Ces gènes que nous n’avons plus

Il y a environ 100000 ans, en sortant d’Afrique, Homo sapiens a rencontré son cousin l’homme de Neandertal, issu d’un ancêtre commun ayant migré vers l’Eurasie au moins 750000 ans plus tôt. On sait depuis 2012, grâce au séquençage de l’ADN d’Homo neanderthalensis, que cette rencontre a donné naissance à des métis : le génome des Eurasiens actuels contient 1 à 3 % de gènes hérités de Neandertal !

Incompatibilité

Mais cette hybridation n’a pas été sans difficulté, d’après une étude codirigée par Frédéric Chalmel et Bernard Jégou, chercheurs à l’Irset(1) : « Les premiers métis avaient probablement une fertilité très précaire en raison d’incompatibilités génétiques », révèle Frédéric Chalmel. Les chercheurs rennais sont spécialisés dans la physiologie et la biologie moléculaire du testicule et passionnés par les recherches en paléogénomique. Lorsqu’en 2014 ils prennent connaissance d’une étude publiée par David Reich, de l’Université d’Harvard (États-Unis), et son post-doctorant, ils ont l’occasion rêvée de combiner leurs centres d’intérêt.

 En comparant le génome des Eurasiens et celui des Africains de l’Ouest, qui n’ont pas été en contact avec les néandertaliens, Reich et ses collègues ont découvert que les gènes exprimés spécifiquement dans les testicules ne contiennent que très peu de variations d’origine néandertalienne. « Il y a plus de mille gènes exprimés uniquement dans les testicules, et ils ont de nombreuses fonctions, nous voulions en savoir plus. » L’équipe rennaise a croisé les résultats des chercheurs américains avec ses propres données, issues d’une technique permettant de savoir précisément quels gènes s’expriment dans quel type de cellule testiculaire. C’est ainsi que les scientifiques ont découvert que les gènes appauvris en variants néandertaliens étaient ceux s’exprimant dans les cellules à l’origine des spermatozoïdes, les spermatocytes. Pour préciser leurs résultats, les chercheurs sont allés voir du côté féminin, en examinant les gènes impliqués dans la formation des ovocytes, précurseurs des ovules. La conclusion est identique : les gènes dépourvus de variations néandertaliennes sont liés à la méiose. Cette étape clé de la reproduction sexuée permet de diviser le matériel génétique en deux pour former les gamètes.

Pour Frédéric Chalmel, le résultat n’est pas étonnant : « La méiose est un processus essentiel, mais également très conservé, puisqu’elle permet le brassage génétique indispensable à l’évolution des espèces. » Les premiers métis Neandertal-sapiens devaient avoir des problèmes pour se reproduire. La sélection naturelle a donc conduit à une “purge” génétique pour optimiser leur fertilité. Les auteurs ont également démontré que le même phénomène avait eu lieu lors du métissage entre l’Homme de Denisova et l’Homme moderne, dont on retrouve l’héritage génétique chez les populations mélanésiennes.

Une piste contre l’infertilité

Cette première étude de paléofertilité pourrait éclairer la recherche sur l’infertilité actuelle : « Nous avons probablement mis le doigt sur des gènes essentiels pour le bon déroulement de la méiose. Or, beaucoup de cas d’infertilité d’origine génétique sont dus à un problème au cours de la méiose. J’aimerais vérifier si ces patients ne présenteraient pas des altérations sur les gènes que nous avons identifiés », indique le chercheur.