Adaptation à l’arsenic

La dose fait le poison. Toutefois, cette dose n’est pas forcément la même pour tout le monde. Une nouvelle étude révèle qu’une population humaine vivant dans les Andes argentines s’est génétiquement adaptée à un environnement pollué pour tolérer des taux d’arsenic élevés.

La sélection naturelle est un des mécanismes importants de l’évolution et est liée à la notion d’adaptation: des individus qui possèdent des caractéristiques avantageuses en termes de survie et de reproduction dans un environnement donné ont plus de chances de laisser davantage de descendants que d’autres individus; en conséquence, les caractéristiques bénéfiques, transmises de génération en génération à un nombre plus important de descendants, vont progressivement devenir plus fréquentes dans la population.

On connaît maintenant plusieurs exemples de sélection récente au sein de l’espèce humaine: la persistance de la lactase (qui permet aux adultes de digérer le lactose), la résistance au paludisme, l’augmentation du nombre de copies du gène de l’amylase (qui améliore la capacité des humains à digérer une alimentation riche en amidon), ou encore la couleur de la peau (plus claire dans les régions où le rayonnement UV est moins intense). Des chercheurs suédois ont maintenant découvert des preuves de l’adaptation d’une population humaine des Andes argentines à un environnement riche en arsenic.

L’arsenic est métabolisé dans le corps par des enzymes qui le transforment en deux formes chimiques légèrement différentes: l’acide monométhyl arsonique (MMA) et l’acide diméthyl arsinique(DMA) – ces enzymes modifient l’arsenic par l’ajout d’un (MMA) ou de deux (DMA) groupes méthyle (un groupe méthyle est un groupe chimique constitué d’un atome de carbone et de trois atomes d’hydrogène). Le DMA est excrété plus facilement dans l’urine et est moins toxique que le MMA. L’efficacité de la métabolisation de l’arsenic et les proportions des deux métabolites MMA et DMA dans l’urine varient parmi les différentes populations humaines. Certaines populations indigènes des Andes, y compris celle étudiée par les chercheurs, sont connues pour être capable de métaboliser l’arsenic de manière efficace et excréter en plus grande quantité le métabolite DMA, qui est moins toxique.

En analysant les variations génétiques présentes dans le génome de 124 femmes vivant dans un village des Andes argentines où l’exposition environnementale à l’arsenic est élevée, les chercheurs ont identifié une région du génome qui semblait particulièrement associée à une métabolisation efficace de l’arsenic. En particulier, ils ont trouvé des différences génétiques importantes dans une région contenant AS3MT, un gène qui code pour une enzyme impliquée dans la méthylation de l’arsenic, lorsqu’ils ont comparé la population argentine à une population péruvienne génétiquement proche mais vivant dans une région des Andes où le taux d’arsenic dans l’environnement est plus faible. Ces résultats ont indiqué aux chercheurs que AS3MT jouait probablement un rôle important dans l’adaptation des êtres humains à des taux élevés d’arsenic dans leur environnement. Utilisant ensuite d’autres méthodes pour comparer la variation génétique entre la population argentine étudiée et deux autres populations péruvienne et colombienne, les chercheurs ont trouvé des marques indiquant qu’une sélection positive des variants génétiques associés à une métabolisation efficace de l’arsenic avait eu lieu dans la population argentine.

L’arsenic est naturellement présent dans le sous-sol rocheux terrestre et, dans certaines régions, les êtres humains ont été exposés à des taux d’arsenic élevés dans l’eau potable pendant des milliers d’années. C’est le cas des populations vivant dans le nord des Andes argentines. Les chercheurs estiment qu’une pression de sélection venant d’une exposition à d’importantes concentrations d’arsenic a probablement commencé entre il y a environ 11 000 ans (date suggérée pour l’installation d’une population humaine dans cette région des Andes) et il y a 7 000 ans (âge estimé d’une momie retrouvée dans cette région et qui avait un taux d’arsenic élevé dans les cheveux).

Cette étude est la première à montrer que des populations humaines ont pu s’adapter dans un temps relativement court (en termes d’évolution) à un polluant environnemental local, auquel elles ont dû faire face en s’installant dans une nouvelle partie du monde. Cela devrait peut-être faire figure de bonne nouvelle pour une espèce qui est maintenant si habile à polluer son propre environnement. Ou peut-être pas. Après tout, un temps relativement court en termes d’évolution reste quand même très long comparé à la vitesse à laquelle les humains semblent maintenant capables de contaminer leur environnement avec des polluants toxiques.

Référence
Human Adaptation to Arsenic-Rich Environments. Schlebusch CM, Gattepaille LM, Engström K, Vahter M, Jakobsson M, Broberg K. Mol Biol Evol. 2015 Mar 3. doi: 10.1093/molbev/msv046
PMID: 25739736

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