Etude génomique en Afrique: Histoire démographique et mutations délétères pour la santé

Des chercheurs de l’Institut Pasteur ont cherché à comprendre comment les changements démographiques associés à la transition Néolithique ont aussi influencé l’efficacité de la sélection naturelle. En comparant la diversité du génome de plus de 300 individus provenant de groupes de chasseurs-cueilleurs forestiers (Pygmées) et d’agriculteurs (Bantous), à l’Ouest et à l’Est de l’Afrique Centrale, ils ont notamment découvert que si les Pygmées n’ont pas souffert d’un excès de mutations délétères pour leur santé, c’est grâce à leur diversité génétique et à leur « mélange » avec le peuple Bantou.

L’étude de la diversité du génome humain, et des mutations rares ou fréquentes, est essentielle à l’identification des mutations participant à la susceptibilité aux maladies « complexes », telles que les maladies infectieuses ou auto-immunes. « L’élimination de ces mutations, délétères pour la santé humaine, est conditionnée en grande partie par l’histoire évolutive des populations et en particulier par leurs fluctuations démographiques », explique Lluis Quintana, responsable de l’unité de Génétique évolutive humaine, auteur de l’étude. Au fil de leur histoire, les populations humaines ont subi des changements considérables et extrêmement variés en termes de nombre d’individus et ayant aboutis à des différences dans le nombre et la sévérité des mutations qu’elles portent. Cette accumulation de variants génétiques responsables de maladies est définie comme le « fardeau de mutations délétères » et varie d’une population à l’autre en fonction de son passé. « L’objectif de notre projet est donc de comprendre comment les évènements démographiques, tels que l’augmentation et la réduction du nombre d’individus, mais aussi le mélange génétique, a impacté certains mécanismes évolutifs comme l’efficacité de la sélection purificatrice. »

Une comparaison de la diversité des génomes de deux populations

Pour cela, les travaux des chercheurs se sont concentrés sur la comparaison de populations témoignant de l’une des transitions socio-culturelles les plus importantes de l’histoire de l’Homme : le passage à l’agriculture. En comparant la diversité du génome de plus de 300 individus provenant de groupes de chasseurs-cueilleurs forestiers (Pygmées) et d’agriculteurs (Bantous), à l’Ouest et à l’Est de l’Afrique Centrale, cette étude vise à comprendre comment les changements démographiques associés à la transition Néolithique ont aussi influencé l’efficacité de la sélection naturelle. « Pour cela, nous avons caractérisé la structure génétique de ces populations à partir de données de séquençage d’exome - une fraction du génome permettant la synthèse de protéines, NDLR - et reconstruit par modélisation informatique l’évolution de la taille des populations au cours des 200 000 dernières années », poursuit le Lluis Quintana.

Contre toute attente, son équipe a observé que les groupes de chasseurs-cueilleurs forestiers actuels sont issus de populations ancestrales prospères dont la taille génétique était comparable à celle des ancêtres des agriculteurs. De plus, des simulations montrent que des mélanges génétiques existaient déjà entre les groupes il y a plus de 20 000 ans.

« C’est plus récemment, au cours des 20 000 dernières années, que ces deux populations ont vécu des histoires démographiques diamétralement opposées puisque la taille des populations de chasseurs-cueilleurs a diminué drastiquement [environ 80 %] alors que le nombre de proto-agriculteurs a triplé. »

Mesurer l’impact des changements démographiques extrêmes

Afin de comprendre et de quantifier l’impact de ces changements démographiques extrêmes sur le fardeau de mutations délétères, les chercheurs ont mesuré l’efficacité de la sélection purificatrice dans les deux groupes et retracé sa dynamique au cours du temps. « Ce travail nous a permis de mesurer l’augmentation et la diminution du fardeau de mutations délétères avec la contraction et l’augmentation des tailles populations, explique le chercheur. Cette étude nous a également permis de prédire que, dans le cas particulier des chasseurs-cueilleurs et agriculteurs africains, le fardeau actuel de mutations est similaire dans les deux groupes malgré des histoires démographiques et des modes de vie différents. »

C’est à la fois leur diversité génétique ancestrale très élevée et le mélange intense et continu avec les agriculteurs qui a permis aux chasseurs-cueilleurs de ne pas souffrir d’un excès de mutations délétères. Ces prédictions ont ensuite pu être vérifiées grâce aux données de séquençage d’ADN en quantifiant empiriquement le nombre de mutations délétères portées par chaque individu et en ne détectant aucune différence dans le nombre et la sévérité des mutations portées par les chasseurs-cueilleurs forestiers et les agriculteurs.

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