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Accueil du site > Actualités > Environnement > Nouveaux arguments en faveur de l’ontophylogenèse

Nouveaux arguments en faveur de l’ontophylogenèse

Nous avons sur le site Automates Intelligents donné le plus grand écho à la thèse désormais reconnue de Jean-Jacques Kupiec, référencée sous le terme d'ontophylogenèse. Elle montre que dans certaines conditions les caractères acquis par un individu peuvent être transmis à ses descendants en dehors de la lourde procédure décrite par le darwinisme génétique : mutations aléatoires et sélection des caractères conférant un avantage reproductif. Autrement dit, l'ontophylogenèse réhabilite dans une certaine mesure le concept lamarckien de transmission des caractères acquis.

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Bison priscus

L'ontophylogenèse fait appel à ce que l'on nomme désormais l'épigénétique : un individu ayant acquis des qualités améliorant son adaptation à un changement du milieu peut, à génome constant, incorporer dans son génome et donc rendre héréditaires des modalités d'expression des gènes favorisant la reproduction de ces qualités chez les descendants.Ceci permet notamment de comprendre comment des populations soumises à des contraintes subites peuvent s'y adapter rapidement et massivement au lieu de les subir passivement et disparaître.

 

Des chercheurs canadiens et australiens pensent avoir apporté une illustration de ce mécanisme en étudiant l'ADN de bisons polaires aujourd'hui disparus conservés dans le permafrost. Ces bisons ont du s'adapter très rapidement à des cycles de refroidissement brutaux auxquels ils n'étaient pas préparés. Ils ont acquis pour ce faire différents caractères protecteurs, notamment d'épaisses fourrures. Ces propriétés se sont révélées transmissibles à l'ensemble de leurs populations, dans de courts délais, sans que le code génétique lui-même ait été modifié. Par quel mécanisme ?

Le paléobiologiste Alan Cooper, de l'Université d'Adélaïde et son équipe ont étudié l'ADN, bien préservé dans le permafrost, d'un bison ayant vécu il y a 10.000 ans (Bison priscus) afin d'y rechercher les traces d'un changement épigénétique particulier dit méthylation. Il s'agit d'un processus biochimique impliqué dans le développement et la différenciation cellulaire des organismes supérieurs. La méthylation ajoute un groupe methyl aux bases de la cytosine et de l'adésine constituant l'ADN. Cette modification se transmet lors de la division cellulaire. Elle modifie l'expression des gènes des cellules si bien que celles-ci peuvent « se souvenir » des évènements qui ont provoqué la méthylation.

Ceci voudrait dire que, dans le cas du bison, les premiers individus ayant développé des fourrures épaisses lors de leur vie, grâce à un certain type d'expression de leurs gènes résultant d'une méthylation, non encodée dans l'ADN, auraient pu transmettre facilement ce mode d'expression de leurs gènes à leurs descendants.

L'équipe de Alan Cooper a mis au point une technique dite du séquençage bisulfite (bisulfite sequencing) permettant de distinguer les ADN ayant subi une méthylation des autres. Il leur est donc possible de suivre l'évolution des ADN méthylées au long des générations, ce qui illustre la transmission des caractères acquis par les phénotypes au cours de leur adaptation aux changements du milieu. Or, fait intéressant, ils ont retrouvé dans les ADN des bovins modernes des gènes modifiés par méthylation identiques à ceux identifiés dans les ADN fossiles.

Ceci semble montrer que le caractère acquis par les bisons primitifs s'est transmis jusqu'aux bovins d'aujourd'hui sans entraîner de modification de l'ADN de ces espèces. Les biologistes évoluionnistes n'ont pas l'intention de s'en tenir là. Ils ont l'intention de rechercher des traces de méthylation dans d'anciens ADN relativement bien conservés, Néandertaliens, mammouths, afin de tenter de retrouver les gènes correspondants chez les homo ou les éléphants modernes. Ceci prouverait que le phénomène de l'adaptation épigénétique, sur le modèle de l'ontophylogenèse, a bien tout au long des âges façonné l'évolution des espèces en réaction à de nombreux et rapides changements de leur environnement. Evidemment, les preuves de telles adaptations restent difficiles à obtenir et plus encore à interpréter. Néanmoins l'hypothèse est jugée très intéressante.

Comment se représenter le mécanisme épigénétique permettant aux espèces de s'adapter rapidement à des changements du milieu ? Nous pouvons peut-être essayer d'en proposer une image.

Prenons l'exemple d'une vague durable de froid qui frappe un territoire. Les animaux atteint par ce refroidissement disposent de nombreux mécanismes physiologiques régulateurs pour faire face à la perte de calories. Ces mécanismes sont commandés par des gènes ou ensembles de gènes transmis héréditairement. En simplifiant, on peut dire qu'ils interviennent quasi automatiquement en fonction des besoins en calories de l'organisme. Ainsi de ceux qui commandent la capacité de celui-ci à utiliser les graisses et les sucres, ou à se protéger du froid par la couverture pileuse. Plus le froid dure, plus l'organisme consomme de graisse ou fait appel à sa fourrure pour se protéger.

Mais ces mécanismes de régulation, dans le modèle classique, sont liés aux individus. Si le froid se prolonge, les individus ne transmettent pas à leurs descendants l'expérience qu'ils ont acquise au long de leur vie afin de résister au froid. Chaque descendant doit réapprendre à mobiliser ses ressources physiologiques sans bénéficier des acquis de la génération précédente. L'adaptation à un froid prolongé, frappant plusieurs générations, demande alors beaucoup de temps : celui nécessaire à l'apparition d'une mutation génétique, avec apparition et sélection d'un gène ou ensemble de gènes commandant par exemple l'acquisition héréditaire d'une épaisse fourrure laineuse. Seuls d'ailleurs à ce moment les individus ayant bénéficié de cette mutation peuvent en profiter pour survivre à la vague de froid. Les autres disparaissent.

Dans l'hypothèse évoquée par les travaux précités sur le bison priscus, les chercheurs pensent mis en évidence un mécanisme permettant à l'organisme d'identifier et de transmettre aux descendants l'état de protection maximum offert par l'expression d'un gène intervenant dans la lutte contre le froid. D'une façon générale, il est désormais admis que les gènes ne s'expriment pas d'une façon déterministe, mais de façon aléatoire. Ce sont les conditions extérieures, liées à l'état du milieu, qui sélectionnent les modes d'expression les plus adaptés. Dans le cas évoqué ici, le gène peut aléatoirement commander la consommation de sucres dans l'organisme, indépendamment de la température extérieure. L'organisme a donc intérêt à marquer le niveau de protection le plus élevé permis par l'expression du gène, afin de le retrouver et en bénéficier tout au long de son existence.

C'est ce que permet le processus de la méthylation. Grâce à celui-ci, l'organisme peut distinguer l'état méthylé du gène, offrant la protection la plus élevée, de l'état non méthylé. L'expression du gène méthylé est alors sélectionnée sous la pression de l'environnement au détriment de l'expression du gène non méthylé. Il s'agit dans les deux cas du même gène mais dont les modes d'expression sont différentes. L'organisme doit donc les distinguer, afin de faire appel aux plus favorables.

Dans le modèle classique de l'évolution, la capacité de faire appel à un mode favorable de l'expression du gène ne se transmet pas aux descendants. Tout nouveau descendant doit donc réapprendre à utiliser le « bon » mode d'expression de son gène. Dans l'hypothèse proposée par Alan Cooper, qui rejoint celle de l'ontophylogenèse, ce sont les contraintes du milieu elles-mêmes qui sélectionnent et permettent de transmettre les modes d'expression les plus favorables. Un individu soumis à ces contraintes (en l'espèce un froid rigoureux continu) transmet à son descendant la capacité de recourir à l'état d'expression du gène offrant la protection la plus élevée, tel qu'identifié par la méthylation.

C'est ce que permet le processus de la méthylation, qui peut se transmettre d'un individu à l'autre très rapidement si les contraintes extérieures l'exigent. Au bout d'un certain temps, l'espèce et au sein de l'espèce le groupe peuvent ainsi se trouver dotés des caractères les plus favorables à la lutte contre le froid. En principe, si le froid cessait, les gènes retrouveraient leur mode d'expression moyenne antérieure.

On voit que dans ces hypothèses, des phénomènes encore mal compris, relatifs par exemple à l'adaptation morphologique relativement rapide des homo sapiens à des conditions climatiques différentes, du pôle à l'équateur, pourraient trouver une explication. Il en serait de même de toutes les modifications adaptatives rapides intéressant les animaux supérieurs.

 


Références

* Bob Holmes. Ice age survival : clues in fossil DNA NewScientist, 4 février 2012, p. 8
* DNA methylation http://en.wikipedia.org/wiki/DNA_methylation
* PLOS High-Resolution Analysis of Cytosine Methylation in Ancient DNA
http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0030226


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15 réactions à cet article    


  • ploubi 15 février 2012 16:49

    Sujet très intéressant.

    Si je comprend bien, ça ne remet pas en cause le transfert des gènes, mais rajoute un degré d’expression sur ceux-ci. L’adaptation environnementale à court terme, serai ainsi plus une affaire de « réglage/tuning » que de mutation.

    Il serai intéressant de savoir si le mécanisme dominant/récessif peut être influencé par ce phénomène, à savoir si un gène récessif peu prendre le pas sur un gène dominant dans les bonnes conditions.

    Est-ce qu’un hiver nucléaire, pourrai provoquer un éclaircissement général de la peau des hommes pour compenser le manque de rayonnement solaire à la surface SANS mutation.

    On le saura peut être bientôt au train où vont les choses :)


    • Hermes Hermes 15 février 2012 17:26

      Oui le mode de vie et l’environnement conditionneraient l’expression des gènes. Cela donnerait une souplesse morphologique potentielle.

      Dans le même ordre d’idée, j’ai lu des cas intéressants de cochons redevenus sauvages qui ont sensiblement changé de forme de museau, de taille et de système pileux.

      Et aussi d’hommes devenus cochons, mais ça c’est une autre histoire. smiley

      Bonne soirée.


    • volpa volpa 15 février 2012 17:58

      Vous pensiez à DSK ou à un autre ?.

      Le petit goret par exemple.


    • doctorix doctorix 15 février 2012 16:56

      Il reste à espérer que par ce système, nous allons pouvoir nous habituer rapidement à un environnement hautement radio-actif.


      • easy easy 15 février 2012 20:30

        Je suis quelque peu gêné par le fait que seul le radical méthy ait ce rôle mais à part ce détail j’apprécie beaucoup cette découverte. Je la trouve sensée et bien éclairante des zones d’ombres qu’avait laissées le darwinisme

        Merci


        • Automates Intelligents (JP Baquiast) 15 février 2012 22:45

          Merci de soulever ce point. Sans être biologiste, je pourrais vous dire que l’on découvrira sûrement d’autres domaines dans lesquels des évolutions apparues, suite aux pressions de l’environnement, dans le phénotype (l’individu) influenceront les modes d’expression du génome ou génotype dont est doté ce phénotype au sein de sa lignée. Je suis persuadé que la théorie de Kupiec est encore loin d’avoir tenu toutes ses promesses. Il est vrai qu’elle se heurte au mur des généticiens traditionnels - d’autant plus que l’essentiel en est composé d’anglo-saxons qui par principe refusent de s’intéresser à ce qu’a pu écrire un français.
          J’aurai l’occasion d’en reparler ici à propos de la thèse de Jean-Pascal Capp, Nouveaux regards sur le cancer, http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2012/124/cancer.htm
          ou l’on voit les cancérologues adeptes de la théorie génétique des cancers, de l’école américaine, s’opposer à l’application de l’ontophylogenèse dans la genèse des tumeurs. Je m’arrète là, ce n’est pas le lieu d’en parler. Disons seulement que la thèse américaine va rapporter des milliards à ceux qui pratiqueront la recherche des « biomarqueurs » à partir d’analyse des génomes individuels - dont les résultats seront plus que douteux, d’après Capp, élève de Kupiec. .


        • easy easy 15 février 2012 23:43

          Et bien j’attends toute suite avec impatience en faisant confiance à cette direction de recherche puisqu’elle pourrait répondre aussi à la question de la différentiation cellulaire.
          Je rappelle ici à ceux qui ne sont pas trop biologistes qu’il y a une bizarrerie pendant la croissance de l’embryon (humain ou autre)
          Dans les tout premiers temps et à partir de l’ovule+spermatozoïde, cette première cellule comportant 2N chromosomes (autant du père que de la mère) se divise en deux cellules, les deux encore en deux, etc.
          Or si pendant les première divisions mitotiques (divisions égal pour égal d’un point de vue chromosomique) se font sans différenciation (en isolant une des cellules de ses frangines, elle se développerait toujours par divisions jusqu’à donner un individu entier. Entier alors que cette cellule qu’on avait isolée faisait partie de l’embryon initial ! )
          Puis soudain, à un certain stade des divisions de l’oeuf initial, si on retire une des cellules et qu’on la laisse poursuivre ses divisions, on n’obtiendra qu’un bras ou une jambe, ou plutôt n’importe quoi.

          Il est très étrange que des cellules comportant exactement la même formule chromosomique, les mêmes gènes, soient à un moment totipotentes, puis soudain spécialisées « Moi je vais devenir les poumons ! OK pas de problème, moi je vais devenir le nez »

          Il se pourrait donc, selon le principe exposé dans ce papier, qu’à un moment donné, le contexte ressenti par chaque cellule lui paraisse modifié. Non pas par une température plus froide comme dans le cas du bison exposé ici mais peut-être par une pression osmotique ou statique plus forte, modification qui résulterait simplement du nombre atteint de cellules.

          « Nous ne sommes que 8, alors nous continuons dans l’indifférenciation. Hop, nous sommes maintenant 24, la pression est atteinte, le radical méthyl ou autre fait son office et nous passons toutes à la différenciation, à la spécialisation »

          Je figure un dialogue parce que je crois que les cellules se parlent pour coordonner leur travail et produire quelque chose d’harmonieux
           


        • epicure 16 février 2012 02:32

          @Par easy (xxx.xxx.xxx.174) 15 février 23:43

          D’après ce que j’ai lu, l’embryon utilise notamment des gradients chimiques aussi pour se différencier, s’orienter.


        • Walid Haïdar 15 février 2012 20:35

          Toujours aussi intéressants billets merci !


          Je lis votre article peu de temps après avoir découvert sur Youtube l’existence d’un petit bébé blanc et blond aux yeux bleus, fille d’un couple noir sans ascendance blanche connue (avec confirmation ADN de l’authenticité des géniteurs).

          Cela n’a probablement aucun rapport mais décidément, on a bien des choses à comprendre de ces fameuses doubles hélices.

          • Hermes Hermes 16 février 2012 10:05

            Possible, possible.... Méfions nous quand même de « l’enyoutubage ». Il y a aussi beaucoup d’ovni sur le tube !


          • BarbeTorte BarbeTorte 15 février 2012 23:47

            Vraiment très intéressant.
            Il y a un petit moment que je me dis qu’il y a forcément du vrai dans les théories de Lamarck. C’est quelqu’un d’intéressant à bien des égards. Mais le darwinisme est enseigné aujourd’hui à la manière d’une religion. Effectivement, il est impossible d’expliquer par le hasard des mutations spontanées des adaptations d’espèces complexes en quelques milliers d’années, ce qui fait finalement peu de générations. Le darwinisme n’est valable que lorsque le temps de génération est très court, comme chez les bactéries par exemple


            • Daniel Roux Daniel Roux 16 février 2012 10:17

              Les gènes comportent des interrupteurs qui s’ouvrent et se ferment suivant un processus encore mal connu.

              Il est probable que le milieu naturel soit l’un des facteurs qui influence ce processus. Cela explique notamment pourquoi des animaux génétiquement très proche sont parfois si différents.

              http://newsletter.epfl.ch/alliance/newspaper-article?np_id=758&np_eid=67&catid=9


              • Punkonfou Punkonfou 16 février 2012 10:43

                Merci c’est vraiment très interessant !!


                • Olivier 16 février 2012 11:20

                  Merci pour cet article très intéressant.
                  Ces expériences sont tout simplement de l’hérédité des caractères acquis, au sens d’une incorporation directe de la configuration génétique nécessaire à l’espèce.
                  Jusqu’ici, avant le découverte de l’épigénétique et de la méthylation, pour réaliser une évolution il fallait, selon la théorie néo-darwinienne classique, attendre une mutation génétique à niveau de la séquence d’ADN, la sélection prenant ensuite le relais pour faire évoluer l’espèce si cette mutation était bénéfique.

                  Le principal problème dans cette conception est que cette mutation ne peut être due qu’au hasard (sous forme d’une anomalie génétique lors de la formation des cellules reproductrices), d’où des délais immenses nécessaires avant que la « bonne » mutation, celle en accord avec le besoin de l’espèce, ne survienne. La théorie néo-darwinienne n’a jamais pu régler ce problème.

                   Dans la théorie lamarckienne, au contraire, l’hérédité incorpore directement les besoins physiologiques en fonction du vécu de l’espèce (d’où le qualificatif d’« hérédité des caractères acquis »). Cette théorie souffrait néanmoins de deux inconvénients majeurs :
                  - le premier est qu’on ne voyait pas de base génétique à cet incorporation directe ; or on sait maintenant que l’épigénétique et la méthylation permettent une modification de l’expression génétique sans modification mutationnelle de l’ ADN : il suffit d’accoler aux gènes de petits composés chimiques, les radicaux méthyle, pour modifier leur expression, ce que ces expériences confirment ;
                  - le second, et le plus redoutable, est que cette incorporation doit se faire en accord direct avec les besoins ; autrement dit, s’il fait froid, c’est la modification donnant (ou épaississant la fourrure) qui doit survenir, et non celle allongeant la queue ou donnant n’importe quel autre caractère. Plus besoin de sélectionner les mutants (et d’éliminer les autres), puisque les individus évoluent en bloc, en fonction des besoins. Mais cela revient à admettre une forme d’intelligence « automatique » inhérente aux processus naturels, et c’est ce qu’on constate dans le cas des Bisons qui se sont transformés exactement en accord avec le besoin (l’abaissement des températures).
                  Mais là on est dans les sujets qui fâchent...


                  • Automates Intelligents (JP Baquiast) 16 février 2012 11:37

                    Merci de ces ajouts qui enrichissent beaucoup l’article.
                    Dois-je mentionner pour être complet que certains commencent à reprocher à cette approche d’encourager le racisme et la ségrégation. En effet, ll n’y aurait plus, à l’instant t, une espèce humaine indivisible, mais des variants, susceptibles de susciter des appréciations différentes.
                    Je pense pour ma part qu’avant de crier au fait qu’une hypothèse inciterait au racisme (ou a tout autre comportement jugé non admissible) il faut s’efforcer de la justifier en termes scientifiques. Dans l’espèce, l’ontophylogenese s’applique à toutes les espèces..
                    Incidemment d’ailleurs, je vous renvoie à Kupiec, l’ontophylogenèse critique le concept d’espèce, qui pour Kupiec serait une construction arbitraire. Il préfère parler de lignées.

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