Arguments génétiques pour une ORIGINE UNIQUE de l’homme moderne

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Auteures : Raphaëlle Chaix (Chercheur, CNRS/MNHN) et Evelyne Heyer (Professeure, MNHN)

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Notion et contenus du programme de Terminale S (HS du B.O. du 30 août 2001) :

"Toutes les populations humaines actuelles partagent les mêmes allèles, avec une fréquence variable. La population ancestrale n’aurait compté que quelques dizaines de milliers d’individus. Homo sapiens serait une nouvelle espèce apparue en Afrique ou au Proche Orient il y a 100 000 à 200 000 ans et aurait colonisé tous les continents en remplaçant Homo erectus."
Compléments d’information : "Cette partie du programme a pour but de sensibiliser les élèves à l’origine très récente d’Homo sapiens et à l’idée que toutes les populations actuelles seraient issues d’une même population ancestrale, ce qui est en accord avec le fait qu’il n’y a pas d’allèles particuliers capables de spécifier une population. En revanche, la principale cause des différences de fréquences géniques entre les populations est la distance géographique, qui traduit le processus de migration et de dérive de composition à partir d’un pool initial commun très diversifié. Ainsi, on trouve la plus grande diversité d’allèles à l’intérieur même des différentes populations africaines ; les distances génétiques s’avèrent simplement corrélées à la distance géographique qui sépare les autres populations à travers le globe."
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Depuis la première étude sur les groupes sanguins en 1919, les techniques ont beaucoup évolué. Les généticiens ont aujourd’hui accès à des données sur des centaines de milliers de marqueurs génétiques dispersés dans le génome. L’ADN mitochondrial transmis par la mère et le chromosome Y transmis par le père constituent également des marqueurs de prédilection, car ils permettent de remonter l’histoire maternelle et l’histoire paternelle de notre espèce – qui ne concordent pas toujours !

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Figure 1 : Arbre phylogénétique montrant les relations entre les humains et leurs plus proches parents (Gagneux, 1999, PNAS). La longueur des branches est proportionnelle aux distances génétiques entre individus.

Observations: 

La comparaison entre notre espèce et d’autres grands singes montre un niveau de variabilité génétique dans notre espèce nettement plus réduit. En d’autres termes, d’un point de vue génétique, deux humains tirés au hasard se ressemblent davantage que deux chimpanzés ou deux gorilles.

Figure 2 : Phylogénie de l’ADN mitochondrial complet, où l’on peut observer que les populations non africaines sont un sous ensemble des populations africaines. Modifié d’après Ingman, 2000, Nature

Observations : 

Lorsque l’on construit l’arbre phylogénétique des humains actuels à partir de régions variées du génome, on constate que les populations non africaines sont toujours un sous groupe des populations africaines, c’est-à-dire qu’elles s’enracinent dans les populations africaines.

Interprétations : 

Cet arbre fondé sur les données génétiques soutient donc fortement une origine unique africaine pour l’espèce humaine.

Figure 3 : Graphique de la la diversité génétique (axe Y) en fonction de la distance géographique à l’Est de l’Afrique (axe X). D’après Li & Al in Science 319 (2008).

Observations : 

On constate que la diversité génétique des populations africaines est supérieure à celle des autres populations et que cette diversité décroît à mesure que l’on s’éloigne d’Afrique

Interprétations: 

De ces observations, on peut déduire que l’Afrique était occupée par l’Homme moderne avant les autres continents (donc la diversité génétique a eu plus de temps de se créer qu’ailleurs) et que le reste de la planète a été colonisé à partir de l’Afrique.

 

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Vers une reconstitution des mouvements de populations humaines



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Document 4 : Modèle d’évolution humaine soutenu par les données génétiques : l’homme moderne apparaît en Afrique il y a environ 150000 ans et colonise le reste de la planète à partir de 60000 ans, remplaçant les éventuels descendants d’Homo erectus.




La décroissance de la diversité génétique à mesure que l’on s’éloigne d’Afrique s’explique par un peuplement par effets fondateurs successifs : un sous-groupe d’individus se détache d’une population et colonise un nouvel espace. Sa taille démographique augmente, et, à nouveau, un sous-groupe s’en détache et colonise un espace plus éloigné. A chaque étape, le sous-groupe n’emporte avec lui qu’une partie de la diversité génétique du groupe dont il est issu. Ainsi, de proche en proche, plus on s’éloigne de la région source, en l’occurrence l’Afrique, plus la diversité génétique se réduit.



La comparaison des données paléoanthropologiques, archéologiques et génétiques permettent de dater l’émergence de l’homme moderne en Afrique à 150 ou 200 000 ans. A partir des données génétiques, on estime la taille de la population ancestrale à environ 10000 individus. Les populations actuelles de par le monde découlent d’une sortie de l’homme moderne d’Afrique il y a environ 60000 ans. Après une sortie vers l’Asie du sud, elles ont atteint l’Australie il y a au moins 46000 ans, et l’Europe il y a environ 40000 ans :


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Document 5 : Sortie d’Afrique et colonisation de l’Asie du Sud et de l’Australie. D’après P.Forster & S. Matsumura (in Science, Vol. 308, 13 mai 2005)








Document 6 :
Représentation schématique
du peuplement de la planète.
D’après L. Luca Cavalli-Sforza & M. W. Feldman (nature genetics supplement. Vol.33.March 2003)

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L’Amérique a été colonisée par le détroit de Béring mais il n’existe pas de consensus sur la date de cette première colonisation. Les éventuels descendants d’Homo erectus en Eurasie ont été remplacés par les descendants de l’homme moderne.

Distances génétiques

Document 7-a :
Les populations sont positionnées en fonction de leurs distances génétiques (HLA-A/HLA-B). Proximité génétique des populations établie d’après les fréquences de marqueurs classiques (antigène HLA-A, HLA-B). D’après Langaney, 1988, Les Hommes.



Distances génétiques

Document 7-b :
Figure précédente que l’on a superposée à un planisphère



OBSERVATIONS
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Plus deux populations sont proches géographiquement, plus elles se ressemblent génétiquement. A l’inverse deux populations géographiquement éloignées sont aussi génétiquement plus différentes. En d’autres termes, les distances génétiques miment approximativement les distances géographiques. On dit parfois que « les gènes connaissent la géographie » : en se fondant uniquement sur les données génétiques d’une population, ou parfois même d’un individu, on peut estimer, avec une certaine marge d’erreur, sa localisation géographique. A une échelle locale comme l’Europe, on peut maintenant retracer avec les données génétiques la zone géographique d’origine d’un individu à 500 km près, pour un individu dont les 4 grands-parents venaient du même endroit !

INTERPRETATIONS :
Les populations ont évolué sur place avec des échanges plus ou moins importants avec leurs populations voisines. Ces deux phénomènes conjugués, la colonisation de proche en proche puis les échanges avec les populations voisines, ont créé une corrélation entre la proximité géographique et la proximité génétique des populations.


Diagramme d'assignation

Document 8-a : Diagramme montrant l’assignation de chaque individu à un groupe sur la base du partage des ressemblances génétiques. Chaque couleur signe un groupe différent (qui contient des barres verticales représentant chacune un individu).
D’après Li & Al in Science 319 (2008).


Schéma interprétatif
Document 8-b : INTERPRETATION SCHEMATISEE du document 8a : les segments bleus délimitent les groupes mis en évidence dans le document 8a. D’après L. Excoffier (in Current Biology, Vol.13, Fev.2003)


OBSERVATIONS :

Des études récentes de la variabilité génétique humaine à partir d’une cinquantaine de populations réparties dans le monde identifient entre 5 et 6 groupes de populations qui correspondent plus ou moins aux 5 continents.
La majorité des populations se classent clairement dans un de ces groupes (comme les Américains), mais pour certaines d’entre elles ce n’est pas le cas, elles chevauchent deux groupes adjacents (comme les individus du Moyen Orient). Ce regroupement en plusieurs groupes n’a été possible que depuis que les généticiens ont accès à des données sur des centaines de milliers de marqueurs génétiques.

Ces regroupements s’expliquent par des zones de discontinuité dans le continuum géographique global, comme par exemple le désert du Sahara ou l’Himalaya. Ces discontinuités limitent les migrations et donc les distances génétiques sont plus grandes que celles attendues par la simple distance géographique. La diversité humaine est donc un continuum qui suit un gradient géographique mais il existe quelques zones géographiques de différences plus fortes liées à des ruptures géographiques.

Remarque :
C’est la combinaison d’un grand nombre de marqueurs qui ont chacun des faibles différences de fréquences entre groupes qui permet d’identifier ces groupes, et donc de retrouver dans les données génétiques d’un individu son origine géographique.




 

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Document 9 : Part de la variabilité intrapopulation (vert) par rapport à la variabilité totale (bleue) chez l’homme et les grands singes. D’après Ruvolo, 1997, Annual Review of Anthropology

OBSERVATIONS :
Chez l’homme, 86% de la variabilité génétique de notre espèce se retrouvent à l’intérieur des populations et seulement 14% de cette variabilité différencie les populations les unes des autres, dont la moitié (7-8%) différencie les populations de continents différents. En d’autres termes, si l’ensemble des humains venaient à disparaître à l’exception d’une population, on sauverait en moyenne 85% de la variabilité. Chez les grands singes, la part de la variabilité intrapopulation est bien moindre.

INTERPRETATIONS :

Cette grande homogénéité génétique chez l’homme s’explique par l’origine récente de notre espèce et les phénomènes migratoires répétés entre populations. Les différences entre groupes géographiques, ou plus généralement entre populations, sont donc très faibles.
Ce résultat signifie que deux individus d’une même population ne sont en moyenne que très faiblement plus apparentés que deux individus de deux populations différentes. Deux individus d’une même population peuvent être autant et même plus différents génétiquement que deux individus de populations différentes.




Modifié le: vendredi 27 avril 2018, 14:51