Académie Européenne Interdisciplinaire des Sciences
Nice-Côte d’Azur

Débat: Sélection naturelle et domestication 
                                                     (débat AEIS Nice du 20 novembre 2008)
crossa.raynaud@wanadoo.fr

Crossa-Raynaud : Darwin a imaginé le concept de la sélection naturelle à partir d’observations mais sans en connaître le moteur. Celui-ci était pourtant à sa portée puisqu’on a retrouvé dans sa bibliothèque l’article broché de Mendel non coupé et qu’il n’avait donc pas lu …
Les premiers organismes pluricellulaires nous sont probablement à jamais inabordables mais, issus sans doute de « colonies » de monocellulaires, ils possédaient certainement un génome réduit, sans commune mesure avec ceux des êtres supérieurs actuels.
Si on comprend l’évolution à partir d’un ancêtre commun, comment explique-t-on l’élaboration de gènes codant des facultés nouvelles ?

Cuzin : il existe un nombre important de gènes orthologues (codant pour des domaines protéiques à fonctions définies) chez des pluricellulaires primitifs simples comme le Trichoplax adherens. La question non résolue est de connaître la fonction réelle de ces protéines du Trichoplax cité précédemment, qui peut être différente de celle que nous connaissons dans nos propres cellules.
On peut penser à la notion de « bricolage » définie par François Jacob, l’évolution ayant créé des fonctions nouvelles à partir d’éléments, de mécanismes ancestraux différents.
La présence de gènes codant pour des modules de protéines impliqués dans la transmission de signaux, la reproduction sexuée, etc. suggère que ces fonctions étaient déjà présentes dans l’ancêtre commun le plus ancien, à jamais inconnu. Certains pensent que ces fonctions pouvaient en fait être présentes avant même le premier organisme pluricellulaire et que ce sont elles qui auraient précisément permis la constitution d’organismes dans lesquels des cellules spécialisées doivent communiquer entre elles.

Crossa-Raynaud : des gènes nouveaux n’ont-ils pas pu être transférés d’une espèce à l’autre, à l’image de la résistance à des antibiotiques passant d’une bactérie à une autre ?

Cuzin : le transfert naturel de gènes, dit « transfert horizontal », est sans doute possible chez les pluricellulaires, particulièrement via des virus vecteurs, mais il paraît rare, sinon très rare.

Dars : l’ADN existe-t-il encore dans des fossiles très anciens ?

Cuzin : non. L’ADN est une molécule fragile qui ne se conserve pas indéfiniment. Le million d’années semble aujourd’hui une limite. En revanche, on peut identifier dans les génomes actuels des séquences anciennes qui ont subi des modifications et qui finalement pourraient être sélectionnées. Ces séquences mutées, modulées, peuvent être reproduites et pourraient devenir un jour fonctionnelles. On en trouve des traces dans les séquences actuelles.
En plus, dans nos cellules, la partie fonctionnelle de notre génome n’est qu’une petite fraction de l’ensemble. Il y a aussi des séquences muettes qui peuvent être une réserve pour l’évolution.
Il peut arriver par exemple que des séquences d’ARN modifié, normalement destinées à fabriquer des protéines, soient réintégrées dans le génome sous une forme non fonctionnelle.

Papo : peut-on récupérer l’ADN des espèces disparues ?

Cuzin : cela est possible. On dispose actuellement de 50 % du génome du mammouth laineux. Mais encore une fois, les séquences fonctionnelles ne sont qu’une petite partie de l’ensemble.

Crossa-Raynaud : quand on dit que le mammouth ne diffère de l’éléphant que par 6 % des gènes, cela en fait tout de même beaucoup.

Cuzin : oui. De même quand on dit que l’homme et le chimpanzé ne diffèrent que de 2 %. Cela fait tout de même beaucoup, d’autant plus que chacune des séquences peut coder pour plusieurs protéines. Une séquence n’est pas égale à un gène, mais du fait des possibilités de lecture actuellement connues, on sait que chaque séquence peut coder pour toute une série de protéines et constituer fonctionnellement une série de gènes.
Il faudrait donc pouvoir comparer non pas le génome de l’homme et du singe, mais l’ensemble des messages et ceux-ci peuvent diverger de plus de 2 %.
Pour les espèces disparues depuis peu et congelées (mammouth), on a imaginé un procédé de reproduction comparable à celui utilisé pour le clonage de la brebis Dolly avec, comme mère porteuse, une éléphante, dans la mesure où on pourrait retrouver des cellules dont l’ADN soit intact.

Crossa-Raynaud : le fait que s’accumulent dans le génome des séquences muettes, ne peut-il expliquer que certains individus puissent être résistants à des maladies nouvelles comme le SIDA auxquelles l’espèce n’a jamais été confrontée dans le passé ?

Cuzin : dans le cas de virus en général, comme le SIDA, ceux-ci utilisent, pour se multiplier, des éléments cellulaires (protéines) fonctionnels qui lui permettent de s’accrocher et de pénétrer dans la cellule. On peut avoir une mutation d’une de ces protéines qui empêchent le virus de pénétrer. La résistance à un virus, comme à une bactérie, ne dépend pas de l’exposition au virus mais de l’existence d’une mutation qui se produit avec un certain taux. Il y a donc parmi nous un certain nombre d’individus qui ont subi une mutation qui fait qu’ils sont protégés contre le SIDA. C’est donc un processus de sélection naturelle. C’est ainsi que les singes d’Afrique sont résistants au SIDA alors que ceux des Indes y sont sensibles.

Aubouin : l’augmentation de taille de certaines espèces est un avantage pour se défendre mais un inconvénient pour se nourrir. Ceci peut expliquer la disparition des espèces de très grande taille : dinosaures, mammouths, etc.

Cuzin : c’est vrai aussi pour les insectes dont la taille est soumise à des contraintes très fortes car ils n’ont pas de squelette intérieur. Leur support squelettique de surface, croît comme le carré de la taille, alors que le poids à supporter croît comme le cube.

Papo : la sélection naturelle de Darwin qui met en avant l’évolution des espèces s’oppose à celle des créationnistes américains ou musulmans qui fleurit encore de nos jours avec virulence.

Cuzin : Darwin, qui était au départ croyant, est lui-même passé par une sorte de crise à mesure qu’il développait sa propre théorie.

Aubouin : les créationnistes qui pensent que la terre a été créée par Dieu en 7 jours, ont du mal à défendre leur point de vue. En revanche, ceux qui prônent un « intelligent design » sont beaucoup plus difficiles à contredire car il suffit de remplacer le mot de hasard, dans le livre de Monod : « Le hasard et la nécessité » par Dieu.

Crossa-Raynaud : comment se fait l’adaptation à un milieu changeant ?

Cuzin : de nombreuses solutions. Une solution élémentaire et un principe général est l’ « adaptation enzymatique » (Jacob et Monod) : le colibacille de cet exemple classique doit jusqu’au sevrage utiliser le lactose, ce sucre n’est pas utilisable en l’absence de l’hydrolase (β-galactosidase) et d’autres protéines. Après sevrage, le sucre présent dans le colon est le glucose, directement utilisable. La synthèse continue de β-galactosidase représenterait alors une contrainte défavorable dans la sélection. Solution : l’ensemble des protéines nécessaires n’est synthétisé qu’en présence du sucre substrat.
Un mode différent d’adaptation est « l’effet rhéostat », proposé plus récemment (et dont notre laboratoire à l’Université de Nice Sophia Antipolis a récemment étendu l’application). A chaque génération, le niveau d’expression (transcription) d’un certain nombre de gènes-clés est déterminé pour chaque individu, avec dans la descendance, à une génération donnée, des niveaux d’expression différents, à la manière du réglage d’un rhéostat individu par individu, et non d’un interrupteur (« oui-non »). Ainsi, si le milieu est variable, une partie de la descendance sera assurée d’une physiologie optimale pour ce milieu (pour beaucoup d’espèces, le nombre de descendants à chaque génération n’est pas un facteur limitant).
On va entendre beaucoup de choses sur Darwin cette année. Cela a déjà commencé, dont certaines qui paraissent un peu curieuses comme cet article : « Darwin, Marx et Freud, les trois géants qui ont fait le monde actuel ». Or Darwin, en scientifique, a toujours refusé d’entrer dans le domaine de la philosophie.

Aubouin : Darwin était autant géologue que biologiste et il a fait des observations extraordinaires en Amérique du Sud, à l’occasion de la croisière du Beagle. En paléontologie, notamment en Patagonie, où il découvrit des formes fossiles qui furent pour lui une première cause de réflexion. En géophysique, sur les conséquences du tremblement de terre de Valdivia, au Chili méridional : par la répartition des destructions il montra que le séisme avait son origine au large, dans l’océan Pacifique (dans ce que nous appellerions aujourd’hui la zone de subduction pacifique). Il fut en ceci un précurseur remarquable.
Le passage de Darwin en Amérique du Sud a laissé un souvenir profond : plusieurs localités ont été appelées « Darwin » ; j’ai eu l’occasion de loger dans l’une d’entre elles.

Crossa-Raynaud : des gènes peuvent donc se conserver sans servir. Certaines mutations responsables de maladies génétiques ne peuvent donc apparaître chez les enfants que si elles sont par hasard présentes chez les deux parents.

Cuzin : effectivement, elles viennent en général de la rencontre de deux parents porteurs sains mais, dans ce cas, le plus souvent, le développement fœtal est très fortement perturbé. Il peut y avoir aussi le cas de la création d’un état homozygote par une mutation identique chez un individu hétérozygote pour la maladie. On en a un exemple précis dans le cas d’un cancer, le rétinoblastome.

Crossa-Raynaud : un gène peut donc présenter une certaine fragilité en un point induisant la même mutation avec une certaine fréquence.

Aubouin : y a-t-il aussi un darwinisme chez les insectes sociaux ?

Cuzin : dans ce cas, il existe des gènes qui permettent la communication et notamment des relations de supériorité dans des groupes d’animaux (le mâle dominant). Il y a aussi la communication par le chant. Une mutation peut modifier le chant et avoir ainsi toute une série de conséquences sur le comportement du groupe. L’hérédité culturelle est un autre domaine qui n’est pas forcément génétique. Il ne faut pas considérer la sélection naturelle comme un pur problème de survie. Cela peut être beaucoup plus compliqué. Par exemple, pour un oiseau, la capacité de construire un nid plus élaboré est un avantage quant à la reproduction.

Beaud : en disant cela, vous introduisez une certaine finalité dans la nature. Or je ne pense pas qu’il y en ait.

Cuzin : non, aucun scientifique ne pense en termes de finalité. C’est précisément la grandeur de la théorie darwinienne d’avoir éliminé toute finalité : variation et sélection naturelle suffisent.

Coullet : on ne peut pas dire qu’une pierre tombe parce qu’elle a une finalité de vouloir être au centre du monde.

Beaud : tout est philosophique finalement. Nous regardons la nature avec nos yeux, avec la structure de notre conscience et de notre intelligence.

Papo : il me semble qu’il y a des sélections naturelles qui sont plus rapides que d’autres à entrer dans un processus reproductif.

Crossa-Raynaud : dans l’histoire de la Terre, il y a eu effectivement des moments d’incroyable diversité qui ont suivi les phases d’extinction, pas exemple la faune des schistes de Burgess du Cambrien.

Aubouin : à la fin du Précambrien, vers -600 millions d’années, sont apparues des faunes très diversifiées, dont certaines par la suite n’ont pas eu de descendance qu’elles n’annonçaient pas. Telles sont les faunes d’Edicara, en Australie. Ce qui pose le problème des « erreurs » d’aiguillage dans l’évolution, et des processus de sélection.
Une autre question est celle des faunes rencontrées dans les fosses océaniques, à plusieurs milliers de mètres de profondeur, loin de toute lumière, et qui ont évolué pour leur propre compte, bien qu’elles correspondent à des groupes connus dans des biotopes plus « ordinaires ».

Cuzin : la faune des dorsales océaniques n’est pas forcément la conservation de formes primitives mais en effet, seulement des adaptations à un milieu très particulier.

Aubouin : ces faunes les plus visibles appartiennent à des groupes connus par ailleurs en surface. Dans doute ont-elles été « capturées », puis entraînées vers les profondeurs à mesure de l’expansion océanique, et se sont-elles converties à la dépendance d’une nourriture à partir des complexes bactériens vivant de la décomposition des sulfures rejetés par les « fumeurs noirs » des zones d’expansion océanique. Mais on en trouve aussi au niveau des zones de subduction ; j’ai pu en observer moi-même par 6 000 mètres de profondeur.
Il reste que ces faunes se sont maintenues dans ces conditions extrêmes de sélection et ont continué d’y évoluer.
Ce qui pose une autre question, celle des complexes bactériens des grandes profondeurs, loin de toute énergie solaire devant leur vue, à leur capacité chimiosynthétique à partir des sulfures. Or, les plus anciennes formes primitives de vie se rencontrent dans des formations de faciès de grande profondeur. Et si la vie était née dans les profondeurs océaniques, loin du soleil et de son énergie ; et y avait stagné pendant près de 2 milliards d’années (environ), avant l’explosion de la fin du Précambrien il y a 600 millions d’années (environ), qui voit la vie atteindre la surface océanique et y rencontrer les conditions de vie offertes par la lumière solaire ; avant de conquérir les continents il y a « seulement » 400 millions d’années ?
Quels furent les processus de sélection au cours de ces « temps obscurs » qui préparèrent la vie avant qu’elle n’explose sous la caresse du soleil.

Cuzin : certainement, la faculté d’adaptation de la vie à des conditions extrêmes est prodigieuse. On connaît des bactéries vivant dans des sources d’eau bouillante.
Pour répondre à notre confrère Papo, l’hérédité chromosomique reste le noyau dur mais il est de plus en plus évident qu’il en est d’autres.
Il existe ainsi des maladies familiales qui apparaissent avec une fréquence supérieure à celle prévue par la génétique des populations. Il existe ainsi le cas des familles très isolées du nord de la Suède qui vivaient uniquement de ressources agricoles. En examinant les registres tenus de ces populations, on a observé une corrélation tout-à-fait inattendue entre le décès par certaines maladies, notamment le diabète, et l’alimentation du grand-père paternel.

Papo : je croyais que l’hérédité chromosomique mettait beaucoup plus de temps à évoluer alors que l’autre était plus rapide.

Cuzin : nous pouvons maintenant considérer une forme d’hérédité impliquant des éléments de contrôle de l’expression du génome et pas une modification de celui-ci. C’est ce que nous avons appelé hérédité épigénétique d’un système de contrôle de type rhéostat. C’est une forme d’hérédité qui ne dépasse pas quelques générations mais qui peut préfigurer une hérédité plus solide. Ceci permettrait par exemple d’expliquer bien des cas de maladies familiales.

Darcourt : la sélection naturelle c’est donc plus d’aptitude ou de vulnérabilité.

Cuzin : pour chacun de nous, le souhait c’est de vivre le plus longtemps possible alors que dans la nature, le but c’est de se reproduire. Un individu peut mourir très jeune s’il a déjà assuré sa descendance.

Papo : ce qui est particulier, c’est l’adaptation d’espèces concurrentes dans un même milieu.

Cuzin : Darwin décrit, dans son livre, -lecture à conseiller car très aisée et souvent remarquablement moderne-  toute une série d’expériences de ce type.

Papo : on observe cela d’une manière très actuelle lorsque l’homme intervient massivement pour perturber un équilibre existant entre des espèces.

La domestication.
L’homme primitif, à l’origine chasseur et cueilleur, a instinctivement utilisé, lorsqu’il est devenu sédentaire, une méthode identique à celle de la sélection naturelle, en l’utilisant à son profit. Ceci s’est fait très progressivement mais on s’accorde à penser que l’agriculture a commencé vers le 10ème millénaire avant l’époque actuelle, essentiellement pour nous dans « le Croissant fertile », la Mésopotamie.
Cette domestication du vivant s’est exercée parmi les espèces sauvages sur des effectifs limités de plantes et d’animaux domesticables. La plupart des espèces animales et végétales sauvages se sont révélées impropres à la domestication : la production alimentaire s’est donc fondée sur un nombre réduit d’espèces de bétail et de culture.
Ces espèces que l’homme a multipliées pour ses besoins se sont peu à peu transformées. L’homme y a sélectionné des caractères, le plus souvent récessifs, qui n’avaient pas été retenus par la nature mais qu’elle avait cependant conservés ainsi qu’il a été dit.
L’ouvrage de Darwin qui date de 1859 a connu un très grand succès. Plusieurs milliers d’exemplaires ont été vendus en quelques années. Dans sa filiation, un botaniste genevois, Alphonse de Candolle, fait paraître en 1883 « L’origine des plantes cultivées » où il montre que toutes les plantes que nous cultivons ont pour origine des plantes sauvages encore présentes. C’est aussi le cas des animaux d’élevage. Par la suite, un botaniste russe Vavilov (1887-1943 qui fut victime du lyssenkisme) montre que ces espèces sauvages ne sont pas uniformément réparties sur la terre mais concentrées en certaines zones, les centres d’origine, dont celle du Croissant fertile (céréales notamment) et aussi en Amérique du Sud (maïs, pomme de terre, etc.) dans le sud-est asiatique et la Chine (fruits).
La sélection génétique par l’homme des plantes sauvages, dite aussi sélection massale ou en masse, a été très progressive comme la mise au point de leur multiplication et surtout de leur protection. Ces espèces végétales protégées, que nous connaissons, adaptées à nos besoins, sont désormais incapables de prospérer dans le milieu sauvage. On en trouve pratiquement jamais poussant spontanément dans le milieu naturel, sauf en bordure des champs. Pour les animaux d’élevage, on observe en revanche un retour progressif à l’état sauvage si on les laisse divaguer longtemps (chevaux en Amérique du Nord, bovins en Aubrac par exemple (Blanchet) où certains individus refusent désormais de quitter leur montagne.
Il y a un parallélisme entre la sélection naturelle et la sélection humaine. Comment l’expliquer ?

Darcourt : la nature élimine les individus mal adaptés alors que l’homme protège ceux qui lui conviennent. Il a donc d’autres critères que la nature. Il protège ce qui peut lui être utile ou qui a un sens pour lui et il cherche les moyens efficaces.

Aubouin : la sélection humaine est effectivement en dehors de la naturelle, de sorte que tout ce qu’il crée est provisoire et disparaît s’il ne s’en occupe plus, comme les champs et restanques abandonnés dans notre région. Ce que nous faisons n’est pas durable.

Crossa-Raynaud : Jared Diamond a montré récemment que la quantité disponible d’espèces domesticables a eu une influence majeure sur la civilisation car elle a facilité la sédentarisation. La zone du Moyen Orient, notamment la Mésopotamie et les montagnes dans sa zone nord est riche d’espèces domesticables selon Vavilov.
A l’époque, le Tibre et l’Euphrate, avec leurs eaux douces, ont facilité l’agriculture et la création de réseaux d’irrigation. Le climat, ainsi que l’a montré Nicole Petit-Maire pour le Sahara, n’était alors pas aussi aride que maintenant.
Toutes les conditions se sont donc trouvées réunies pour que s’installe une civilisation qui fut très en avance sur celle de l’Europe d’alors.
On retrouve un phénomène semblable en Chine vers la même époque et plus tard en Amérique du Sud alors que la rareté des espèces domesticables maintenait d’autres hommes au stade de chasseurs-cueilleurs comme en Amérique du Nord, en Australie, en Nouvelle Guinée, en Afrique, etc.
Les Mésopotamiens ont inventé l’agriculture, l’irrigation, l’élevage, la ville, l’Etat, l’écriture alphabétique, alors que nous en étions bien loin.
La civilisation mésopotamienne s’est effondrée avec l’aridification du climat parallèle à celle du Sahara et la salinisation des sols, mais elle a été relayée par la Grèce, Rome et l’Europe où elle a continué de se développer grâce à des conditions climatiques favorables et plus robustes permettant de résister à l’augmentation des populations. Ceci ne présuppose pas une quelconque supériorité intellectuelle d’une communauté humaine sur une autre restée à un stade plus primitif.

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