La dernière période glaciaire a-t-elle affecté l’allaitement chez les Américains natifs ?

Le rôle crucial que joue l’allaitement maternel dans la survie du nourrisson a pu conduire, au cours de la dernière période glaciaire, à une mutation génétique commune chez les Asiatiques de l’Est et les Amérindiens qui, de manière surprenante, affecte la forme de leurs dents.


Des incisives supérieures humaines avec un "pelletage" prononcé qui est une variation anatomique influencé par l'allèle EDAR V370A avec une augmentation de la structure des canaux galactophores (mammaires) - Crédit : Christy G. Turner, II, courtesy G. Richard Scott
Des incisives supérieures humaines avec un "pelletage" prononcé qui est une variation anatomique influencé par l'allèle EDAR V370A avec une augmentation de la structure des canaux galactophores (mammaires) - Crédit : Christy G. Turner, II, courtesy G. Richard Scott


La mutation génétique, probablement survenue il y a 20 000 ans, augmente la densité de ramification des canaux mammaires dans les seins en fournissant potentiellement plus de graisses et de vitamine D aux nourrissons du Grand Nord où la rareté des rayons ultraviolets augmente la difficulté de la production de vitamine D la peau. Si la propagation de cette mutation génétique est due à une sélection pour augmenter la ramification canalaire mammaire, l’adaptation serait la première preuve de sélection sur le lien maternel-nourrisson humain.1

Un trait évolutif favorisant le lien mère-enfant

Cela souligne l’importance de la relation mère-enfant et à quel point il a été essentiel pour la survie humaine selon Leslea Hlusko, professeure agrégée de biologie intégrative à l’Université de Californie, Berkeley. En ce qui concerne les dents, il se trouve que le gène contrôlant la croissance du canal mammaire affecte également la forme des incisives humaines. Par conséquent, comme la mutation génétique a été sélectionnée dans une population ancestrale vivant dans le Grand Nord au cours de la dernière période glaciaire, les incisives en forme de pelle sont également devenues plus fréquentes. Les incisives à pelle sont fréquentes chez les Amérindiens et les populations du nord-est asiatique, mais rare chez tous les autres.

Des incisives supérieures humaines avec un "pelletage" prononcé qui est une variation anatomique influencé par l'allèle EDAR V370A avec une augmentation de la structure des canaux galactophores (mammaires) - Crédit : Christy G. Turner, II, courtesy G. Richard Scott
Des incisives supérieures humaines avec un “pelletage” prononcé qui est une variation anatomique influencé par l’allèle EDAR V370A avec une augmentation de la structure des canaux galactophores (mammaires) – Crédit : Christy G. Turner, II, courtesy G. Richard Scott

Hlusko et ses collègues décrivent les nombreux éléments de preuve à l’appui de l’idée dans un papier publié dans le journal Proceedings of the National Academy of Sciences. La découverte pourrait également avoir des implications pour comprendre les origines du tissu mammaire dense et son rôle dans le cancer du sein. Pour l’étude, Hlusko et ses collègues ont évalué l’apparition d’incisives en forme de pelle dans les populations archéologiques afin d’estimer le moment et le lieu de la sélection évolutive pour le trait. Ils ont constaté que près de 100 % des Amérindiens avant la colonisation européenne avait des incisives en forme de pelle comme c’est le cas de 40 % des Asiatiques aujourd’hui.

L’équipe a ensuite utilisé les effets génétiques qui sont partagés avec la variation dentaire comme un moyen de discerner l’histoire évolutive des glandes mammaires en raison de leur voie de développement commun. Les gens ont longtemps pensé que ce modèle de pelletage est si fort qu’il a dû y avoir une sélection évolutive favorisant le trait, mais pourquoi y aurait-il un tel choix sur la forme de vos incisives selon Hlusko ? Quand vous avez partagé des effets génétiques à travers le corps, la sélection pour un trait se traduira par un changement dans tout le reste.

La connexion de la vitamine D

L’obtention de vitamine D, qui est essentielle pour un système immunitaire robuste et une bonne régulation des graisses ainsi que pour l’absorption du calcium, est un gros problème dans les latitudes nordiques, car le soleil est bas à l’horizon toute l’année et au-dessus du cercle polaire, il ne brille pas du tout pour une partie de l’année. Alors que les humains des basses latitudes peuvent obtenir presque toute la vitamine D requise par l’exposition de la peau aux rayons ultraviolets, les rares rayons UV aux hautes latitudes obligent les peuples nordiques comme les Sibériens et les Inuits à obtenir leur vitamine D à partir des graisses animales chez les mammifères marins.

Mais les bébés doivent obtenir leur vitamine D du lait maternel et Hlusko postule que l’augmentation de la ramification du canal mammaire peut avoir été un moyen de fournir plus de vitamine D et la graisse qui va avec. Hlusko, qui se spécialise dans l’évolution des dents chez les animaux, en particulier les primates et les premiers humains, a découvert ces liens après avoir été invité à participer à une session scientifique sur la dispersion des humains modernes dans les Amériques en février 2017. En préparant son discours sur ce que les dents peuvent nous dire au sujet du peuplement du Nouveau Monde, elle a rassemblé la génétique de la variation dentaire avec les preuves archéologiques pour reformuler notre compréhension de la sélection sur la forme des incisives.

Les incisives sont appelées en forme de pelle quand le côté de la langue des incisives, les dents coupantes à l’avant de la bouche, 4 sur le dessus et 4 sur le fond ont des crêtes le long des côtés avec un bord tranchant. Il se distingue des Amérindiens et des populations d’Asie de l’Est, la Corée, le Japon et le nord de la Chine, avec une incidence croissante au fur et à mesure que vous voyagez plus au nord. N’étant pas persuadée par une idée précédemment proposée que les incisives à pelle ont été choisies pour l’utilisation des peaux d’animaux adoucissantes, elle a regardé des explications sans rapport avec les dents.

La mutation génétique responsable du pelletage, qui se produit dans au moins une des deux copies ou allèles d’un gène appelé EDAR, qui code pour une protéine appelée le récepteur ectodysplasine A, est également impliquée dans la détermination de la densité des glandes sudoripares dans la peau, sur l’épaisseur des tiges capillaires et la ramification canalaire dans les glandes mammaires. Une analyse génétique antérieure des êtres humains a conclu que la mutation est survenue dans le nord de la Chine en raison de la sélection pour plus de glandes sudoripares ou de glandes sébacées au cours de la dernière période glaciaire.

Aucune de ces hypothèses n’est une explication satisfaisante selon Hlusko. Il y a des régions très chaudes dans le monde et si la sudation était si sensible aux pressions sélectives, alors je pourrais penser à des endroits où nous aurions plus de chance de voir une variation génétique plutôt que dans le nord de la Chine.

L’immobilité béringienne

Des indices ont été tirés d’un papier de 2007 et par la suite par Dennis O’Rourke, un co-auteur de Hlusko, dans lequel des scientifiques ont déduit de l’ADN des Amérindiens qu’ils s’étaient séparé d’autres groupes asiatiques il y a plus de 25 000 ans même s’ils sont arrivés en Amérique du Nord il y a seulement 15 000 ans. Leur conclusion était que les ancêtres amérindiens se sont installés pendant environ 10 000 ans dans une région entre l’Asie et l’Amérique du Nord avant de finalement s’installer dans le Nouveau Monde. Cet arrêt dit béringien coïncide avec la hauteur du dernier maximum glaciaire entre 18 000 et 28 000 ans.

La géographie de la Béringie et les niveaux de rayons ultra-violets.  A) - La carte actuelle de la  Béringie  B) - La carte de la Béringie pendant la dernière ère glaciaire  Crédit : Leslea Hlusko, UC Berkeley
La géographie de la Béringie et les niveaux de rayons ultra-violets.
A) – La carte actuelle de la Béringie
B) – La carte de la Béringie pendant la dernière ère glaciaire
Crédit : Leslea Hlusko, UC Berkeley

Selon l’hypothèse du statu quo béringien, alors que le climat devenait de plus en plus sec à mesure que le Dernier Maximum glaciaire commençait, les gens qui vivaient en Sibérie s’installèrent en Béringie. À l’est, de gigantesques calottes glaciaires interdisaient la migration vers l’Amérique du Nord. Ils ne pouvaient pas migrer vers le sud-ouest à cause d’une vaste étendue de toundra sans arbres et inhospitalière. La zone où ils ont trouvé refuge était une région biologiquement productive grâce aux courants océaniques altérés associés à la dernière période glaciaire, une masse continentale augmentée en taille par les niveaux inférieurs de la mer. Des études génétiques sur des animaux et des plantes de la région suggèrent qu’il existait un refuge isolé en Béringie durant cette période où des espèces présentant des caractères d’adaptation locale se sont formées. Un tel isolement est mûr pour la sélection de variantes génétiques qui facilitent la survie des plantes, des animaux et des humains.

Si vous prenez ces données à partir des dents pour interpréter l’histoire évolutive de cet allèle EDAR, alors vous déphasez l’épisode sélectif à la population de béringiens et cela vous donne le contexte environnemental selon Hlusko. À cette latitude, ces gens auraient été déficients en vitamine D. Nous savons qu’ils avaient un régime qui tentait de le compenser par rapport aux archives archéologiques et étant donné qu’il y a des preuves de sélection dans cette population pour des allèles spécifiques des gènes qui synthétise l’acide gras. Plus spécifiquement, ces gènes modulent la composition en acides gras du lait maternel. Il semble que cette mutation du gène EDAR ait également été sélectionnée dans cette population ancestrale et que les effets d’EDAR sur les glandes mammaires soient la cible la plus probable de la sélection.

Le gène EDAR influence le développement de nombreuses structures dérivées de l’ectoderme chez le foetus incluant la forme des dents, les glandes sudoripares, les glandes sébacées, les glandes mammaires et les cheveux. En conséquence, la sélection sur un trait conduit à une évolution coordonnée des autres. Le défunt biologiste et auteur de l’évolution, Steven Jay Gould, se référait à de tels sous-produits de l’évolution comme les trompes.

Cette population béringienne est un exemple de ce qui s’est passé des milliers de fois sur des millions d’années. Des populations humaines se forment, existent pour un temps et se dispersent pour former de nouvelles populations, se mêlant à d’autres groupes de personnes pour avoir la variation humaine moderne actuelle selon Hlusko. Un important message à retenir est que la variation humaine reflète aujourd’hui ce processus dynamique des populations éphémères plutôt que le concept traditionnel des races géographiques avec des différences distinctes entre eux.

Sources

1.
Proceedings of the National Academy of Sciences. Proceedings of the National Academy of Sciences. 10.1073/pnas.1711788115″ target=”_blank” rel=”noopener noreferrer”>http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1711788115. Published April 23, 2018. Accessed April 23, 2018.
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About Jacqueline Charpentier

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Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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