Séminaire « Les sciences de la vie et de la Terre au XXIème siècle »

Le point de vue du généticien : la diversité allélique humaine et son origine

André Langaney, professeur au Muséum d'histoire naturelle

Les préjugés de l'anthropologie

La diversité génétique des humains actuels est l'un des domaines où l'analyse scientifique de données empiriques a le plus bousculé de préjugés, tant ses résultats sont contraires à toutes les intuitions, à tous les a priori. Les résultats antérieurs des sciences qui s'étaient, auparavant et avec plus ou moins de rigueur, penchées sur la diversité biologique de notre espèce, sont aujourd'hui démentis.

L'anthropologie "classique", particulièrement celle des pays colonisateurs au XVIIIe, puis au XIXe siècle, s'était d'abord posé la question des limites de l'humain : les grands singes ou les humains sauvages exotiques, reconnaissables par des différences d'apparence extérieure du corps, étaient-ils des animaux ? des "sous-humains" ? ou des humains comme nous ? Il y avait longtemps pourtant que militaires voyageurs et missionnaires avaient démontré que toutes les populations humaines pouvaient s'hybrider et produire avec succès des descendants féconds. Depuis Linné, et surtout depuis l'Histoire naturelle de Buffon qui énonçait ce critère, il était donc clair que tous les humains actuels appartenaient à une seule et même espèce. Le problème suivant pour les naturalistes et anthropologues fut donc d'identifier des "races" ou des "sous-espèces" dans cet ensemble bien défini, de savoir si ces races étaient bien séparées, depuis quand, quels étaient leur nombre et leurs limites, et quelles étaient les significations de leurs différences.

La diversité génétique humaine

L'idée que les lois de Mendel pourraient s'appliquer aux humains date de la découverte du mode de transmission des groupes sanguins ABO, au tout début du XXe siècle ; mais peu de scientifiques y souscrivirent, croyant souvent que ces groupes sanguins constituaient une exception dans le domaine de l'hérédité humaine qui, concernant d'abord les caractères visibles et à variation continue du corps, semblait échapper à ces lois. Par ailleurs, il semblait évident que des races différentes auraient, pour des caractères génétiques mendéliens comme les groupes sanguins, des gènes allèles différents les unes des autres. Au point que, pendant la première guerre mondiale, beaucoup de blessés qu'une transfusion sanguine interraciale aurait peut-être sauvés sont morts à côté de donneurs de sang possibles ; on n'aurait utilisé ces derniers en aucun cas parce qu'étant de race différente, on les supposait incompatibles. Mais il n'y a que trois allèles A, B et O, et quatre groupes sanguins, A, B, AB et O, les mêmes pratiquement partout à travers le monde. Il fallut plusieurs décennies pour trouver un autre, deux autres puis des dizaines, des centaines et des milliers d'autres systèmes génétiques mendéliens dans les populations humaines, concernant des systèmes antigéniques, des maladies génétiques, des protéines et, plus près de nous, directement les séquences de l'ADN. Jusqu'à un passé récent et même en ce qui concerne les séquences d'ADN, on se demanda systématiquement quels pouvaient être les répertoires d'allèles, forcément différents, des Noirs, des Jaunes, des Blancs ou bien d'autres "sous-catégories" correspondant à d'autres classifications, tout aussi arbitraires. Et chaque fois la réponse fut : les mêmes partout ! Dans la plupart des systèmes génétiques, les répertoires d'allèles sont les mêmes, ou presque, d'une population à l'autre. Par contre, les fréquences de ces allèles semblables peuvent beaucoup varier d'une population à l'autre. On peut donc classer, assez arbitrairement, les populations par les fréquences de ces mêmes gènes, mais ces classifications ne veulent rien dire au niveau de chaque individu. De plus, il n'existe que des barrières culturelles, plus ou moins perméables, et pratiquement jamais de barrières démographiques ou biologiques entre les populations ainsi regroupées.

Quand la génétique des populations analyse la répartition des fréquences des gènes humains à travers la planète, on s'aperçoit que, presque partout, cette distribution est conforme au modèle d'isolement génétique par la distance géographique de Gustave Malécot. Ce modèle considère que migrations et échanges matrimoniaux sont les causes principales de la répartition des gènes à travers le monde ; ce qui est certainement vrai, au moins depuis le Néolithique. Pour mieux comprendre le détail de cette répartition, il faut mesurer les irrégularités liées à la forme des continents, à des barrières géographiques ou, rarement, culturelles, à des isolements insulaires comme en Australie, Nouvelle-Guinée ou Amérique, ou à des repeuplements récents comme en Afrique de l'Ouest, centrale et du Sud.

L'identité génétique des individus

La découverte du système majeur d'histocompatibilité, chez la souris, puis chez l'humain (système "HLA" qui conditionne les greffes d'organes), allait permettre de vérifier empiriquement, 80 ans après, la géniale proposition d'August Weismann qui comprit, dès les dernières années du XIXe siècle, que les mécanismes de la sexualité rendent uniques, génétiquement, les individus non vrais jumeaux de n'importe quelle population sexuée, humaine ou non. Nous possédons tous une identité génétique unique et les populations sont des collections hétéroclites d'individus, tous différents par les allèles qu'ils portent, même quand ils se ressemblent plus ou moins par les caractères physiques ou les dimensions de leur enveloppe corporelle.

Dans de telles conditions, classer des populations qui, par ailleurs, se métissent et s'interpénètrent le plus souvent, en races cohérentes, reproductibles à l'identique par des chercheurs indépendants, devient mission impossible. Ce qui ne veut pas dire que la diversité physiologique ou physique n'existe pas, bien au contraire elle est beaucoup plus vaste que tout ce que l'on imaginait, mais que ce n'est pas une bonne base pour classer les humains actuels de manière rigoureuse. Cette situation, propre à notre espèce, n'est pas générale. De nombreuses espèces animales ont des races distinctes, dont les individus se reconnaissent au premier coup d'œil. Il peut s'agir d'espèces sauvages, dont des races locales sont isolées depuis longtemps, tout en restant interfécondes, ou bien des espèces à races domestiques, issues de 10 000 ans de manipulations génétiques depuis le Néolithique.

L'origine de la diversité génétique humaine

Elle se trouve bien sûr, dans celle des ancêtres communs que nous partageons avec les gorilles et les chimpanzés il y a de 6 à 9 millions d'années. On peut dès maintenant remarquer que ces espèces, comme les humains paléolithiques avant l'invention de l'agriculture, il y a seulement une douzaine de milliers d'années, ont toujours été peu nombreuses : des centaines de milliers d'individus, mais jamais des millions. Mieux : des recherches sur la diversité des séquences d'ADN des 6 milliards d'humains actuels ont conduit à conclure que nos ancêtres Sapiens paléolithiques n'étaient que 5 000 à 10 000 reproducteurs par génération, soit 15 000 à 100 000 au recensement, lors des périodes les plus défavorables de la préhistoire ancienne. Il aurait bien sûr pu exister d'autres populations, nombreuses, qui n'auraient pas laissé de descendants contemporains. Mais l'extrême rareté des tombes et squelettes paléolithiques ne plaide pas pour cette hypothèse alors que le nombre des humains fossilisés dès la domestication des plantes et des animaux, augmente de façon spectaculaire avec l'arrivée de ces nouvelles ressources.

Gorilles, chimpanzés, bonobos et humains possèdent une très grande similitude génétique à tous les niveaux d'observation possibles :

  • à peine 1 % de différence de structure microscopique des chromosomes, concernant surtout de l'ADN non codant, mais des différences d'ordre de certaines séquences qui indiquent probablement trois événements de séparation d'espèces entre l'ancêtre commun et l'humain, et six entre le chimpanzé et cet ancêtre ;
  • une hybridation possible des brins d'ADN de l'humain et du chimpanzé à plus de 98 %, ce qui implique qu'ils sont, presque partout, organisés de manière semblable ;
  • une similitude totale de plus de 99 % des séquences d'ADN codant testées. On mesure toutefois, semble-t-il, plus de différences au niveau des gènes codant pour des enzymes qui agissent dans le cerveau. C'est dire à quel point le passage, de l'ancêtre commun à l'humain et au chimpanzé, semble s'être fait par de grandes modifications anatomiques sous-tendues de peu de modifications génétiques, sans doute bien ciblées ;
  • pour l'ADN mitochondrial, on constate une diversité génétique bien plus faible pour les 6 milliards d'humains que pour les autres grands primates, pourtant bien moins nombreux et répartis sur des territoires beaucoup plus limités que notre espèce cosmopolite.

Ce dernier point suggère fortement que nos ancêtres sont partis, ou ont redémarré, à partir d'un très petit effectif, il y a 60 000 à 150 000 ans, alors que les autres grands primates ont sans doute eu une origine plus ancienne et une structure de population différente, maintenant ainsi une diversité génétique plus ancienne et plus importante entre certaines de leurs séquences d'ADN.

Implications et conséquences de la diversité génétique humaine et de sa structure

La diversité biologique humaine est paradoxale à bien des égards : les humains diffèrent par de nombreux caractères raciaux, lesquels ne définissent pas de races consistantes. Il est vain et contre-productif, face au racisme, de s'écrier comme certains : "Les races n'existent pas ! " Il est, par contre, parfaitement fondé de dire que ce que le langage commun qualifie de "races" ne constitue pas les boîtes étanches que beaucoup croient et que la continuité des populations humaines à travers le monde rend les classifications arbitraires et illusoires.

Conséquences et applications

Du point de vue médical et pharmaceutique, la diversité génétique a de nombreuses conséquences et applications que l'on commence un peu à entrevoir.

D'abord, ce sont les migrations, rares, de nos ancêtres paléolithiques, puis celles, nombreuses, de nos ancêtres néolithiques, qui ont réparti à la surface de la planète tant les gènes qui conditionnent les maladies génétiques que ceux qui constituent des facteurs de risques importants pour les grandes pathologies. La répartition de ces gènes, de grand intérêt en épidémiologie et économie de la santé, a ensuite été modifiée par la sélection naturelle sur place, en fonction de facteurs de l'environnement physique ou biologique, comme la température, l'humidité ou le paludisme.

En conséquence, les risques de maladies varient beaucoup selon l'origine des individus et leurs populations ancestrales. Cela dit, il serait aberrant d'en faire un argument pour la médecine "raciale" que préconisent, ces temps, certains médecins nord-américains. Ceci parce que la diversité génétique est d'abord individuelle, avant d'être statistique au niveau de "races" particulièrement mal définies : un Noir américain est quelqu'un qui possède de 0 à 100 % de gènes d'origine européenne, alors que les différences génétiques entre un Caucasien, un Hispanique et un Native American, relèvent de la loterie, surtout s'ils sont, comme souvent, très métissés !

Un domaine où la diversité génétique est appelée à jouer un très grand rôle est celui de la pharmacogénétique. Les médicaments et autres substances "xénobiotiques" sont dégradés, surtout au niveau du foie, par des "enzymes de détoxication" présentant à la fois une diversité génétique extrême et, souvent, en plus, des différences importantes de réponses selon les conditions de l'environnement. Ainsi, sur des patients de même sexe, même âge et de condition semblable, la même dose de la même molécule, donnée en général par kilo, guérit l'un, intoxique l'autre, parfois jusqu'à la mort, tandis qu'elle n'a aucun effet sur le troisième.

Il sera évidemment fondamental, à l'avenir, de disposer de tests génétiques individuels pour prévoir cette réponse au médicament, au moins pour les molécules dangereuses et pour les traitements vitaux. Mais ni la médecine ni l'industrie pharmaceutique d'aujourd'hui ne sont prêtes à cette prévisible révolution du futur !


Actes du séminaire national - Les sciences de la vie et de la Terre au XXIème siècle : enjeux et implications 15 et 16 décembre 2004

Mis à jour le 15 avril 2011
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