L'origine génétique des caractéristiques humaines
Jean-Claude Hervé
C - L'origine génétique des caractéristiques humaines
1. Les intentions et imprécisions du programme
La première phrase des connaissances exigibles sur « Un regard sur l’évolution de l’Homme » indique que d’un point de vue génétique, l’Homme et le Chimpanzé, très proches, se distinguent surtout par la position et la chronologie d’expression de certains gènes. On retrouve l’idée développée dans la partie sur la diversification des êtres vivants : « S’agissant des gènes impliqués dans le développement, des formes vivantes très différentes peuvent résulter de variations dans la chronologie et l’intensité d’expression de gènes communs ». Implicitement, on demande d’évoquer les innovations génétiques qui ont eu lieu dans la lignée humaine et qui ont pu contribuer à l’acquisition des spécificités humaines (ce qui bien entendu n’exclut pas que des innovations génétiques aient eu lieu aussi dans la lignée du Chimpanzé). Et la notion principale est que ce n’est pas l’acquisition de gènes nouveaux mais des changements dans l’expression de gènes communs aux deux espèces qui sont impliqués. Malheureusement aucun exemple n’est fourni dans le programme, ni d’ailleurs dans les ressources correspondantes. Celles-ci précisent qu’il n’est attendu aucune connaissance précise sur les gènes en cause, l’objectif principal étant essentiellement de développer le raisonnement scientifique. Mais pour le faire, il faut avoir un support exploitable.
2. Une démarche habituelle d'approche du sujet
Il est classique de commencer la recherche d’explications aux différences entre l’Homme et le Chimpanzé par une comparaison du développement des deux espèces et notamment des crânes. On arrive ainsi à l’idée que le crâne du très jeune Chimpanzé ressemble davantage au crâne humain que celui du Chimpanzé adulte. Cela laisse à penser que le crâne humain a conservé à l’état adulte des caractères juvéniles. Un ralentissement dans le développement du crâne serait à l’origine des spécificités du crâne humain. En revanche, pour les membres inférieurs, c’est un prolongement du développement chez l’Homme qui serait à l’origine de leur allongement. Bref, on dégage l’idée que l’acquisition de la morphologie humaine à partir de l’ancêtre commun avec le Chimpanzé résulte de changements dans la vitesse et la durée de développement de différentes régions du corps.
Comme de très nombreux gènes interviennent dans le développement des organismes, on en infère que ce sont des changements dans l’expression de certains de ces gènes qui sont à l’origine des caractéristiques humaines. Mais cela résulte d’un raisonnement logique et il est nécessaire d’étayer ces conclusions par les quelques données dont on dispose, même si on est très loin de connaître l’origine génétique des spécificités humaines. Il ne s’agit pas de faire un inventaire exhaustif des gènes dont l’évolution a pu jouer un rôle important dans l’histoire évolutive de la lignée humaine, mais pour reprendre la phrase des ressources, d’entraîner les élèves à raisonner dans ce domaine en réinvestissant leurs acquis.
3. Des séquences nucléiques pouvant servir de support
On peut supposer qu’une séquence d’ADN ayant joué un rôle important dans l’acquisition de certains des caractères d’Homo sapiens, a subi une évolution différente dans la lignée humaine par rapport à son évolution dans les autres lignées. Cela implique que les différences entre les séquences de l’Homme et du Chimpanzé soient significatives par rapport à celles entre les séquences homologues des autres primates. Les deux méthodes couramment utilisées pour rechercher des séquences à l’origine de spécificités humaines, celle des gènes candidats et celle des HAR (human accelerated region) font appel ou reposent sur cette idée. (voir apport de la génétique moléculaire à la connaissance de l’évolution humaine).
Les séquences du gène FOXP2 et celles dénommées HAR1 et HAR2 illustrent bien cette démarche. Pour chacune d’entre elles, on peut comparer avec Anagène, les séquences de la Souris et de divers primates y compris l'Homme. Les informations tirées de cette comparaison sont alors utilisées pour situer sur un arbre phylogénétique les mutations apparues sur chaque branche et leurs conséquences. Cela met en évidence l’originalité de l’évolution de la séquence dans la lignée humaine.
Cette mise en évidence de l’évolution particulière de la séquence dans la lignée humaine n’est qu’une première étape. Il faut encore montrer que la séquence humaine agit au cours du développement de façon différente de celle du Chimpanzé (ou d’autres primates) et peut être ainsi à l’origine de caractères propres à l’Homme. Ce sont souvent des expériences de transgénèse qui fournissent les données nécessaires.
La protéine codée par le gène FOXP2 est un facteur de transcription qui, en se liant aux séquences régulatrices d’autres gènes en régule la transcription. La séquence HAR1 code pour un ARN à rôle régulateur, et la séquence HAR2 est une séquence régulatrice. Ce sont des mutations de séquences agissant sur l’expression de gènes au cours du développement qui semblent avoir joué un rôle primordial dans l’évolution de la lignée humaine, confirmant ainsi l’idée générale dégagée de la comparaison du développement du Chimpanzé et de l’Homme.
La comparaison des séquences du Chimpanzé avec celle de l’Homme ne permet pas de savoir à quel moment de l’histoire de la lignée humaine ont eu lieu les évolutions des séquences en cause. Néanmoins, on dispose maintenant des séquences de deux homininés fossiles, celle de l’Homme de Neandertal et celle de l’Homme de Denisova. Cela a déjà permis de préciser un peu le moment où a eu lieu l’évolution du gène FOXP2 dans la lignée humaine. La séquence FOXP2 de Néandertal est semblable à celle de Sapiens, ce qui signifie que les mutations qui la caractérisent étaient déjà présentes chez l’ancêtre commun à ces deux taxons, soit il y a 600000 ans environ. Et pour l’avenir, on devrait pouvoir identifier des séquences dont l’évolution s’est faite dans la lignée menant à Homo sapiens, après la séparation avec la lignée néandertalienne/denisovienne.