Comme un marchand d’autrefois, équilibrant le poids de deux produits différents sur une balance, la nature peut maintenir différents traits génétiques en équilibre au fur et à mesure qu’une espèce évolue sur des millions d’années.
Ces traits peuvent être bénéfiques (par exemple, repousser les maladies) ou nocifs (rendre les humains plus sensibles aux maladies), selon l’environnement.
La théorie derrière ces compromis évolutifs s’appelle la sélection d’équilibrage. Une étude dirigée par l’Université de Buffalo acceptée le 10 janvier et publiée le 21 février dans eVie explore ce phénomène en analysant des milliers de génomes humains modernes aux côtés d’anciens groupes d’hominines, tels que les génomes de Néandertal et de Denisovan.
La recherche a « des implications pour comprendre la diversité humaine, l’origine des maladies et les compromis biologiques qui peuvent avoir façonné notre évolution », explique le biologiste évolutionniste Omer Gokcumen, auteur correspondant de l’étude.
Gokcumen, PhD, professeur agrégé de sciences biologiques à l’UB College of Arts and Sciences, ajoute que l’étude montre que de nombreuses variantes biologiquement pertinentes « se ségrégent parmi nos ancêtres depuis des centaines de milliers, voire des millions d’années. Ces variations anciennes sont notre héritage commun en tant qu’espèce. »
Les liens avec les Néandertaliens sont plus forts qu’on ne le pensait
Le travail s’appuie sur les découvertes génétiques de la dernière décennie, notamment lorsque les scientifiques ont découvert que les humains modernes et les Néandertaliens se sont croisés lorsque les premiers humains ont quitté l’Afrique.
Cela coïncide également avec la croissance des tests génétiques personnalisés, de nombreuses personnes affirmant désormais qu’un petit pourcentage de leur génome provient de l’homme de Néandertal. Mais, comme le montre l’étude eLife, les humains ont beaucoup plus en commun avec les Néandertaliens que ne l’indiquent ces faibles pourcentages.
Ce partage supplémentaire remonte à un ancêtre commun des Néandertaliens et des humains qui a vécu il y a environ 700 000 ans. Cet ancêtre commun a légué aux Néandertaliens et aux humains modernes un héritage commun sous forme de variation génétique.
L’équipe de recherche a exploré cet ancien héritage génétique, en se concentrant sur un type particulier de variation génétique : les délétions.
Gokcumen dit que les « délétions sont étranges car elles affectent de grands segments. Certains d’entre nous manquent de gros morceaux de notre génome. Ces délétions devraient avoir des effets négatifs et, par conséquent, être éliminées de la population par sélection naturelle. Cependant, nous avons observé que certaines délétions sont plus anciennes que les humains modernes, remontant à des millions d’années. »
Variations génétiques transmises sur des millions d’années
Les chercheurs ont utilisé des modèles informatiques pour montrer un excès de ces suppressions anciennes, dont certaines ont persisté depuis que nos ancêtres ont appris à fabriquer des outils, il y a environ 2,6 millions d’années. De plus, les modèles ont montré qu’une sélection équilibrée peut expliquer ce surplus d’anciennes délétions.
« Notre étude contribue au nombre croissant de preuves suggérant que l’équilibrage de la sélection peut être une force importante dans l’évolution de la variation génomique chez les humains », déclare le premier auteur Alber Aqil, candidat au doctorat en sciences biologiques dans le laboratoire de Gokcumen.
Les chercheurs ont découvert que les délétions datant de millions d’années sont plus susceptibles de jouer un rôle démesuré dans les conditions métaboliques et auto-immunes.
En effet, la persistance de versions de gènes qui causent des maladies graves dans les populations humaines a longtemps dérouté les scientifiques car ils s’attendent à ce que la sélection naturelle se débarrasse de ces versions de gènes. Il est, après tout, très inhabituel que des variations potentiellement pathogènes persistent pendant de si longues périodes. Les auteurs soutiennent que l’équilibrage de la sélection peut résoudre cette énigme.
Aqil dit que ces variations peuvent « protéger contre les maladies infectieuses, les épidémies et la famine, qui se sont produites périodiquement tout au long de l’histoire humaine. Ainsi, les résultats représentent un bond considérable dans notre compréhension de la façon dont les variations génétiques évoluent chez l’homme. Une variante peut être protectrice contre un agent pathogène ou la famine tout en sous-jacent à certains troubles métaboliques ou auto-immuns, comme la maladie de Crohn. »
Les co-auteurs supplémentaires incluent Leo Speidel, PhD, Sir Henry Wellcome Postdoctoral Fellow au Genetics Institute of University College London et au Francis Crick Institute; et Pavlos Pavlidis de l’Institut d’informatique, l’un des huit instituts de la Fondation pour la recherche et la technologie-Hellas en Grèce.
La recherche a été soutenue par la National Science Foundation, la bourse Sir Henry Wellcome et le Wellcome Trust.
