Source: The Conversation – in French – By Harrison J. Ostridge, Scientist, UCL Genetics Institute, UCL
Les chimpanzés sont les plus proches parents vivants des humains, partageant plus de 98 % de notre ADN. Ils sont en voie de disparition, il en reste moins de 250 000 et leur nombre diminue chaque année de 1,5 à 6 %. Cette situation est due, entre autres, à la destruction de leur habitat, à la chasse et aux maladies infectieuses.
Comprendre comment les chimpanzés se sont adaptés pour survivre dans la nature peut apporter des réponses à des questions clés sur la biologie et l’évolution humaines. Cela peut également contribuer à leur conservation. Cependant, nous savons très peu de choses sur l’adaptation génétique des chimpanzés, car il est extrêmement difficile d’obtenir des échantillons d’ADN de haute qualité provenant d’individus sauvages.
Nous avons tenté de combler cette lacune en collectant des échantillons de matières fécales de centaines de chimpanzés sauvages dans 17 pays africains dans le cadre du Programme panafricain : le chimpanzé cultivé. Il s’agit d’un consortium international de scientifiques comprenant des généticiens, des primatologues et des écologistes.
Il est difficile d’obtenir suffisamment d’ADN de bonne qualité à partir d’échantillons de matières fécales et cela n’a jamais été fait à cette échelle pour les chimpanzés. Cependant, en utilisant des techniques de pointe, nous avons surmonté ces difficultés.
Nous avons trouvé des preuves que différentes populations ont développé des différences génétiques pour s’adapter à leurs habitats locaux. En particulier, les populations vivant dans les forêts ont développé des adaptations dans les gènes associés aux maladies infectieuses. Celles-ci incluent les mêmes gènes impliqués dans la résistance et l’adaptation au paludisme chez les humains.
Les preuves d’adaptation génétique locale identifiées ici ont des implications importantes pour la conservation des chimpanzés et, potentiellement, pour notre compréhension de l’évolution humaine et de la médecine. Plus généralement, ce travail démontre comment les échantillons fécaux peuvent être utilisés pour étudier l’adaptation locale. Il ouvre la voie à de futures études qui permettront de faire la lumière sur l’adaptation des espèces sauvages menacées.
Habitats des chimpanzés
Les chimpanzés vivent sur 2,6 millions de km² en Afrique de l’Ouest, centrale et de l’Est. Ils vivent dans une grande variété d’habitats, des forêts denses aux savanes boisées. Les différents habitats présentent des défis uniques pour la survie des chimpanzés. Les forêts, soumises à de fortes précipitations et à des températures stables tout au long de l’année, abritent également une incroyable diversité de micro-organismes pathogènes.
En revanche, les savanes boisées situées en bordure de l’aire de répartition géographique des chimpanzés sont plus saisonnières, avec des saisons sèches caractérisées par des températures élevées et une pénurie de nourriture et d’eau.
Les chimpanzés ont adapté leur comportement en fonction des spécificités de chaque habitat. Par exemple, certaines populations des savanes boisées se réfugient dans des grottes, se baignent dans l’eau et sont plus actives la nuit pour éviter la surchauffe. Cependant, jusqu’à cette étude, on ne savait pas si les changements génétiques aidaient également les chimpanzés à s’adapter à leurs habitats locaux. Ce phénomène est connu sous le nom d’adaptation locale.
Échantillons d’ADN
Pour répondre à cette question, il est nécessaire d’obtenir de l’ADN de chimpanzés sauvages. Toutefois, les méthodes classiques de collecte, comme les prélèvements sanguins, ne sont pas envisageables, car le recours au tir à la fléchette ou au piégeage perturberait excessivement les individus en milieu naturel. Cela a limité l’étude des populations sauvages de nombreuses espèces menacées.
Les seules options sont les échantillons « non invasifs », tels que les matières fécales. Ces échantillons sont difficiles à traiter car l’ADN fécale est dégradé et contaminé par l’ADN des bactéries, des matières alimentaires et de l’environnement. Cependant, les récentes avancées technologiques permettent désormais d’obtenir suffisamment d’ADN de bonne qualité à partir de ces échantillons.
En utilisant des échantillons de matières fécales prélevés dans le cadre du Pan African Programme: The Cultured Chimpanzee (Programme panafricain : le chimpanzé de culture), nous avons généré des données génétiques pour 828 chimpanzés provenant de 52 sites couvrant les quatre sous-espèces de chimpanzés. Cela nous a permis de réaliser la plus grande étude à ce jour sur l’adaptation locale d’un mammifère sauvage en voie de disparition.
Adaptations génétiques aux conditions locales
En comparant l’ADN de différentes populations de chimpanzés, nous avons identifié des variantes génétiques qui sont beaucoup plus fréquentes à certains endroits qu’à d’autres. Cela est probablement dû au fait qu’elles aident les individus à survivre à des conditions locales particulières. Ce schéma indique que les différences génétiques aident à expliquer comment les chimpanzés peuvent s’adapter à une grande variété d’habitats.
Nous avons trouvé des preuves d’adaptation aux savanes boisées, mais il est difficile de déterminer exactement à quoi ces adaptations peuvent servir.
Dans les forêts, cependant, nous avons trouvé des preuves évidentes de l’évolution des adaptations génétiques aux maladies infectieuses. Cela est probablement dû à la prévalence plus élevée des maladies infectieuses dans ces habitats. Cela fait écho à des modèles d’adaptation génétique observés précédemment dans les populations humaines vivant dans ces mêmes forêts.
Curieusement, certaines des preuves les plus solides de l’adaptation des chimpanzés se trouvent dans des gènes impliqués dans l’adaptation à la malaria chez l’homme : GYPA et HBB. GYPA code pour une protéine que le parasite du paludisme utilise pour pénétrer dans les cellules sanguines. HBB est le gène responsable de l’anémie falciforme chez l’homme. Cela suggère que les chimpanzés et les humains ont tous deux évolué indépendamment pour développer des adaptations similaires en réponse à la même maladie.
Les parasites du paludisme qui infectent les chimpanzés sauvages sont étroitement apparentés au Plasmodium falciparum, responsable de 90 % des décès dus au paludisme chez l’homme. Le fait que les mêmes gènes présentent des signatures d’adaptation chez les chimpanzés et les humains suggère qu’il n’existe probablement que peu de mécanismes permettant aux hôtes de s’adapter au parasite. Par conséquent, l’étude des chimpanzés sauvages pourrait améliorer notre compréhension de cette maladie chez les humains.
Ces résultats ont également des implications pour la conservation des chimpanzés. Plus précisément, ils indiquent que le paludisme pourrait être ou avoir été une une forte pression de sélection pour les chimpanzés vivant dans les forêts. De plus, la présence de différences génétiques importantes entre les populations de chimpanzés suggère qu’elles ne sont pas interchangeables. Au contraire, les changements écologiques induits par le changement climatique sont susceptibles d’avoir des effets différents sur différentes populations.
Perspectives de recherche
Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour démontrer que les variantes génétiques identifiées dans cette étude sont réellement protectrices contre le paludisme. Il faut également démontrer qu’elles sont adaptatives dans les habitats particuliers où on les trouve à des fréquences inhabituellement élevées.
L’étude d’un plus grand nombre de populations de forêts-savanes pourrait nous permettre de mieux interpréter les adaptations à ces habitats. La compréhension de ces adaptations pourrait fournir des indices sur la façon dont nos propres ancêtres se sont adaptés à des habitats similaires il y a des millions d’années, lorsqu’ils sont passés des forêts aux savanes boisées. Cette étape est considérée comme essentielle dans l’évolution de l’homme.
Nos travaux s’inscrivent dans le cadre d’initiatives internationales continues visant à approfondir notre compréhension de l’évolution de nos plus proches parents, y compris les travaux du Panafrican Program: The Cultured chimpanzee (Programme panafricain : le chimpanzé cultivé) et le projet de science communautaire Chimp&See.
Harrison J. Ostridge a reçu un financement du Natural Environment Research Council par le biais de la bourse du London NERC Doctoral Training Programme, subvention n° NE/L002485/1.
Aida Andres reçoit un financement de la bourse Wellcome Trust ISSF3 de l’UCL n° 204841/Z/16/Z, de la subvention BBSRC n° BB/W007703/1, et la subvention Leverhulme Trust n° RPG-2021-414
Mimi Arandjelovic reçoit des financements de la Max Planck Society, du Max Planck Society Innovation Fund et de la Heinz L. Krekeler Foundation.
– ref. Les gènes des chimpanzés ont évolué pour s’adapter aux conditions locales, selon une nouvelle étude – https://theconversation.com/les-genes-des-chimpanzes-ont-evolue-pour-sadapter-aux-conditions-locales-selon-une-nouvelle-etude-253356