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Lhomme et le singe Michel Morange, Ens, Université Paris 6, et IHPST Université de tous les savoirs Jeudi 12 Juin 2008.

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1 Lhomme et le singe Michel Morange, Ens, Université Paris 6, et IHPST Université de tous les savoirs Jeudi 12 Juin 2008

2 Introduction Explication du titre Quelles sont les différences à expliquer? Que peut nous apporter la connaissance des génomes? Quelques informations complémentaires: les différents types de variations génétiques; variations « neutres », « positives » ou « négatives »

3 Krause J. et al. (2007) Neanderthals in Central Asia and Siberia; Nature 449:

4 Quelques titres de journaux … « Un seul gène a conduit à lêtre humain » « Le g è ne qui nous donne de plus gros cerveaux » « Les scientifiques identifient les g è nes qui rendent les humains plus intelligents que les chimpanz é s »

5 Nous avons tous, scientifiques et non-scientifiques, une vision na ï ve des variations g é n é tiques qui sont à l origine de l homme moderne. Les r é sultats d é j à apport é s par la connaissance des g é nomes et leur comparaison nous obligent à corriger cette vision na ï ve.

6 Etude des gènes candidats Résultats apportés par les approches systémiques Quelques conclusions scientifiques et philosophiques

7 Etude des gènes candidats

8 Quest-ce qui fait dun gène un « candidat »? Des mutations qui en révèlent limportance fonctionnelle Un « bon » profil dexpression Le gène a muté lors de la formation de lespèce humaine Les signes dune pression de sélection positive

9 Quelques exemples Le gène MYH16 et ses mutations Le gène du language (FOXP2) Les gènes de la microcéphaline LARN HARF1 Des gènes plus vulgaires … (ex: SIGLEC)

10 Mutation du gène de la myosine (MYH16) (Stedman et al. (2004) Nature 428: )

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12 Défauts de langage dans la famille KE Fisher S. E. et al. (1998) Nature genetics 18:

13 (Enard W. et al. (2002) Nature 418: )

14 Steven Pinker (2001) Nature 413:

15 FoxP2: un gène intéressant Un trouble précis du langage Le gène a muté dans la lignée humaine Il est exprimé dans le cerveau Cest un gène régulateur Comparaison avec dautres espèces animales parlantes Les gènes cibles de FoxP2

16 FoxP2: les difficultés Le déficit nest pas limité au langage La structure du cerveau est affectée Le gène FoxP2 est impliqué dans de nombreuses autres fonctions La comparaison entre espèces apporte des résultats ambigus Lhomme de Néanderthal possède la forme humaine du gène FoxP2

17 Quelques conclusions provisoires sur le gène FoxP2 Ce nest pas le gène du langage Le langage nest pas apparu en un jour Mais cest un gène intéressant, qui donne des idées sur la longue série de transformations qui a conduit à lhomme

18 Les microcéphalines Les mutations sont responsables de microcéphalie Le gène a été soumis à une sélection positive Il interviendrait dans la division cellulaire et la réparation de lADN, mais aussi dans la formation des spermatozo ï des Il aurait continué à évoluer récemment Les risques de conclusions trop rapides

19 Evolution actuelle de la microcéphaline (Evans P. D. et al. (2005) Science 309: )

20 HAR1F Il appartient à des séquences non-codantes conservées Il a beaucoup varié dans la lignée humaine Il est exprimé dans le cerveau humain entre 2 et 5 mois de gestation, dans les cellules de Cajal- Retzius Limportance actuelle accordée aux ARN régulateurs

21 Quelques conclusions provisoires Ne pas passer trop vite du déficit à la fonction Ne pas privilégier certaines données au détriment dautres Ne pas oublier tous les autres gènes.

22 Résultats apportés par les approches systémiques

23 Pourquoi choisir une approche systémique? La difficulté: le très grand nombre de variations Sélectionner les gènes soumis à une sélection positive: (233 et 154) Sélectionner les gènes dupliqués Sélectionner les gènes dont lexpression a varié

24 Le mythe du 1/% Cohen J. (2007) Science 316: 1836

25 Les variations sont régulatrices Les résultats de King et Wilson (1975) Lidée de bricolage (François Jacob) Lapproche de la génomique structurale nest pas la meilleure

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27 Des premiers résultats encourageants Les choses sont moins simples …

28 Evolution dans lexpression des gènes Enard W. et al. (2002) Science 296:

29 Evolution de lexpression des gènes chez les primates Khaitovich P. et al. (2006) Nature reviews genetics 7:

30 Quelques conclusions La petite histoire de Jeff Hecht (2008, Nature 453: 562) Lêtre humain n a pas plus « é volu é » que le chimpanz é Beaucoup des variations ont é t é « neutres » Il y a eu sélection de beaucoup dautres caractéristiques que celles que nous considérons comme « humaines »: la notion dexaptation

31 Conclusions scientifiques et philosophiques Chasser les visions na ï ves La« petite » différence entre lêtre humain et le chimpanz é L é volution n est pas le fruit d un accident et du hasard Il n y a pas d é volution lin é aire: l homme de Flor è s L apparition de nouvelles caract é ristiques et la sp é ciation ne sont pas li é es Les g è nes ne portent pas de fonctions « humaines » Renoncer au « pr é formisme » : d é crire une histoire Le progrès des connaissances sera dans larticulation dapproches disciplinaires différentes

32 « La lignée Homo sapiens varia sous une énorme pression de sélection. Le changement qui en résulta pour certains caractères est presque sans précédent » Ernst Mayr (1965)

33 Le génome humain et notre vue de nous-mêmes Svante Pääbo (2001) Science 291: « Nul doute que la vue génomique de notre place dans la nature sera à la fois une source dhumilité, et un coup porté à lidée dunicité humaine » « Réaliser quun ou quelques accidents génétiques ont rendu lhistoire humaine possible nous fournira un ensemble de défis philosophiques auxquels penser » « Cest une illusion de penser que la génomique seule nous dira ce que veut dire être humain »

34 Complexité du processus de spéciation entre lêtre humain et le chimpanz é Patterson et al. (2006) Nature 441:

35 Les principes de lorganisation macromoléculaire Lexistence de voies, réseaux et machines macromoléculaires La pléiotropie La redondance La consevation évolutive

36 François Jacob (1981) Le jeu des possibles (Paris: Le livre de Poche, p. 59) « La hiérarchie dans la complexité des objets a donc deux caractéristiques: dune part, les objets qui existent à un niveau donné ne forment jamais quun échantillon limité de tous les possibles offerts par la combinatoire du niveau plus simple. Dautre part, à chaque niveau peuvent appara î tre de nouvelles propri é t é s qui imposent de nouvelles contraintes aux syst è mes. Mais ce n est jamais qu un surcro î t de contraintes. Celles qui existent à un niveau donn é s appliquent aussi aux niveaux plus complexes. Toutefois, le plus souvent, les propositions qui ont le plus d importance à un niveau n en ont aucune aux niveaux plus complexes. La loi des gaz parfaits n est pas moins vraie pour les objets de la biologie que pour ceux de la physique. Seulement elle n a aucun int é rêt pour les questions qui pr é occupent les biologistes ».

37 « Cela nous dira ce qui nous fait humain » Professeur Yoshiyuki Sakaki, Université de Tokyo Nature 418, , 2002

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