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Science Tribune - Article - Mai 1997

http://www.tribunes.com/tribune/art97/com.htm

Emergence des hominidés et maladies parasitaires



Claude Combes et Paul M. V. Martin

Laboratoire de Biologie Animale, UMR 5555 CNRS, Université de Perpignan, France
Centre Pasteur du Cameroun, Yaoundé, Cameroun
E-mail : combes@univ-perp.fr


Emergence de l'intelligence humaine

Les préhistoriens et les biologistes moléculaires font surgir, les premiers de nos fossiles, les seconds de notre génome, l'histoire de la lignée humaine, cette lignée aventureuse et triomphante qui mène des Primates arboricoles d'il y a 15 millions d'années jusqu'à nous. Même si ces spécialistes ne sont pas toujours d'accord entre eux, la réalité se révèle un peu plus chaque jour, et les ordinateurs commencent à retracer, à la fois dans le temps (les quelques millions d'années qui nous précèdent) et dans l'espace (les continents de notre planète) l'aventure complète de l'ultime incongruité de l'évolution biologique: l'émergence de l'intelligence humaine.

La dernière ligne droite de l'évolution a dessiné notre cerveau, et presque rien d'autre. Bien sûr, la taille corporelle, la forme précise des bras et des jambes, celle du bassin ou des épaules, les traits du visage, sont loin d'être identiques suivant que l'on s'adresse à Lucy, l'australopithèque, ou à nos contemporains. Mais la seule, la vraie, l'immense différence, réside dans les gènes qui ont commandé l'architecture du cerveau de ces deux primates que séparent seulement 3,5 millions d'années, ce qui est très peu à l'échelle évolutive.


Quel a été le moteur de cette évolution des hominidés?

Pas d'autre réponse scientifique que de faire appel aux pressions de sélection qui retiennent le meilleur dans la diversité que génèrent les incertitudes de l'ADN. Ces molécules complexes - qui portent les plans de construction de chaque organisme vivant - sont, chaque fois qu'une cellule se divise, recopiées, mais, tout comme dans les manuscrits indéfiniment recopiés par les moines du Moyen-Age, les copies comportent des erreurs. La différence est qu'ici, l'erreur peut améliorer le plan, c'est-à-dire donner à l'individu qui porte une erreur particulière un succès reproductif supérieur à la moyenne. Dès lors, les gènes des individus ainsi améliorés se répandent dans les populations (c'est la pression de sélection), et la vie progresse. Comme on le voit, mis à part l'ADN lui-même, Darwin avait tout dit, ou presque, en 1859.

Mais de quelles pressions de sélection s'agit-il quand il est question de la lignée des hominidés? Classiquement, on cite la lutte contre les animaux prédateurs (les grands carnivores, les ours, les loups) et la lutte entre les hommes eux-mêmes, pour la possession des proies, des habitats, des femmes. Une lutte marquée de millions de morts violentes, touchant parfois les meilleurs, mais plus souvent les moins habiles, ceux qui n'avaient pas su fabriquer le bon outil, ou ceux qui n'avaient pas su adopter la bonne stratégie individuelle ou sociale.


Les organismes parasites

Depuis plusieurs années maintenant, il apparait que des organismes vivants jusque là quelque peu négligés par les biologistes jouent un rôle important dans la biosphère. Il s'agit des organismes parasites, qu'il s'agisse des "microparasites" (virus, bactéries, protozoaires) ou des "macroparasites" (helminthes, arthropodes). Tout d'abord, les recherches ont démontré que les espèces de parasites sont très nombreuses (probablement aussi nombreuses que les espèces d'êtres libres) et qu'elles influencent à la fois l'évolution de leurs hôtes et le fonctionnement global des écosystèmes (1). Ensuite, on a pris conscience que, à l'aube du XXIème siècle, si les hommes ont pratiquement maîtrisé tous leurs prédateurs, ils payent un lourd tribut aux maladies parasitaires qui sont encore l'un des handicaps majeurs de l'humanité, ou du moins de l'humanité pauvre du Tiers-Monde. Les deux maladies les plus répandues sur notre planète, le paludisme et la bilharziose, affectent des centaines de millions d'humains et sont toutes deux causées par des parasites. Malgré cela, le rôle que les parasites peuvent avoir joué dans l'évolution des hommes reste un sujet peu abordé jusqu'à ce jour, d'une part à cause de sa difficulté, d'autre part à cause du cloisonnement des disciplines, préhistoriens et parasitologistes ayant beaucoup travaillé, mais presque toujours séparément.

Des progrès récents ont cependant été accomplis quant à l'origine des parasitoses humaines. De nombreux arguments, fondés notamment sur la parenté génétique (séquences de l'ADN) des agents pathogènes de l'homme avec ceux qui causent des maladies animales, permettent de penser que beaucoup des maladies parasitaires de l'homme ont été récemment empruntées au monde animal.


Un exemple : la bilharziose

Il n'existe pas chez les humains une bilharziose mais au moins 5 ou 6, qui sont causées par des parasites (les schistosomes) appartenant à plusieurs espèces distinctes. En Afrique par exemple, la bilharziose se présente sous trois formes : intestinale, uro-génitale, rectale. Ces noms rappellent l'emplacement des lésions causées par le passage à l'extérieur des oeufs des parasites. Or, il semble bien que les primates d'Afrique autres que l'homme n'ont pas de bilharziose qui leur soit propre; lorsqu'ils sont infestés, ce qui a été observé dans certains foyers, notamment au Kenya, la maladie paraît n'être que la maladie humaine passée localement chez des singes. Il est donc difficile d'imaginer que les bilharzioses de l'homme soient les "descendantes" de celles qui auraient existé chez nos ancêtres primates. D'ailleurs, le mode de vie de ces ancêtres lointains, dans les arbres, n'était guère favorable à ce type de maladie. C'est en effet au contact de l'eau que se fait la contamination des hommes : les larves des schistosomes, appelées cercaires, vivent uniquement en milieu aquatique et perforent la peau lors des baignades. C'est pourquoi la bilharziose est présente dans les pays tropicaux ou sub-tropicaux à fort développement de l'irrigation. L'examen des momies a montré qu'elle était déjà un fléau de l'Ancienne Egypte (2).

Il n'est donc pas exagéré de dire que l'homme est probablement victime des bilharzioses à cause des occasions qu'il s'est créé de toucher aux eaux naturelles et qui l'ont amené à rencontrer un parasite qui ne l'infestait pas jusqu'alors. Mais si cette hypothèse est exacte, où étaient les schistosomes auparavant ?


Comparaison des bilharzioses actuelles de l'homme et des animaux

Cet examen comparé apporte de précieux renseignements. Ainsi, la bilharziose intestinale humaine est très voisine d'une bilharziose des rongeurs, ce qu'attestent les caractères morphologiques, chimiques et biologiques des agents pathogènes. Parallèlement, les schistosomes qui causent les bilharzioses uro-génitale et rectale de l'homme rappellent très fortement plusieurs schistosomes du bétail domestique et sauvage. Il est donc très vraisemblable qu'au cours de son évolution, les ancêtres de l'homme moderne ont "emprunté" d'une part des parasites de rongeurs, d'autre part des parasites d'ongulés. Suite à ces "captures" (le mot est celui qu'utilisent les spécialistes), des divergences génétiques, au demeurant peu importantes, ont donné naissance aux espèces actuelles. Dans d'autres régions que l'Afrique, il peut arriver que le même schistosome continue à infecter à la fois les animaux et l'homme; c'est le cas en Asie du Sud-Est pour l'agent de la bilharziose artério-veineuse. Dans ce cas, pour des raisons qui restent à élucider, il n'est pas apparu une espèce particulière aux humains; l'une de ces raisons pourrait être que l'homme a peuplé l'Asie bien après l'Afrique; ou encore que la promiscuité entre l'homme et le buffle d'eau, liée aux conditions de la culture du riz, ont empêché en Asie qu'apparaissent (ou que se maintiennent) des espèces distinctes.

Les hypothèses qui précèdent ont été largement confirmées par les recherches utilisant les techniques de la biologie moléculaire (3) (4). Les comparaisons entre les génomes des agents pathogènes actuels de l'homme et des agents pathogènes d'animaux sauvages montrent que le paludisme (sous sa forme grave, dite à Plasmodium falciparum), les bilharzioses, l'onchocercose ou cécité des rivières, la maladie du sommeil, la maladie de Chagas sont, ou bien des maladies résultant de captures à partir de l'animal, ou bien des maladies que l'homme partage encore avec l'animal.


A quel moment les captures se sont-elles faites ?

Peut-être dès que l'homme a été en contact avec les stades infestants. Peut-être seulement plus tard, lorsque des mutants des parasites ont réussi à éviter les défenses immunitaires de l'homme et ont été ainsi positivement sélectionnés.

Dans un cas comme dans l'autre, le fait que l'apparition des Hominidés soit un phénomène récent à l'échelle évolutive implique que les captures sont jeunes, en termes d'évolution biologique. Or, dans beaucoup de cas, lorsqu'une maladie passe chez un nouvel hôte, elle se manifeste par un fort effet pathogène, une cause étant que les systèmes immunitaires du nouvel hôte ne sont pas préparés à le défendre.

L'exemple classique des trypanosomes d'Afrique illustre bien cette hypothèse. Les trypanosomes sont des organismes unicellulaires parasites. Certains d'entre eux vivent dans le sang des Mammifères et on peut constater que leur pouvoir pathogène chez les ongulés africains diffère fortement suivant l'origine de ces derniers : chez les ongulés sauvages (buffles, antilopes ...), les infections à trypanosomes sont courantes mais ne causent apparemment qu'une gêne limitée aux animaux porteurs; chez le bétail autochtone, qui a été importé en Afrique il y a plusieurs millénaires, la pathologie est plus marquée et même quelquefois mortelle, mais l'élevage de ces animaux est possible; enfin, chez les bovidés d'origine européenne que l'on tente parfois d'acclimater de nos jours, la mortalité est de 100%. Chez l'homme lui-même, les trypanosomes causent la maladie du sommeil et celle-ci est plus grave en Afrique Orientale qu'en Afrique Occidentale, cette différence étant probablement due à une acquisition de la maladie par l'homme à des époques distinctes (la maladie serait beaucoup plus récente à l'Est). On sait enfin, d'une manière plus générale, que les maladies parasitaires tropicales, même si elles sont graves pour l'habitant des régions d'endémie, le sont moins pour lui que pour l'européen. Celui-ci, pour lequel le parasite tropical est un "inconnu", est immunologiquement plus vulnérable.


L'évolution humaine a-t-elle influencé le parasitisme ?

La réponse est oui, et nous l'avons illustrée plus haut en décrivant le mode d'acquisition probable des schistosomes. En peuplant toute la planète, en faisant la conquête de nouveaux environnements, en consommant des nourritures variées, l'homme a rencontré de multiples stades infestants de parasites qui infectaient d'autres Vertébrés. Certes, il ne faudrait pas croire que toutes sortes de maladies animales sont ainsi devenues des maladies humaines. En fait, seul un faible pourcentage de parasites d'animaux ont réussi le passage chez l'homme, mais c'était assez pour causer les fléaux que nous connaissons aujourd'hui et dont certains, la bilharziose en est un exemple, s'étendent encore. Si la lignée humaine n'avait pas suivi l'expansion que l'on connaît (il est vrai que dans ce cas elle n'aurait pas été humaine !), la plupart des maladies parasitaires actuelles n'auraient pas existé. Le fardeau du parasitisme était peut-être le prix à payer pour l'émergence de l'intelligence.


Le parasitisme a-t-il influencé l'évolution humaine ?

Objectivement, il est presque impossible de répondre avec certitude à cette question, jamais abordée en profondeur à ce jour. Nous allons seulement développer ici les arguments auxquels nous croyons et qui vont dans le sens d'une réponse positive.

Certaines maladies infectieuses, surtout celles provoquées par les microparasites que sont les virus et les bactéries, ont décimé des populations entières, ne laissant derrière elles que pleurs et désolation. Ce fut très probablement le cas en Amérique du Sud où les maladies contagieuses apportées dès le XVIème siècle par les conquistadors furent responsables de plusieurs dizaines de millions de morts, contribuant ainsi à réduire la population probablement au dixième de sa taille initiale (5). Plus près de nous, à la fin du XVIIIème et au XIXème siècles, de terribles épidémies, le plus souvent d'étiologies connues (variole, coqueluche, typhoïde, grippe, tuberculose, dysenterie, etc), ont ravagé les îles de Polynésie dès l'arrivée des premiers navigateurs, au point de faire presque disparaître certaines populations, comme aux îles Marquise, par exemple (6). Contrairement aux populations africaines dont la biodiversité est extrême, les populations amérindiennes et polynésiennes ont été fondées par des groupes extrêmement réduits de migrants, les premiers ayant traversé le détroit de Béring, les seconds ayant résisté aux aléas d'une navigation de plusieurs milliers de kilomètres à travers le Pacifique Sud. Leur biodiversité était donc très réduite au moment de l'arrivée des premiers européens. Il est possible que cette faible biodiversité ait joué un rôle dans la violence des épidémies (5), mais il est très probable que l'absence d'immunité de ces populations, naïves vis-à-vis de germes pathogènes encore jamais rencontrés, est une des causes de la facilité avec laquelle ces virus ou ces bactéries ont provoqué des épidémies. Quoiqu'il en soit, l'effet fondateur originel a encore été considérablement renforcé par la disparition de 50 à 90% de la population, et la biodiversité, source et condition d'évolution, réduite d'autant.


Différence entre l'autochtone et le nouveau-venu

Nous soulignons plus haut que, dans les régions d'endémie, l'autochtone supportait nettement mieux les maladies parasitaires que l'immigrant provenant d'une zone hors-endémie. Il suffit, pour illustrer l'importance de cette différence entre l'autochtone et l'immigrant, de rapporter l'incroyable fait de guerre suivant (7). En 1895, l'expédition française à Madagascar a fait 5756 morts parmi les troupes françaises. Notez bien ce qui suit : 25 de ces soldats ont été tués au combat. Les autres 5731 ont été tués par le paludisme ! Il est d'ailleurs très vraisemblable que ce soit le paludisme qui ait protégé l'Afrique de la colonisation par les européens jusqu'à la découverte de la quinine au début du XIXème siècle.

Ce qui précède implique qu'au début, lorsque les hommes conquérant de nouveaux milieux ont été confrontés à des maladies "nouvelles", ils étaient tous équivalents à des immigrants. On peut dès lors se demander combien de millions de morts ont été nécessaires pour que soit acquise, certainement par étapes et certainement lentement, une résistance aux parasites suffisante pour que l'expansion humaine puisse commencer. Il a peut-être fallu que cette condition soit remplie pour que les populations humaines soient de dimensions assez importantes pour déclencher les premières migrations hors du berceau africain de l'humanité. Si cela était vrai, le parasitisme aurait été longtemps un frein puissant à l'évolution humaine et à l'éclosion des civilisations. Le Prix Nobel John C. Eccles (8) soulignait déjà en 1989 que l'évolution des hominidés a dépendu pendant longtemps d'une population minuscule en danger permanent d'extinction.


La conquête des zones tempérées par l'homme

On peut se demander si la conquête par l'homme des zones tempérées de la planète n'apporte pas un argument complémentaire à ce qui précède. Actuellement, bien qu'il existe des parasitoses dans les régions tempérées, il est clair qu'elles jouent dans la santé humaine un rôle bien moins important que dans les régions situées entre les tropiques. Si on dessine sur la carte du monde la distribution géographique actuelle des grandes parasitoses, on constate qu'elles se superposent en majorité dans les régions chaudes. D'ailleurs, si, comme on le pense, 90% des espèces vivantes se trouvent dans les régions tropicales, il serait logique que ces régions hébergent aussi (mais aucun chiffre n'est effectivement connu) 90% des espèces de parasites. Le fait que les régions tempérées du globe ont été affectées par de fortes glaciations à l'époque où les hommes s'y répandaient a pu représenter un obstacle supplémentaire au développement des parasitoses.

Il est donc possible que, en s'évadant des zones intertropicales, nos ancêtres aient vu diminuer le fardeau des maladies parasitaires. Ces dernières n'étaient pas absentes (le paludisme existait encore au siècle dernier en Europe) mais à coup sûr, moins nombreuses et touchant moins d'individus.


Connaissance des parasites par l'homme

Si le combat contre les prédateurs a pu être un des facteurs qui ont contribué à la sélection du cerveau performant des Hominidés, le combat contre les parasites n'a probablement pas joué ce rôle car leur nuisance n'a été paradoxalement perçue que bien plus tard : les pressions dues aux parasites ont pu avoir pour résultat la sélection de gènes codant des anti-corps, mais probablement pas des synapses dans notre cortex. La conscience même de l'existence des parasites comme agents pathogènes est très tardive; ce sont peut-être les égyptiens, d'après un papyrus de la XVIIIème dynastie, ou bien les chinois, d'après des manuscrits du VIIème siècle, qui ont par exemple réalisé les premiers que la bilharziose était due à la pénétration dans le corps d'êtres vivants étrangers. Et ce n'est qu'en 1870 que le chirurgien français Alphonse Laveran découvrait dans le sang le minuscule Plasmodium responsable du paludisme. Il y a donc très peu de temps que l'intelligence humaine contribue à la lutte contre les maladies parasitaires.

Peut-être cependant l'un des grands paliers de l'histoire des hominidés a-t-elle joué un rôle dans la régression de certaines parasitoses. On peut se demander en effet si la maîtrise du feu, il y a environ 400 000 ans, n'a pas allégé le fardeau du parasitisme puisque nombre de parasites sont transmis à l'homme par des stades infestants se trouvant dans la nourriture. C'est le cas par exemple de la trichine, de différentes douves hépatiques, intestinales ou pulmonaires, des tŠnias ou vers solitaires. La cuisson des aliments, si elle est suffisante, représente alors la meilleure protection contre de telles contaminations. S'il est clair que la cuisson ne pouvait faire disparaître totalement les parasitoses contractées avec les aliments, elle a pu limiter l'inflation de ces maladies et réduire les charges parasitaires individuelles. Sachant que la charge parasitaire, c'est-à-dire le nombre de parasites par hôte, constitue souvent le principal facteur de gravité de la maladie, la maîtrise du feu a pu avoir des conséquences que les préhistoriens n'ont pas soupçonné jusqu'ici.


La réalité de la pression de sélection due aux parasites

Mais avons-nous des exemples précis où une population de parasites a exercé sur une population humaine une pression de sélection telle que le résultat en devienne visible ? Dans le génome humain, connaît-on des gènes sélectionnés positivement par une pression parasitaire ? La réponse est probablement oui, et nous citerons deux exemples illustrant cette possibilité.

Le premier exemple est ce que l'on appelle le trait drépanocytaire. La drépanocytose est une maladie due à une malformation génétique de l'hémoglobine. Dans l'hémoglobine anormale (hémoglobine S), un acide aminé en remplace un autre (une valine remplace l'acide glutamique en position 6 de la chaîne protéique). Cela entraîne une anémie tandis que les globules rouges, normalement circulaires, ont une forme en lame de faux. Cette malformation est léthale à l'état homozygote (c'est-à-dire lorsque le gène S est présent à deux exemplaires), et son maintien dans des populations humaines à l'état hétérozygote (un seul exemplaire du gène S) est certainement le résultat d'un "avantage sélectif". Ceci a été suggéré par les distributions géographiques en grande partie superposables de la drépanocytose et du paludisme à Plasmodium falciparum. L'hémoglobine S, en conférant une certaine résistance (d'origine non immunitaire !) au paludisme à P. falciparum chez les individus hétérozygotes, aurait été sélectionnée parce qu'elle donne un avantage aux porteurs de la mutation (9).

Le deuxième exemple est d'actualité mais relève pour l'instant de la théorie: il s'agit d'une découverte encore récente sur la résistance possible de certains groupes humains à l'infection par le virus du SIDA. En assurant la surveillance médicale, depuis 1985, d'un groupe de plusieurs centaines de prostituées au Kenya, des chercheurs canadiens et kényans ont pu montrer qu'une fraction de cette population était réellement résistante à l'infection par le VIH, malgré un degré très élevé d'exposition au risque. Plusieurs hypothèses peuvent expliquer ce phénomène. La plus séduisante (10) est que cette population serait porteuse d'une mutation sur le gène d'une molécule de surface des globules blancs. Cette molécule (récepteur CCR-5 de la cytokine RANTES) permet la pénétration du virus dans les cellules. Si l'hypothèse était confirmée, cette mutation pourrait constituer, en l'absence de tout autre moyen de lutte et de prévention, un avantage sélectif pour les sous-populations de prostituées qui en seraient porteuses, et donc être sélectionnée. Soulignons bien, ici, l'aspect encore très théorique de cet exemple.

Nous savons que les populations humaines sont hétérogènes vis-à-vis d'autre maladies causées par des parasites : nous ne sommes pas égaux devant les maladies infectieuses. Ainsi, certains phénotypes de notre système HLA (notre "carte d'identité" génétique), par exemple, sont associées à une meilleure réponse à l'infection par Plasmodium falciparum. De même, des recherches récentes menées en Amérique du Sud dans un foyer de bilharziose intestinale ont montré que l'on pouvait conclure à l'existence d'un gène majeur contrôlant la susceptibilité à S. mansoni. Et l'on recherche activement chez l'homme des gènes de résistance/susceptibilité à la tuberculose, gènes déjà mis en évidence chez la souris. Il est possible que les progrès considérables réalisés dans la connaissance du génome humain permettent de mieux cerner la responsabilité de tel ou tel gène dans la susceptibilité ou la résistance à telle ou telle infection parasitaire; il sera alors plus aisé de vérifier, sur des populations exposées ou non à ces parasitoses, si celles-ci ont exercé une pression de sélection suffisante pour les avoir sélectionnés au cours de l'évolution.

Comme le montrent les réflexions qui précèdent, la métamorphose explosive de la lignée des hominidés, n'est pas allée sans une confrontation difficile avec le monde vivant déjà en place. Sans doute peut-on penser que les organismes parasites n'avaient pas leur place au paradis terrestre. Ils étaient malheureusement à l'affût dans la jungle environnante.



Références

1. Combes C. Interactions durables. Ecologie et Úvolution du parasitisme. Masson, Paris, 524 pp, 1995.

2. Contis G, David AR. The epidemiology of Bilharzia in Ancient Egypt: 5000 years of Schistosomiasis. Parasitology Today 12, 253-255, 1996.

3. Waters AP, Higgins DG, McCutchan TF. Plasmodium falciparum appears to have arisen as a result of lateral transfer between avian and human hosts. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 88, 3140-3144, 1991.

4. Després L, Imbert-Establet D, Combes C, Bonhomme F. Molecular evidence linking hominid evolution to recent radiation of schistosomes (Platyhelminthes: Trematoda). Molecular Phylogenetics and Evolution 1, 295-304, 1992 .

5. Black FL. Why did they die ? Science 258, 1739-1740, 1992.

6. Martin PMV, Combes C. Emerging infectious diseases and depopulation of French Polynesia in the 19th century. Emerging Infectious Diseases 2, 359-361, 1996.

7. Aubry P. L'expédition française de Madagascar de 1895. Un désastre sanitaire. Pourquoi ? Médecine et Armées ,: 745-752, 1979.

8. Eccles JC. Evolution of the brain : creation of the self. Routledge, 1989.

9. Allison AC. Protection apported by sickle-cell trait against subtertian malarial infection. British Medical Journal 1, 290-294, 1954.

10. Lowke KR, Nagelkerke JD, Kimani J, Simonsen JN, Anzala AO, Dwayo JJ, MacDonald KS, Plummer FA. Resistance to HIV-1 infection among persistently seronegative prostitutes in Nairobi, Kenya. Lancet 548, 1347-1351, 1996.


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