Les hommes évoluent très vite
C’est une petite révolution dans le monde des chromosomes sexuels. Alors que l’on croyait que le chromosome Y était un chromosome dégénéré qui pourrissait quasiment à vue d’œil, voici que l’on vient d’observer que celui-ci évolue beaucoup plus rapidement que ce que l’on pensait.
Petites explications.
Tout d’abord, les chromosomes sexuels. Ce ne sont pas des chromosomes dépravés mais la paire de chromosomes qui détermine le sexe de l’individu : XX pour les femmes, XY pour les hommes (c’est inversé chez le poulet: ZZ pour le coq et ZW pour la poule). Ces chromosomes déterminent le sexe car ils portent les gènes de différenciation, ceux qui vont être responsable de tout ce qui est différent entre un garçon et une fille.
Un autre caractéristique de cette paire de chromosomes est la quasi absence de recombinaison entre les deux, d’échange de matériel génétique entre les deux. Tous les chromosomes des paires non-sexuelles (les autosomes) échangent du matériel génétique lors de la formation des cellules sexuelles (la méiose), échange nécessaire pour assurer la bonne formation desdites cellules. Or, si une paire de X recombine quasiment normalement, un X et un Y ne recombinent quasiment pas, uniquement dans une petite région (appelé région pseudo-autosomale).
Or l’échange de matériel génétique est très bénéfique car il permet de brasser différents allèles de gènes pour créer de nouvelles combinaisons, ce qui permet à la sélection naturelle d’être plus efficace. L’absence de recombinaison cause une dégénérescence des régions concernées : elles accumulent des mutations qui ne peuvent pas être réparées ou éliminées. On pensait donc que le chromosome Y des primates était assez dégénéré et n’évoluait plus beaucoup.
C’est le séquençage très récent du chromosome Y qui a rendu possible une comparaison avec le chromosome Y humain. Ce séquençage a été très laborieux car ce chromosome comprend en majorité des séquences répétés, très difficiles à séquencer par les techniques habituelles. Cette comparaison a révélé quelques surprises de taille. Alors que la séquence des autosomes humain et du chimpanzé diffèrent de quelques %, entre 30 et 50 % du chromosome Y diffèrent. C’est énorme. Le chromosome Y évolue donc beaucoup plus rapidement que le reste du génome.
Qu’est-ce qui a pu causer cette évolution ultra-rapide ? Le sexe, selon les auteurs de l’étude publiée dans Nature, plus précisément les habitudes sexuelles des femelles chimpanzé et des premiers hommes (pense-t-on). Une femelle chimpanzé se reproduit avec un grand nombre de mâles pendant ses chaleurs. Du sperme de beaucoup de mâles va donc se retrouver en compétition directe pour la fécondation, ce qui va causer une très grande pression de sélection pour celui-ci : le sperme qui a un léger avantage sur son concurrent va transmettre son matériel génétique plus souvent. Les gènes codant pour le sperme sont situés (quelle surprise !) sur le chromosome Y, celui-ci va donc évoluer très rapidement.
L’absence de recombinaison dans tout ça ? Elle va exacerber le processus. Avec de la recombinaison, on va voir un brassage des allèles et les combinaisons les plus favorables vont être sélectionnées. Seules les gènes du sperme vont évoluer rapidement. Ici, point de brassage, c’est tout ou rien. Les allèles les plus favorables vont emporter avec eux le chromosome Y en entier. Celui-ci en entier va donc évoluer très rapidement, ce qui permet d’expliquer la grande divergence entre le chromosome humain et du chimpanzé.
Il est important de noter que les conséquences pour le chromosome et pour l’organisme ne sont pas forcément bénéfiques. Imaginez sur le chromosome Y une mutation désavantageuse pour l’organisme se retrouvant à coté d’un allèle bénéfique pour le sperme. Cet allèle va être transmis, entrainant avec lui la mutation désavantageuse, et c’est l’organisme va en pâtir. Ce qui est bénéfique pour le sperme ne le sera pas pour l’organisme.
En tout cas, cela montre que les hommes ne sont pas aussi dégénérés que l’on croyait.
Hughes et al. Chimpanzee and human Y chromosomes are remarkably divergent in structure and gene content. Nature (2010) pp.
6 Comments
Additional comments powered by BackType
Euh… Je crois que le titre de ton article est trompeur. Après lecture ultra rapide de ta référence, la conclusion que j’en tirerai c’est plutôt que le chimpanzés ont une région (et pas le chromosome en entier d’ailleurs) du chromosome Y consacré aux caractéristiques masculines qui évolue très vite (enfin qui diverge rapidement pour être précis). Divergence accrue notamment par le comportement sexuel des guenons. Je me trompe?
En effet, ils n’ont pas étudié les chromosomes en entier, mais les MSY, les régions male-specific du chromosome Y, seuls les télomères et l’hétérochromatine n’ont pas été inclus. Mais ces régions couvrent quasiment tout le chromosome Y chez le chimpanzé et plus des 2/3 chez l’homme. Ces régions n’ont pas été séquencées mais il est improbable qu’elles contiennent des séquences fonctionnelles.
La sélection n’agit certes que sur les gènes du sperme, mais c’est parce qu’il n’y a pas de recombinaison que les effets vont se transmettre à tout le MSY, et au final, c’est cette région en entier qui va évoluer rapidement.
Bon je persiste à dire que le titre de ton article est malheureux, après avoirun peu plus lu l’article, notamment cette phrase en conclusion:
The evolutionary effect of these three MSY features was probably multiplied by sperm competition, especially in the lineage of the modern chimpanzee, in which several males mate with the same female at each oestrus. This heightened sperm competition in the chimpanzee lineage, along with positive selection and hitchhiking effects, may account for greater MSY sequence amplification than in the human MSY, and extensive gene loss compared with little or none in the human MSY.
En gros, en attendant le séquençage d’une nouvelle MSY d’un différent primate, on n’est sûr de rien, mais les auteurs appuient largement sur l’hypothèse que la séquence de chimpanzé est largement plus divergente que celle de l’humain qui aurait plus eu tendance à conserver des caractéristiques ancestrales, car à moins tendance à perpétuer les habitudes sexuelles des chimpanzés (d’ailleurs on est pas sûr que l’ancêtre commun du chimpanzé et de l’humain copulait comme un chimpanzé; il est possible qu’il s’agisse d’un caractère nouveau apparu dans le lignage des chimpanzé).
Qu’en penses-tu?
Je crois que c’est John Hawks sur son blog qui remarquait que cette hyper divergence du chromosome Y s’accompagnait d’une hyper conservation du chromosome X. Bizarre ….
Hyperconservation et évolution très lente par rapport aux chromosomes non-sexuels, et on ne sait pas encore bien l’expliquer. On sait que la lignée mâle subit plus de mutations que la lignée femelle, mais c’est à peut près tout. Il doit y avoir des histoires entre recombinaison, contenu en gènes et taux global de mutation et substitutions.
PS. D’ailleurs, on parle de « male-driven evolution » chez les primates pour illustrer la différence d’évolution entre les chromosomes X et Y.
@Taupo: Je reconnais que le titre est un peu trompeur car il est impossible de connaitre la vitesse relative d’évolution du Y humain et du chimpanzé sans, comme tu le dis, la séquence d’un MSY d’un autre primate (au hasard, le macaque). Avec ce nouveau MSY, on pourra déterminer l’état du MSY chez l’ancêtre homme – chimpanzé et voir qui a évolué le plus vite.
Il faudrait savoir aussi jusqu’à quand l’homme a eu les mêmes habitudes reproductives que le chimpanzé. Si le changement s’est fait récemment, on ne devrait pas voir une grande différence de vitesse d’évolution. Si le changement s’est fait très tôt lors après la séparation homme – chimpanzé, on verra alors que l’homme a évolué beaucoup moins vite que son cousin, et mon titre sera alors vraiment faux (mais j’aurai le temps de le changer d’ici là).
Pour éviter de me tromper j’aurais dû écrire « Les mâles évoluent très vite »