Qu’apprend-t-on de la comparaison du génome du chimpanzé avec celui de l’homme ?
Introduction :
*Entrée en matière : Dans le passé, l’homme a toujours était considéré comme plus intelligent que le chimpanzé, de par son cerveau plus grand, ou parce qu’il était civilisé par ex, mais la réalité est tout autre puisque 154 des gènes humains ont varié sous l’action de la sélection naturelle alors qu’il s’agit de 233 pour le chimpanzé, depuis la séparation avec leur ancêtre commun, la sélection naturelle a donc plus façonné le chimpanzé que l’être humain.
*Déf du génome : c’est l’ensemble du matériel génétique d’un individu ou d’une espèce codé dans son ADN. Celui-‐ci est composé de chromosomes portant des gènes. Ces gènes sont des unités informatives qui tout en s’exprimant vont permettre de développer chez nous certains caractères.
*Notion d’AC
Arbre phylogénétique, AC daté de 6 à 7 millions d’année
HOMINIDAE
HOMININAE PONGINAE
HOMININI GORILLINI 6 -‐7 millions
d’années HOMO PAN GORILLA PONGO
Arbre phylogénétique de l’homme, sa classification.
Homme et chimpanzé sont proche parents d’un point de vue classification, puisqu’ils ne différent que pour leurs genres.
Vertébré (terrestre à squelette axial et machoire) --- Mammifère (allaite leurs petits) placentaire
--- Primate (orbite fermé, ongles, orteil opposable ...)
--- Haplorhinien (Nez non fendu et lèvre supérieure mobile !) : des lémuriens à l'homme --- Catarhinien (Nez étroit ouvert vers le bas) : tous les singes
--- Hominoïde (grands singes) : Gibbon, Orang-Outang, Gorille, Chimpanzé, Homme --- Hominidé (Cerveau, bipédie ...) : sans le Gibbon
--- Hominé (Cerveau, bipédie ...) : sans l'Orang-Outang
plan
des photos de l’homme et du chimpanzé, influencés par l’environnement et le génome, ici étude uniquement du génome.
I) Comparaison des caryotypes :
A) Analyse des caryotypes :
Homme : 2n=46 Chimpanzé : 2n=48
Comparaison des 2 caryotypes : Homme à gauche/ chimpanzé à droite.
D'après le livre de Tle S -‐ Ed. Bordas
Chromosomes identiques Chromosomes avec inversions Chromosomes avec additions nucléotidiques
3, 6, 7, 8, 10, 11, 14, 16, 19, 20, 21, 22, X et Y
4, 5, 9, 12, 15, 17, 18. 1, 2, 13, 18.
13 paires de chromosomes semblent rigoureusement identiques.
Explication qu’est ce qu une addition ???????????????
Les modifications affectent l’homme comme le chimpanzé, pas de préférences.
B) Résultats :
Nous venons de voir que les différences entre les chromosomes humains et ceux du chimpanzé se résument à des remaniements : fusion de chromosomes, translocation, délétions, insertions et inversion au niveau du centromère.
On suppose que 98.7% des gènes sont communs à l’homme et au chimpanzé, le taux d’homologie entre ces deux espèces était calculé à partir des mutations génétiques ponctuelles (substitutions).
Le génome humain est constitué de 3 milliards de paires de bases, et le nombre de variation constituent 37 millions de paires de bases (dont cinq millions d'événements d'insertion/effacement et des réarrangements chromosomiques divers).
Par contre si nous ajoutons les additions et les délétions dans ce cas le pourcentage de différences est de 6 à 7% lié à une explosion des duplications segmentaires au moment de la séparation entre le chimpanzé et l’Homme.
Les duplications contribuent à la réorganisation du génome, et sont également associées à des dérèglements responsables de maladies neurocognitives (autisme, schizophrénie) : les scientifiques émettent l’hypothèse que cette accélération apparente a eu un profond impact sur la reproduction, l’adaptabilité et l’évolution des populations ancestrales d’hominidés.
Les différences visibles sont donc liées à un petit nombre de gènes particuliers, les gènes
homéotiques*(c’est un gène qui détermine le plan d’organisation d’un être vivant, càd, la mise en place des organes les uns par rapport aux autres, et selon les axes de polarités)
Le chimpanzé est donc notre plus proche cousin.
Parmi toutes ces variations, une petite partie seulement est responsable des différences observées entre l’être humain et le chimpanzé. La difficulté est qu’il est impossible, a priori, de savoir lesquelles.
On peut, comme nous l’avons vu, repérer parmi les gènes qui ont varié, ceux qui l’ont fait sous l’action de la sélection naturelle.
II) Etude des gènes candidats entrainant une différence entre l’homme et le chimpanzé
A) Les gènes entrainant une différence anatomique
MYH 16 pour la mâchoire :
La mâchoire est plus développée chez le chimpanzé que chez l’homme.
Un gène MYH16, intervient dans le développement de la musculature de la mâchoire, celui-‐ci est muté chez nous, ce qui expliquerait que la nôtre soit bien moins robuste.
Il code pour une des chaînes lourdes de la myosine. La myosine est une protéine essentielle pour le fonctionnement des muscles. Le gène MYH16 code pour une forme de myosine exprimée dans les muscles de la mâchoire. Une mutation, qui s’est produite il y a 2,4 millions d’années dans la lignée humaine, a inactivé le gène.
Les auteurs de cette étude proposaient que la mutation ait provoqué une diminution importante et brutale de la taille des mâchoires, ce qui avait permis une réorganisation structurale de la face et du crâne, et l’accroissement de taille du cerveau.
Mandibules homme/chimpanzé :
FOX p2 pour le langage :
Homme langage articulé « oui », chimpanzé « non »,
Gène FOX P2 a muté chez l’homme il y a moins de 200 000 ans, provoquant le changement de 2 acides aminés, ce qui lui a permis d’acquérir le langage.
ANALYSE DES DOCUMENTS SUR RETRO…
Les premières observations ont été faites dans une famille britannique dans laquelle une mutation dominante altérait l’expression linguistique. Les individus atteints étaient incapables de mettre en œuvre certaines règles de grammaire comme, par exemple, d’accorder les temps des différents verbes d’une phrase. Une deuxième famille fut trouvée porteuse d’une mutation semblable, mais, par chance, celle-‐ci correspondait dans cette famille à une translocation d’un chromosome. Pour un généticien un tel type de mutation ouvre la voie à l’isolement et à la caractérisation du gène, ce qui fut fait assez rapidement. Il fut alors montré que ce gène codait pour un facteur de transcription, c’est-‐à-‐dire une protéine qui contrôle l’activité d’autres gènes. Le gène a été très bien conservé au cours de l’évolution, mais a muté deux fois dans la lignée humaine depuis sa séparation avec celle du chimpanzé. Les acides aminés changés par la mutation jouent un rôle essentiel dans la fonction de la protéine. Récemment, on a découvert que ce gène code pour des protéines essentielles au
fonctionnement des cellules nerveuses.
Ce gène est fortement exprimé dans le cerveau, et en particulier dans sa partie antérieure.
Position relative du larynx et du pharynx va permettre chez l’homme l’acquisition du langage articulé.
Puisque chez l’homme le larynx est situé en position plus basse que chez le chimpanzé. La taille du pharynx est ainsi augmenter et permet la modulation des sons produits par les cordes vocales.
Coupe sagittale de la tête de l’homme et du chimpanzé.
Gènes homéotiques pour les différences de développement embryonnaire :
. Vue latérale du crâne
Néoténie def, prognatisme, trou occipitale , et donc bipédie.
Gènes de microcéphalie pour la taille du cerveau :
Capacité crânienne 350 cm3 chimpanzé 1450 à 1600cm3 Homme
La microcéphalie chez l’homme serait expliquée par une diminution de l’expression du gène MCPH1 au niveau du cerveau et dans le sang ainsi que par une délétion du gène ASPM. Ces gènes sont exprimés dans le cerveau en formation.
B) Résistance aux maladies
Gènes pour la résistance immunitaire HAR1F(résistance cellulaire),
Parmi les gènes dont on a beaucoup parlé ces dernières années, figure aussi le gène HAR1F codant pour un ARN régulateur. Il est exprimé dans le cerveau humain en formation, dans des cellules dont on connaît le rôle majeur pour la mise en place des différentes couches du cortex. Il code aussi pour des protéines exprimées à la surface de nombreuses cellules de l’organisme, en particulier les cellules du système immunitaire. Les variations de ces gènes pourraient avoir des effets majeurs sur la possibilité pour tel ou tel virus ou bactérie d’interagir avec les cellules de l’organisme, ce qui expliquerait les différences bien connues de sensibilité aux infections entre l’être humain et le chimpanzé.
TABLEAU COMPARATIF DES GENES MALADES
CMAH(pathogènes), ST6GAL1(grippe A), EMR4, SPANX(quelques cancer)
C) Les gènes codant pour les sens
Au niveau de la peau :
Le gène LCE qui permet au chimpanzé de produire plus de corne que chez l’homme. D’où une barrière avec l’extérieur plus importante.
Récepteurs aux odeurs :
On constate que l’homme possède des pseudo gènes au lieu de gènes pour la famille des OR . On pourrait supposer que l’homme a du mal dans ce cas à percevoir les odeurs, cependant quelques gènes intacts montrent une sélection positive
D) Différences au niveau moléculaire :
Gènes de l’hémoglobine :
Grace à un alignement des séquences d’hémoglobine et de myoglobine pour l’homme et le chimpanzé (grâce au logiciel ASM3D) nous avons obtenu les résultats suivants
.
Notre hémoglobine alpha qui est constituée de 141 aa, présente avec le chimpanzé (les
grands
singes), 138 aa identiques et 3 aa différents ou similaires.
Pour l’hémoglobine béta qui est constituée de 146 aa, 143 sont identiques et 3 différents ou similaires.
Pour la myoglobine qui est constituée de 153 aa, 148 sont identiques et 5 différents ou similaires.
Illustrent la parenté moléculaire entre les Hominidés .
Comparaison au niveau des protéines :
Les protéines orthologues chez l’homme et le chimpanzé sont extrêmement semblables, 29% d’entre elles sont identiques. ( orthologue : Deux séquences homologues de deux espèces différentes
sont orthologues si elles descendent d'une séquence unique présente dans le dernier ancêtre commun aux deux espèces)
RECAPITULATIF TABLEAU GENES
Conclusion :
Malgré une différence génétique faible entre l’Homme et le chimpanzé, on constate une grande différence anatomique
Ouverture : le comportement.
Dans la forêt tropicale humide Libérienne en 2011, un chercheur Vera Leinert et son guide entendent des bruits de grands coups, ils s’avancent dans la forêt et découvrent un grand chimpanzé adulte martelant quelque chose avec une grande pierre.
Le chimpanzé met une noix cassée dans sa bouche continue alors à marteler. Quand le guide essaye de se rapprocher, le chimpanzé s’échappe..
BIBLIO :
Jared diamond. Le troisieme chimpanzé
WEBOGRAPHIE :
http://arlette.hatesse.free.fr/documents/bipedie_humaine.pdf
http://www.hominides.com/html/dossiers/bipedie-‐caracteristique-‐station-‐debout.php
http://membres.multimania.fr/renejacquemet/revisionsbac/evolution/Evoldehom.htm Pour la Science N°382 -‐ aout 2009
http://www.sciencepresse.qc.ca/actualite/2007/07/05/humains-chimpanzes-mythe-1 http://www.larecherche.fr/content/actualite/article?id=3122
http://www.nature.com/news/1998/040322/full/news040322-‐9.html
http://www.futura-‐sciences.com/fr/news/t/vie-‐1/d/la-‐difference-‐entre-‐lhomme-‐et-‐le-‐chimpanze-‐
expliquee_8441/
http://www.liberation.fr/sciences/0101256145-‐homme-‐singe-‐mode-‐d-‐emploi-‐genetique-‐98-‐5-‐d-‐adn-‐
commun-‐avec-‐le-‐chimpanze-‐mais-‐quelles-‐differences http://svt.ac-‐dijon.fr/dyn/article.php3?id_article=26
http://www.discip.crdp.ac-‐caen.fr/svt/cgaulsvt/travaux/evolhomme/
http://www.inrp.fr/Acces/biotic/evolut/homme/html/homchimp.htm http://www.ac-‐grenoble.fr/svt/log/t_s/ts_genome/TS_genome_exo11.htm
article Nature septembre 2005. Initial sequence of the chimpanzee genome and comparison with
the human genome
article Nature 18 aout 2011: The cultured chimpanzees: Do chimpanzees have traditions? As wild populations dwindle, researchers are racing to find out.1
http://www.inrp.fr/Acces/biotic//evolut/homme/html/histevol.htm
http://librairiedemolecules.education.fr/outils/pevf/pe1_982/classes/clts_eh.htm
Downloaded from genome.cshlp.org on October 19, 2011 - Published by Cold Spring Harbor Laboratory Press
