Darwin reloaded (part 1)

Pour bien commencer l’année, je vous recommande la lecture du bouquin de Jean-Claude Ameisen (Dans la lumière et les ombres, Darwin et le bouleversement du monde). Si comme moi, l’histoire de Darwin et ses opinions sur l’esclavage vous laissent froid, ne vous enrhumez surtout pas et sautez directement à la troisième partie du bouquin (« un futur distant ») où Ameisen propose une remarquable mise en perspective des dernières avancées en matière d’évolution et bat en brèche quelques idées du néo-darwinisme. C’est un peu long alors je vous fais ça en plusieurs épisodes…

Part 1: l’hérédité de certains caractères acquis: le retour!
Qui a écrit:

« Il y a peu de doutes que, chez nos animaux domestiques, l’usage de certaines parties de leur corps a pour effet de les renforcer et de les agrandir, et que l’absence d’utilisation [de ces parties du corps] a pour effet de les amoindrir; et que de telles modifications sont héritées. »

Un indice: c’est le même qui a écrit: « Je crois que les oiseaux presque dépourvus d’ailes qui habitent de nombreuses îles océanes [ont perdu leurs ailes] du fait qu’ils ont cessé de les utiliser »

Lamarck? Pas du tout! C’est Darwin lui-même dans l’Origine des espèces. Contrairement à ce que l’histoire des sciences a retenu, Darwin pensait que l’environnement et les conditions de vie pouvaient aussi jouer un rôle direct dans l’hérédité.
Pourtant, la théorie classique de l’évolution exclut formellement toute forme d’hérédité des caractères acquis: l’expression est même la marque de l’hérésie lamarckienne et sa réfutation fut probablement l’un des plus grands combats des néo-darwiniens. La découverte de l’ADN et des lois de Mendel n’a fait que transformer cette conviction en principe fondamental.

On aurait quand même dû se méfier avant d’être aussi définitif. Déjà en 1928, Griffith avait fait une découverte étonnante sur les bactéries: il avait montré qu’une variété inoffensive de pneumocoques pouvait acquérir le pouvoir infectieux de leurs cousines virulentes lorsqu’on mettaient les deux souches en contact. Y compris lorsque les bactéries virulentes étaient mortes! Cette expérience a mis en évidence la capacité des bactéries à muter en s’échangeant du matériel génétique et l’on a découvert, depuis, bien d’autres mécanismes de mutation étranges qu’ont inventés ces petites bestioles. En particulier, en cas d’environnement très défavorable, les bactéries sont capables de produire des enzymes qui réarrangent complètement leur ADN. Grâce à cette réaction baptisée « réponse SOS « , de nouvelles variétés génétiques de bactéries apparaissent et si l’une d’elles est particulièrement adaptée au nouvel environnement, cette modification génétique « acquise » sera transmise aux générations suivantes. On soupçonne ce mécanisme de faciliter leur résistance très rapide aux antibiotiques.

Il n’y a pas que chez les êtres simples que les choses sont complexes!

On sait depuis longtemps que l’environnement ou l’alimentation influencent fortement l’expression ou non de tels ou tels gènes: le sexe des tortues est déterminé par la température et rien ne différencie l’ADN d’une fourmi reine de celui d’une fourmi ouvrière (on en a parlé ici). Mais de là à penser que des modifications physiques puissent se transmettre il restait de la marge…

En 1998 Susan Lindquist soumet des asticots (mouches du vinaigre) à des changements brusques de température. Les pauvres chous, stressés, donnent naissance à des mouches avec de drôles formes, parfois des pattes en moins ou des ailes en plus. Probablement parce que de telles températures modifient l’expression de certains gènes au cours du développement embryonnaire (et à cause de drôles de protéines chaperonnes, je vous renvoie au billet de Tom qui explique ça très bien). Si l’on continue de faire varier la température, ces mouches mutantes donnent naissance aux mêmes asticots bizarres. Mais ce qui est incroyable, c’est qu’au bout de plusieurs génération, les mutants donneront naissance à des mouches qui leur ressemblent même si la température se stabilise. Comme si non seulement la partition de musique génétique (l’ADN) mais aussi la manière de l’interpréter (son expression, le phénotype) étaient héréditaires!

Chez les rats, certains gènes ont une influence directe sur l’anxiété de l’animal. En 1999 le chercheur canadien, Michael Meaney s’est amusé à tourner « La vie est un long fleuve tranquille chez les rats » en confiant un nouveau-né d’une lignée génétique « calme » à une mère adoptive de la lignée « anxieuse » et l’inverse. Les petits rats adoptés ont développé des comportements identiques à ceux de leurs parents adoptifs. L »‘éducation » (en matière de rongeurs il vaut mieux beaucoup de guillemets) l’emporte sur la génétique: on a découvert que les câlins de la mère tranquille sur son nouveau-né génétiquement anxieux, inhibent l’expression du gène fatidique et le tranquillisent durablement -et inversement pour les mères anxieuses. Dans une expérience ultérieure en 2004, les chercheurs ont démontré le mécanisme biochimique sous-jacent: en empêchant artificiellement l’inactivation du gène, ils parvinrent à empêcher le « déconditionnement » du petit rat qui, malgré l’attention de sa mère adoptive, se comporta comme ses parents biologiques. Décidément la distinction entre culture et nature est subtile!

Mais le plus surprenant de tout ça, c’est que si le nouveau-né est une femelle, elle transmettra ce comportement acquis (tranquillité ou anxiété) à ses descendants: ses petits ressembleront alors à leurs grand-parents adoptifs et non à leurs grand-parents biologiques! L’épigénétique devient héréditaire là encore…

Comment cette hérédité épigénétique fonctionne, à vrai dire on n’en sait encore trop rien. Mais on commence à avoir des pistes: en 2006 des chercheurs de l’INSERM ont découvert un nouveau mode d’hérédité échappant aux règles de la génétique classique: chez la souris, la coloration du pelage est l’expression d’un gène bien identifié sur l’ADN des bestioles. Certains animaux, pourtant, déjouent cette fatalité génétique grâce à des « micro-ARN » qui inhibent l’expression de ce gène. Plus fort encore: comme ces micro-ARN sont présentes dans toutes les cellules, y compris dans les spermatozoïdes, cette désobéissance génétique se transmet de génération en génération! Autrement dit, ce qui est transmis héréditairement c’est un ordre d’inactivation du gène, d’origine non strictement génétique… Une espèce de « paramutation » en somme, qui a déjà été détectée chez les plantes.

En mettant bout à bout toutes ces données, on peut imaginer avec Claude Ameisen, que indépendamment des variations de l’ADN, des changements dans l’environnement peuvent révéler dans un embryon « une source préexistante de nouveautés qui s’est progressivement accumulée sous forme de discrètes mutations génétiques », qui peuvent parfois se transmettre de génération en génération grâce à des mécanismes héréditaires encore mal cernés et probablement multiformes. Ainsi pourrait-on au passage réconcilier les tenants du gradualisme -pour qui l’évolution ne fonctionne que par accumulation de petites mutations- et ceux des équilibres ponctués – selon lesquels l’évolution peut aussi procéder par « sauts ».
L’autre grande méthode pour de tels sauts étant la symbiose entre organismes différents, mais ça ce sera pour un prochain épisode!

9 comments for “Darwin reloaded (part 1)

  1. Tom Roud
    07/01/2009 at 02:43

    >Pour l’hérédité des micro ARN, un truc similaire avait été effectivement décrit chez Arabidopsis il y a 2-3 ans, mais il me semblait que c’était très très controversé. Je suis assez surpris de voir que c’était connu chez la souris !

  2. Xochipilli
    08/01/2009 at 01:09

    >Bonjour Tom; le billet contient le lien vers la source de l’info (l’INSERM), je ne savais pas qu’il y avait controverse sur le sujet.Bonne année!

  3. Tom Roud
    14/01/2009 at 00:15

    >Helloje ne sais pas pour la souris, je parlais de l’effet découvert chez Arabidopsis, il faudrait que je vérifie où ça en est…

  4. Arthur Rainbow
    19/05/2009 at 21:55

    > »ses petits ressembleront alors à leurs grand-parents adoptifs et non à leurs grand-parents biologiques »Par curiosité, pour faire cette déclaration, où a t’on placer les petits? Car au vu de vos propos, si on les a laissé chez leur mère naturels, la ressemblance avec le grand-parent adoptif est ce qu’on pouvait prévoir. Si on les a placé dans le milieu de leur grand parent, alors cette réponse est extrêmement surprenante. Et si on les a laissé seuls, comment-on ils grandis?Pour résumer, vu ce que vous dites, j’ai surtout l’impression que le caractère calme-exité n’a RIEN de génétique, et tout d’acquis. Et alors il n’y a plus aucun problème du tout.

  5. Xochipilli
    19/05/2009 at 22:52

    >@Arthur: les petits-fils ont été élevés par leur mère naturelle et le résultat est quand même tout à fait surprenant car on parle bien de comportements associés normalement à des différences physiologiques dans certaines cellules du cerveau. Différences normalement expliquées entièrement par la génétique et donc héréditaires.Or l’expérience a montré que ces différences physiologiques pouvaient être littéralement gommées par l’éducation, ce qui est contradictoire avec ce que prédit la génétique classique.

  6. Arthur Rainbow
    20/05/2009 at 10:44

    >Ce qui me manque pour comprendre votre réponse, c’est de savoir comment on a pu dire que ce sont des « comportements associés normalement à des différences physiologiques dans certaines cellules du cerveau. »Vu les faits que vous nous donnez, supposer que c’est uniquement acquis serait une explication beaucoup plus simple.Mais je veux bien croire qu’il y a tout un tas d’autre fait que j’ignore.

  7. Xochipilli
    20/05/2009 at 19:55

    >@Arthur: Selon Ameisen « ces différences de comportement sont associés, à un niveau biologique, à des différences, dans certaines régions du cerveau, dans la quantité de récepteurs pour certaines hormones – les hormones dites de stress, les hormones glucocorticoïdes -, c’est-à-dire des différences dans des modalités de réponse de ces régions du cerveau à une même quantité de ces hormones fabriquées par le corps. » Plus loin: « le nouveau-né manifeste à l’âge adulte, un comportement et, dans son cerveau, des degrés d’expression de récepteurs hormonaux identiques à ceux de sa mère d’adoption, et non pas de ses parents génétiques ».Vous pouvez aussi regarder pour plus de détails le lien que j’ai mis dans le billet à ce niveau:c’est en anglais, mais beaucoup plus précis.

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