L’homme et le singe

Michel Morange, Ens, Université Paris 6, et IHPST

Université de tous les savoirs

Jeudi 12 Juin 2008

Introduction• Explication du titre

• Quelles sont les différences à expliquer?

• Que peut nous apporter la connaissance des génomes?

• Quelques informations complémentaires: les différents types de variations génétiques; variations « neutres », « positives » ou « négatives »

Krause J. et al. (2007) Neanderthals in Central Asia and Siberia; Nature 449: 902-904

Quelques titres de journaux …

• « Un seul gène a conduit à l’être humain »

• « Le gène qui nous donne de plus gros cerveaux »

• « Les scientifiques identifient les gènes qui rendent les humains plus intelligents que les chimpanzés »

Nous avons tous, scientifiques et non-scientifiques, une vision naïve des variations génétiques qui sont à l’origine de l’homme moderne. Les résultats déjà apportés par la connaissance des génomes et leur comparaison nous obligent à corriger cette vision naïve.

• Etude des gènes candidats

• Résultats apportés par les approches systémiques

• Quelques conclusions scientifiques et philosophiques

Etude des gènes candidats

Qu’est-ce qui fait d’un gène un « candidat »?

• Des mutations qui en révèlent l’importance fonctionnelle

• Un « bon » profil d’expression

• Le gène a muté lors de la formation de l’espèce humaine

• Les signes d’une pression de sélection positive

Quelques exemples

• Le gène MYH16 et ses mutations

• Le gène du language (FOXP2)

• Les gènes de la microcéphaline

• L’ARN HARF1

• Des gènes plus vulgaires … (ex: SIGLEC)

Mutation du gène de la myosine (MYH16)

(Stedman et al. (2004) Nature 428: 415-418)

Défauts de langage dans la famille KE

Fisher S. E. et al. (1998) Nature genetics 18: 168-170

(Enard W. et al. (2002) Nature 418: 869-872)

Steven Pinker (2001) Nature 413: 465-466

FoxP2: un gène intéressant

• Un trouble précis du langage

• Le gène a muté dans la lignée humaine

• Il est exprimé dans le cerveau

• C’est un gène régulateur

• Comparaison avec d’autres espèces animales parlantes

• Les gènes cibles de FoxP2

FoxP2: les difficultés

• Le déficit n’est pas limité au langage

• La structure du cerveau est affectée

• Le gène FoxP2 est impliqué dans de nombreuses autres fonctions

• La comparaison entre espèces apporte des résultats ambigus

• L’homme de Néanderthal possède la forme humaine du gène FoxP2

Quelques conclusions provisoires sur le

gène FoxP2• Ce n’est pas le gène du langage

• Le langage n’est pas apparu en un jour

• Mais c’est un gène intéressant, qui donne des idées sur la longue série de transformations qui a conduit à l’homme

Les microcéphalines

• Les mutations sont responsables de microcéphalie

• Le gène a été soumis à une sélection positive

• Il interviendrait dans la division cellulaire et la réparation de l’ADN, mais aussi dans la formation des spermatozoïdes

• Il aurait continué à évoluer récemment

• Les risques de conclusions trop rapides

Evolution actuelle de la microcéphaline

(Evans P. D. et al. (2005) Science 309: 1717-1720)

HAR1F• Il appartient à des séquences non-codantes conservées

• Il a beaucoup varié dans la lignée humaine

• Il est exprimé dans le cerveau humain entre 2 et 5 mois de gestation, dans les cellules de Cajal-Retzius

• L’importance actuelle accordée aux ARN régulateurs

Quelques conclusions provisoires

• Ne pas passer trop vite du déficit à la fonction

• Ne pas privilégier certaines données au détriment d’autres

• Ne pas oublier tous les autres gènes.

Résultats apportés par les approches systémiques

• Pourquoi choisir une approche systémique?

• La difficulté: le très grand nombre de variations

• Sélectionner les gènes soumis à une sélection positive: (233 et 154)

• Sélectionner les gènes dupliqués

• Sélectionner les gènes dont l’expression a varié

Le mythe du 1/%

Cohen J. (2007)

Science 316: 1836

Les variations sont régulatrices

• Les résultats de King et Wilson (1975)

• L’idée de bricolage (François Jacob)

• L’approche de la génomique structurale n’est pas la meilleure

• Des premiers résultats encourageants

• Les choses sont moins simples …

Evolution dans

l’expression des gènes

Enard W. et al. (2002) Science 296:

340-343

Evolution de

l’expression des gènes chez les primates

Khaitovich P. et al. (2006)

Nature reviews genetics 7: 693-

701

Quelques conclusions

• La petite histoire de Jeff Hecht (2008, Nature 453: 562)

• L’être humain n’a pas plus « évolué » que le chimpanzé

• Beaucoup des variations ont été « neutres »

• Il y a eu sélection de beaucoup d’autres caractéristiques que celles que nous considérons comme « humaines »: la notion d’exaptation

Conclusions scientifiques et philosophiques

• Chasser les visions naïves• La« petite » différence entre l’être humain et le chimpanzé

• L’évolution n’est pas le fruit d’un accident et du hasard

• Il n’y a pas d’évolution linéaire: l’homme de Florès

• L’apparition de nouvelles caractéristiques et la spéciation ne sont pas liées

• Les gènes ne portent pas de fonctions « humaines »• Renoncer au « préformisme »: décrire une histoire• Le progrès des connaissances sera dans l’articulation d’approches disciplinaires différentes

« La lignée Homo sapiens varia sous une énorme pression de sélection. Le changement qui en résulta pour certains caractères est presque sans précédent »

Ernst Mayr (1965)

Le génome humain et notre vue de nous-mêmes

Svante Pääbo (2001) Science 291: 1219-1210

• « Nul doute que la vue génomique de notre place dans la nature sera à la fois une source d’humilité, et un coup porté à l’idée d’unicité humaine »

• « Réaliser qu’un ou quelques accidents génétiques ont rendu l’histoire humaine possible nous fournira un ensemble de défis philosophiques auxquels penser »

• « C’est une illusion de penser que la génomique seule nous dira ce que veut dire être humain »

Complexité duprocessus de spéciation entre l’être humain et le chimpanzé

Patterson et al.

(2006) Nature441: 1103-1108

Les principes de l’organisation

macromoléculaire• L’existence de voies, réseaux et machines macromoléculaires

• La pléiotropie

• La redondance

• La consevation évolutive

François Jacob (1981) Le jeu des possibles (Paris: Le livre de

Poche, p. 59)

« La hiérarchie dans la complexité des objets a donc deux caractéristiques: d’une part, les objets qui existent à un niveau donné ne forment jamais qu’un échantillon limité de tous les possibles offerts par la combinatoire du niveau plus simple. D’autre part, à chaque niveau peuvent apparaître de nouvelles propriétés qui imposent de nouvelles contraintes aux systèmes. Mais ce n’est jamais qu’un surcroît de contraintes. Celles qui existent à un niveau donné s’appliquent aussi aux niveaux plus complexes. Toutefois, le plus souvent, les propositions qui ont le plus d’importance à un niveau n’en ont aucune aux niveaux plus complexes. La loi des gaz parfaits n’est pas moins vraie pour les objets de la biologie que pour ceux de la physique. Seulement elle n’a aucun intérêt pour les questions qui préoccupent les biologistes ».

« Cela nous dira ce qui nous fait

humain »

Professeur Yoshiyuki Sakaki, Université de Tokyo

Nature 418, 910-911, 2002