie, et nous savons maintenant, grâce à des expériences convaincantes sur des souris, que c’est le cas [162]. L’idée qui a conduit à cette recherche a commencé par la question : quels mécanismes assurent la médiation des compromis entre le début et la fin de la vie ? D’autres mécanismes de ce type existent sans doute ; les trouver devrait suggérer des traitements supplémentaires qui pourraient prolonger la vie.

 

D/ Quel est le rôle de l’empreinte parentale dans les maladies mentales ?

Le rôle de l’empreinte parentale dans la médiation des conflits entre la mère et le père concernant l’investissement maternel dans le fœtus est de mieux en mieux établi. Il existe un autre ensemble de gènes avec une empreinte parentale d’origine qui, avec un ensemble de gènes dont la variation du nombre de copies a des effets similaires sur la représentation des intérêts maternels et paternels, peut être impliqué dans une lutte acharnée sur le comportement de la progéniture après l’accouchement [163].

Normalement, cette lutte acharnée donne un résultat intermédiaire et un enfant en bonne santé, mais Crespi et Badcock [164,165] suggèrent que lorsqu’elle est perturbée par une mutation ou une agression environnementale, une maladie mentale peut survenir. Ils voient la perturbation de l’état normal comme révélant un axe de variation évolutif le long duquel l’autisme et la schizophrénie forment les extrêmes. Lorsque les intérêts du père sont exprimés et que ceux de la mère sont réduits au silence, des effets incrémentiels conduisent à l’autisme dans les cas extrêmes. Lorsque les intérêts de la mère sont exprimés et que ceux du père sont réduits au silence, des effets incrémentiels conduisent à la schizophrénie dans les cas extrêmes. Des niveaux intermédiaires de perturbation produisent un impact intermédiaire sur la fonction mentale, par exemple les troubles du spectre autistique et les psychoses légères.

L’autisme et la schizophrénie ont tous deux de nombreuses causes et si cette idée s’avère efficace, elle fera certainement partie d’une explication multifactorielle. Si elle est confirmée, elle liera de manière remarquable la théorie du conflit évolutionnaire à la maladie mentale, une idée qui vient d’une direction complètement inattendue. Des groupes indépendants devraient tester l’hypothèse et si les résultats confirment les prédictions, les mécanismes qui les produisent devraient être identifiés.

 

E/ Les mécanismes évolués de conflit intragénomique peuvent-ils être utilisés à des fins thérapeutiques ?

Il est de plus en plus probable que les conflits intragénomiques médiés par des gènes imprimés aient des effets sur la croissance, sur le développement et le comportement des nourrissons, des enfants et des adolescents [166]. Le risque de cancer pédiatrique semble être influencé par des gènes imprimés ayant des effets sur la croissance. La compréhension des mécanismes qui médient ces effets pourrait suggérer des moyens par lesquels les réseaux de gènes suppresseurs de tumeurs exprimés par la mère pourraient être activés pour lutter contre les cancers infantiles.

 

F/ Pouvons-nous faire passer l'interaction hôte-pathogène de la résistance à la tolérance ?

Étant donné que les fonctions physiologiques et biochimiques des organismes sont tamponnées à de nombreux niveaux, il peut être possible de tolérer un dysfonctionnement complet d'une partie d'un processus redondant. C'est ce que suggère la tolérance des singes verts africains et des mangabeys fuligineux au SIV. Leurs cellules immunitaires sont infectées par le virus, tout comme les cellules humaines par le VIH, mais l’infection ne produit pas de pathologie débilitante car certaines des réactions trouvées chez les humains sont supprimées ou absentes chez les singes [146,147]. Nous devons comprendre (a) les conditions dans lesquelles il est payant de tolérer une infection plutôt que d’y résister ; (b) les compromis par lesquels la tolérance est impliquée afin de pouvoir faire un jugement précis du moment où il faut ou non tenter de la favoriser ; et (c) la série de mécanismes par lesquels la transition de la résistance/virulence à la tolérance/commensalisme peut être accomplie. Avec quels systèmes l’inflammation fait-elle un compromis, et pourquoi ? Les lésions endothéliales progressives et l’athérosclérose peuvent-elles être réduites par des stratégies qui cherchent à moduler ces compromis ?

 

V/ Priorités en matière de gestion de la santé

L’un des principaux enjeux de la gestion de la santé est de trouver le meilleur équilibre entre les intérêts à court terme de l’individu et les intérêts à long terme de la population. Un individu peut choisir de ne pas se faire vacciner en raison d’un faible risque, mais si de nombreux individus le font, leurs choix érodent l’immunité collective et augmentent le risque d’infection pour tous ceux qui ne sont pas vaccinés. La résurgence de la rougeole en est un exemple. Un individu peut choisir de suivre un traitement antibiotique pour une maladie qui ne le justifie pas, mais si de nombreux individus le font, leurs choix favorisent l’évolution de la résistance aux antibiotiques et augmentent le risque de décès par infection bactérienne pour tout le monde. Les preuves que ce choix contribue sérieusement à l’évolution de la résistance aux antibiotiques sont nombreuses. Un médecin peut décider de prescrire une procédure diagnostique injustifiée et coûteuse parce qu’il n’est pas sûr ou souhaite éviter un procès pour faute professionnelle, mais si de nombreux médecins le font, les coûts de l’assurance médicale augmentent pour tout le monde. Un individu peut choisir de ne pas souscrire à une assurance maladie et de se rendre aux urgences, mais si beaucoup le font, les coûts deviennent insupportables. La loi sur la protection des patients et les soins abordables aux États-Unis a été conçue en partie pour traiter ce problème. Le problème général est celui de la représentation précise des implications des externalités dans les décisions qui affectent les biens publics [167]. Cette question en économie et en sciences politiques doit être mieux éclairée par la théorie des jeux appliquée aux modèles évolutifs structurés hiérarchiquement épidémiologie. La pensée démographique et les conséquences évolutives ne sont pas encore suffisamment représentées dans les décisions politiques. Si elles l’étaient et bien comprises, elles amélioreraient grandement la gestion des biens publics.

 

VI/ Que peuvent apprendre les biologistes de l’évolution de la science médicale ?

Le pont entre évolution et médecine charrie un flot d’idée dans les deux directions. La biologie évolutionniste a certaines choses à apprendre de la science médicale, notamment les suivantes.

 

A/ Les priorités diffèrent en médecine évolutionniste

Le décalage avec la modernité, qui entraîne une maladaptation, apparaît plus fréquemment dans les discussions médicales que dans la biologie évolutionniste. Les humains sont en partie un cas particulier, car leur évolution culturelle dépasse leur évolution biologique de plusieurs ordres de grandeur et n'a pas d'analogue plausible dans la plupart des autres espèces. Néanmoins, il serait sage pour les biologistes évolutionnistes de considérer plus systématiquement les héritages des environnements passés dans leur réflexion.

 

B/ Pour certaines questions, Homo sapiens est son propre meilleur organisme modèle

La recherche sur les organismes modèles est très utile pour comprendre les processus qui affectent les humains. Cependant, dans certains cas, il est préférable de contourner les modèles et d'étudier les humains eux-mêmes, car il existe des données sur les humains disponibles en quantité et en détail inégalées chez d'autres espèces. Tout ce qui dépend de manière critique du temps de génération est mieux étudié dans d'autres systèmes, mais les questions dont les réponses nécessitent des détails sur la génomique, la physiologie et les phénotypes sont mieux résolues chez les humains que chez toute autre espèce. Nulle part les informations sur le phénotype ne sont plus complètes.

 

C/ Parfois, les problèmes médicaux stimulent la recherche fondamentale et générale

La découverte du concept de quasi-espèce, stimulée par les travaux sur le VIH/SIDA, est un exemple d’outil qui peut être utilisé partout où l’évolution des virus à ARN est importante. L’analyse des maladies émergentes produit généralement des résultats utiles sur l’évolution des changements de niche. La compréhension générale de la coévolution est fondamentalement informée par les nombreux résultats sur la coévolution des interactions hôte-pathogène.

 

VII/ Idées visionnaires

Beaucoup d’entre nous ne font pas de la science uniquement, ou même principalement, pour obtenir des résultats pratiques. Nous le faisons parce que nous sommes fascinés par des idées géniales. La médecine évolutionniste en regorge, notamment celles-ci : les vers et les bactéries vivant dans notre corps nous protègent des maladies auto-immunes ; l’évolution de la ménopause a prolongé la durée de vie intrinsèque de l’être humain ; les relations mère-enfant et mère-père impliquent des conflits d’intérêts évolutionnaires médiatisés par des gènes avec un modèle d’empreinte parentale d’origine ; la perturbation d'un équilibre dans un conflit d'intérêt évolutif entre la mère et le père contribue à la maladie mentale ; à l’inflammation chronique par des maladies infectieuses répétées, elle augmente le risque de maladie cardiaque et de cancer. Le cancer est un processus évolutif entraîné par la sélection naturelle opérant sur l’hétérogénéité génétique clonale. La virulence évolue de manière dynamique dans l’intérêt des agents pathogènes ; des mesures anti-antibiotiques et anti-vecteurs à l’épreuve de l’évolution sont possibles. Des indices pour guérir le cancer pourraient résider dans les baleines. Je pourrais continuer, mais je crois que le point est fait : il y a beaucoup de choses intéressantes sur lesquelles travailler.

 

VIII/ Conclusion

 Les approches évolutionnistes complètent d’autres approches des problèmes de recherche et de pratique médicales ; elles ne les remplacent pas. Nous avons appris une quantité considérable d’informations fascinantes et cliniquement utiles grâce à la science moléculaire et cellulaire, et il serait insensé de remplacer ces connaissances par des connaissances issues de la biologie évolutionnaire. Je pense que relier les connaissances de la biologie évolutionniste à celles de la science moléculaire et cellulaire produira de nouvelles recherches interdisciplinaires et de nouvelles connaissances intégrées qui sont passionnantes, générales et utiles. Elles peuvent réduire la souffrance et sauver des vies.

 

Traduction par Luc Perino de l’article de Stearn :

Stephen C. Stearns, Evolutionary medicine: its scope, interest and potential, Proc. R. Soc. B 2012 279, 4305-4321 first published online 29 August 2012, doi: 10.1098/rspb.2012.1326.

 

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