Une seule mutation a permis aux humains de devenir d’excellents coureurs sur de longues distances
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On estime que les êtres humains sont les meilleurs coureurs à longue distance du monde animal. Et désormais, une étude suggère que la perte d’un seul gène, CMAH, serait responsable de cette capacité.
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Il y a deux ou trois millions d’années, la perte fonctionnelle d’un seul gène a provoqué une série de changements significatifs dans ce qui allait devenir l’espèce humaine moderne, allant des taux de fertilité au risque accru de cancer en mangeant de la viande rouge.1
Sommaire
Le gène CMAH
Dans un nouveau papier, publié dans la revue Proceedings of the Royal Society B, des chercheurs de l’École de médecine de l’Université de Californie à San Diego rapportent des études portant sur des souris dépourvues du même gène, appelé CMAH et les résultats montrent que le gène perdu peut aussi avoir contribué à l’hypothèse bien documentée que les êtres humains sont les meilleurs coureurs de longue distance dans le règne animal.
À peu près au même moment de l’apparition de la mutation CMAH, les ancêtres humains passaient d’un mode de vie dans les forêts aux savanes arides d’Afrique. Alors qu’ils étaient déjà bipèdes, les corps et les capacités de ces premiers hominidés évoluaient de manière spectaculaire, en particulier les changements majeurs de la biomécanique et de la physiologie du squelette qui ont entraîné de longues pattes élastiques, de gros pieds, des muscles fessiers puissants pour dissiper la chaleur beaucoup plus efficacement que les autres grands mammifères.
Une évolution nécessaire pour s’adapter à la savane
De tels changements, affirment les scientifiques, ont contribué à l’émergence de la capacité humaine à parcourir de longues distances sans relâche, permettant aux ancêtres de chasser dans la chaleur alors que d’autres carnivores se reposaient et poursuivaient leurs proies jusqu’à leur épuisement.
Il y a plus de 20 ans, nous avons découvert cette première différence génétique évidente entre les humains et nos plus proches parents évolutifs, les chimpanzés selon l’auteur principal Ajit Varki, MD, professeur distingué de médecine et de médecine cellulaire et moléculaire à l’Université de San Diego.
Compte tenu du moment approximatif de la mutation et de son impact documenté sur la fertilité chez un modèle de souris ayant la même mutation, Varki et Pascal Gagneux, professeur d’anthropologie et de pathologie, ont commencé à étudier comment la différence génétique pouvait contribuer à l’émergence du genre Homo qui comprend les Homo sapiens modernes et les espèces disparues comme Homo habilis et Homo erectus. Étant donné que les souris étaient également plus sujettes à la dystrophie musculaire, je pensais qu’il y avait un lien avec l’augmentation de la course sur de longues distances et l’endurance de Homo selon Varki. Mais je n’avais pas d’expertise dans ce domaine et personne n’était prêt à effectuer cette expérience sur le long terme.
Les résultats du gène chez la souris
En fin de compte, un étudiant diplômé nommé Jon Okerblom a pris la relève, avec des souris qui tournent sur des roues et un tapis roulant pour les souris. Nous avons évalué la capacité d’exercice (des souris dépourvues du gène CMAH) et noté une augmentation des performances lors des tests sur tapis roulant et également après 15 jours de roulage selon Okerblom, premier auteur de l’étude. Les chercheurs ont ensuite consulté Ellen Breen, PhD, chercheuse dans la division de physiologie du Département de médecine de l’Université de médecine de San Diego, en ajoutant que les souris étaient plus résistantes à la fatigue, avaient une augmentation de la respiration mitochondriale et des muscles postérieurs ainsi que davantage de capillaires pour augmenter l’approvisionnement en sang et en oxygène.
Quand on combine ces résultats, Varki estime que les données suggèrent que la perte de CMAH a contribué à améliorer la capacité des muscles squelettiques pour l’utilisation de l’oxygène. Et si les résultats se traduisent chez les humains, ils pourraient avoir fourni un avantage sélectif aux premiers hominidés dans leur transition provenant des arbres pour devenir des chasseurs-cueilleurs permanents en plein champ.
Une mutation qui a un prix
Quand le gène CMAH a muté dans le genre Homo il y a deux ou trois millions d’années, peut-être en réponse aux pressions évolutives causées par un agent pathogène ancien, il a modifié la façon dont les hominidés et les humains modernes utilisaient les acides sialiques. Les acides sialiques sont une famille de molécules de sucre qui se trouvent sur toutes les cellules animales. Elles servent de points de contact vitaux pour l’interaction avec d’autres cellules et avec le milieu environnant.
La mutation humaine a entraîné la perte d’un acide sialique appelé acide N-glycolylneuraminique (Neu5Gc) et une accumulation de son précurseur, appelé acide N-acétylneuraminique ou Neu5Ac, qui ne diffère que par un seul atome d’oxygène. Cette différence apparemment mineure affecte presque tous les types de cellules du corps humain et s’est avérée être une bénédiction mitigée. Varki et d’autres ont lié la perte du gène CMAH et de l’acide sialique non seulement à l’amélioration de la capacité de course à longue distance, mais également à l’immunité innée chez les premiers hominidés. Les acides sialiques peuvent également constituer un biomarqueur du risque de cancer.
Inversement, ils ont également signalé que certains acides sialiques sont associés à un risque accru de diabète de type 2 ; peut contribuer à un risque élevé de cancer associé à la consommation de viande rouge ; et déclencher l’inflammation. Comme d’habitude, l’évolution demande toujours un prix selon Varki. La conséquence de la perte d’un seul gène et un petit changement moléculaire semble avoir profondément modifié la biologie humaine et des capacités remontant à nos origines.
