Les humains modernes se sont croisés avec les Dénisoviens en Asie, ce qui leur a conféré une adaptation génétique à la régulation du zinc qui a aidé les humains à s’adapter aux climats froids, un trait répandu aujourd’hui dans les populations non africaines. Cette adaptation, bien que bénéfique pour l’adaptation au froid, peut également prédisposer les individus à divers troubles psychiatriques.
La recherche indique que la variante génétique observée, qui affecte la régulation du zinc, aurait pu signifier un avantage évolutif dans l’adaptation au froid de nos ancêtres.
Il y a environ 60 000 ans, les humains modernes se sont lancés dans une migration depuis l’Afrique, un exode souvent appelé l’événement « hors d’Afrique ». À leur arrivée en Asie, ces humains rencontrèrent les Dénisoviens. Cette rencontre a probablement donné lieu à un mélange de conflits et de coopérations, mais aussi de divers métissages. En fait, même aujourd’hui, les humains modernes conservent dans notre génome des variantes génétiques d’origine dénisovienne, qui témoignent de ces interactions initiales.
Aujourd’hui, une équipe dirigée par l’Institut de biologie évolutive (IBE), un centre commun du Conseil national espagnol de la recherche (CSIC) et de l’Université Pompeu Fabra (UPF), et par le Département de médecine et des sciences de la vie de l’UPF (MELIS), a identifié l’une des traces les plus répandues du patrimoine génétique des Dénisoviens éteints chez l’homme moderne. Les équipes d’Elena Bosch, chercheuse principale du BIE, et de Rubén Vicente, chercheur principal du MELIS-UPF, ont découvert que cette adaptation génétique aidait les populations ancestrales de sapiens pour s’adapter au froid.
Le variant observé, impliqué dans la régulation du zinc et jouant un rôle dans le métabolisme cellulaire, pourrait également prédisposer l’homme moderne à des troubles psychiatriques comme la dépression ou la schizophrénie.
La variation génétique de la régulation du zinc pourrait avoir signifié un avantage évolutif
La façon dont l’adaptation a façonné la diversité génétique actuelle des populations humaines est une question d’un grand intérêt en génétique évolutionniste.
Partant de cette question, l’équipe d’Elena Bosch a identifié une variante adaptative parmi les populations humaines actuelles dans une région de notre génome qui présente une grande similitude avec le génome d’une population ancestrale éteinte : les Dénisoviens.
Répartition géographique de la substitution identifiée dans le gène SLC30A9 dans les populations humaines actuelles et scénarios possibles d’introgression dénisovienne. SLC30A9 ancestral correspond à la version du gène antérieure au croisement entre Dénisoviens et Sapiens. La variante SLC30A9 fait référence à la version partagée avec les Dénisoviens. Crédit : Jorge Garcia et Elena Bosch. Sous licence Creative Commons 4.0. Créé dans un diagramme cartographique.
« Grâce à l’analyse génomique, nous avons noté que la variante génétique observée provenait de nos croisements avec des humains archaïques dans le passé, peut-être les Dénisoviens », explique Ana Roca-Umbert, co-premier auteur de l’étude. L’équipe a exclu l’héritage néandertalien puisque ces populations ne possèdent pas cette mutation.
« Apparemment, le changement a été bénéfique et s’est avéré un avantage sélectif pour les humains. En conséquence, cette variation du SLC30A9 Le gène a été sélectionné et a atteint les populations actuelles », ajoute Jorge Garcia-Calleja, co-premier auteur de l’étude.
Le Laboratoire de génétique évolutive des populations, dirigé par Bosch, a souhaité découvrir quels changements sont provoqués par cette variation génétique d’origine dénisovienne au niveau cellulaire. « Nous avons découvert que cette mutation avait sûrement des implications sur le transport du zinc au sein de la cellule, c’est pourquoi nous avons contacté l’équipe de Vicente », se souvient Elena Bosch, chercheuse principale de l’IBE et co-responsable de l’étude.
Régulation du zinc : clé pour s’adapter au froid
« Elena m’a contacté car son équipe avait observé un changement dans un acide aminé acide dans un transporteur de zinc, ce qui était très différent entre les populations d’Afrique et d’Asie d’aujourd’hui. À partir de là, nous avons commencé à nous poser des questions et à chercher des réponses », commente Rubén Vicente. Son équipe, du groupe Biophysique du système immunitaire du Laboratoire de physiologie moléculaire, a relevé le défi technique d’étudier le mouvement du zinc intracellulaire.
Démonstration qu’une partie du transporteur est localisée dans les mitochondries par imagerie par microscopie superrésolution STED avec des cellules HEZ293 transfectées avec le transporteur de zinc ZnT9 (en vert). En magenta la protéine mitochondriale TOM 20 et en blanc la localisation aux mitochondries. Crédit : Rubén Vicente.
Le zinc, oligoélément essentiel à la santé humaine, est un messager important qui transfère à la fois les informations de l’extérieur vers l’intérieur des cellules et entre les différents compartiments cellulaires. Un manque de zinc provoque des troubles de la croissance, des troubles neurologiques et immunitaires, même si « sa régulation est encore peu étudiée en raison du manque d’outils moléculaires pour suivre le flux du zinc ».
Le laboratoire de Vicente a identifié que la variante observée provoque un nouvel équilibre du zinc au sein de la cellule, favorisant un changement dans le métabolisme. En altérant le réticulum endoplasmique et les mitochondries des cellules, cette variation entraîne un éventuel avantage métabolique pour faire face à un climat hostile. « Le phénotype observé nous amène à penser à une éventuelle adaptation au froid », affirme Vicente.
Le patrimoine génétique dénisovien pourrait affecter la santé mentale des populations européennes et asiatiques
Le transport du zinc est également impliqué dans le système nerveux l’excitabilité et joue un rôle dans l’équilibre mental et la santé des personnes.
L’équipe souligne que la variante trouvée dans ce transporteur de zinc, exprimé dans tous les tissus du corps, est associée à une plus grande prédisposition à souffrir de certaines maladies psychiatriques. Il s’agit notamment de l’anorexie mentale, du trouble d’hyperactivité, troubles du spectre autistiquetrouble bipolaire, dépression, trouble obsessionnel-compulsif et schizophrénie.
« À l’avenir, étendre cette étude à des modèles animaux pourrait faire la lumière sur cette prédisposition à souffrir de maladies mentales », note Vicente.
Le variant génétique a laissé des traces mondiales, sauf en Afrique
Bien que la variante se soit établie en Asie à la suite d’un métissage entre Dénisoviens et sapiens, il s’est également propagé aux populations européennes et amérindiennes. En fait, on le trouve dans des populations partout sur la planète, même si, dans le cas des populations africaines, il est beaucoup moins fréquent.
L’équipe souligne que c’est probablement l’adaptation génétique dénisovienne qui a la plus grande portée géographique découverte à ce jour. « Par exemple, une variante du EPAS1 gène hérité des Dénisoviens permet de s’adapter à la vie en altitude, mais on ne le retrouve que chez les Tibétains. Cependant, dans notre cas, l’impact s’étend à toutes les populations en dehors de l’Afrique », conclut Bosch.
