Accord génétique de la nature : plus d’enfants, moins d’années ?

Patrick Lesggie

 

Une étude complète confirme la théorie de l’antagonisme pléiotropique du vieillissement, montrant une corrélation génétique entre une reproduction élevée et une durée de vie plus courte. Cependant, elle souligne que les facteurs environnementaux ont un impact plus important sur la durée de vie moderne des humains et le comportement de reproduction.

De nouvelles recherches soutiennent la théorie selon laquelle les gènes favorisant une reproduction précoce peuvent accélérer le vieillissement, mais mettent l’accent sur le rôle dominant des facteurs environnementaux dans la détermination de la durée de vie et de la reproduction.

Une étude dirigée par l’Université du Michigan, basée sur un examen des informations génétiques et sanitaires de plus de 276 000 personnes, apporte un soutien solide à une théorie évolutive ancienne visant à expliquer le vieillissement et la sénescence.

Origines de la théorie

En 1957, le biologiste évolutionniste George Williams a proposé que les mutations génétiques contribuant au vieillissement pourraient être favorisées par la sélection naturelle si elles étaient avantageuses tôt dans la vie pour favoriser une reproduction précoce ou la production de plus de descendants. Williams était professeur adjoint à l’Université d’État du Michigan à l’époque.

L’idée de Williams, aujourd’hui connue sous le nom de théorie de l’antagonisme pléiotropique du vieillissement, reste l’explication évolutive prédominante de la sénescence, le processus de vieillissement. Bien que la théorie soit soutenue par des études de cas individuelles, des preuves génomiques claires ont fait défaut.

Des découvertes révolutionnaires

Dans la nouvelle étude, publiée le 8 décembre dans Science Advances, le biologiste évolutionniste de l’U-M, Jianzhi Zhang, et un collègue chinois ont testé l’hypothèse de Williams en utilisant des informations génétiques, de reproduction et des registres de décès provenant de 276 406 participants à la base de données britannique Biobank.

Ils ont constaté que la reproduction et la durée de vie étaient génétiquement fortement corrélées négativement, ce qui signifie que les mutations génétiques favorisant la reproduction ont tendance à raccourcir la durée de vie.

De plus, selon l’étude, les personnes portant des mutations les prédisposant à des taux de reproduction relativement élevés ont moins de chances de vivre jusqu’à 76 ans que celles portant des mutations les prédisposant à des taux de reproduction relativement faibles.

Gènes vs. Environnement

Cependant, les auteurs mettent en garde contre le fait que la reproduction et la durée de vie sont affectées à la fois par les gènes et l’environnement. Et par rapport aux facteurs environnementaux, y compris les effets de la contraception et de l’avortement sur la reproduction et les avancées médicales sur la durée de vie, les facteurs génétiques discutés dans l’étude jouent un rôle relativement mineur, selon les auteurs.

Implications de l’étude

« Ces résultats soutiennent fortement l’hypothèse de Williams selon laquelle le vieillissement découle d’un sous-produit de la sélection naturelle en faveur d’une reproduction plus précoce et plus abondante. La sélection naturelle se soucie peu de la durée de vie après l’achèvement de la reproduction, car notre forme physique est largement fixée à la fin de la reproduction », a déclaré Zhang, professeur collégial Marshall W. Nirenberg au Département d’écologie et de biologie évolutive de l’U-M.

La forme physique est un concept que les biologistes utilisent pour décrire dans quelle mesure les caractéristiques d’un organisme augmentent son nombre de descendants.

« Fait intéressant, nous avons constaté que lorsque vous contrôlez la quantité et le timing de la reproduction prédits génétiquement, avoir deux enfants correspond à la durée de vie la plus longue », a déclaré Zhang. « Avoir moins ou plus d’enfants réduit tous deux la durée de vie. » Ce résultat confirme les conclusions de plusieurs études précédentes.

Le co-auteur de Zhang dans l’article de Science Advances est Erping Long de l’Académie chinoise des sciences médicales et du Collège médical de l’Union de Pékin. Long était étudiant visiteur à l’U-M lorsque l’étude a commencé.

Comprendre la pléiotropie

En génétique, le concept de pléiotropie postule qu’une seule mutation peut influencer plusieurs traits. L’idée que la même mutation peut être à la fois bénéfique et nocive, en fonction de la situation, est appelée pléiotropie antagoniste et a été proposée par Williams pour expliquer l’origine du vieillissement dans un article intitulé « Pléiotropie, sélection naturelle et évolution de la sénescence ».

Pour un biologiste, la sénescence désigne spécifiquement un déclin progressif des fonctions corporelles se manifestant par un déclin des performances de reproduction et une augmentation du taux de décès avec l’âge.

La base de données de la Biobank du Royaume-Uni a permis à Zhang et Long d’évaluer la relation génétique entre la reproduction et la durée de vie à l’échelle du génome.

Les chercheurs ont examiné la fréquence de 583 variants génétiques associés à la reproduction dans la base de données et ont constaté que plusieurs des variants associés à une reproduction plus élevée sont devenus plus courants au cours des dernières décennies, malgré leurs associations simultanées avec une durée de vie plus courte. L’augmentation de la fréquence des variants est vraisemblablement le résultat de la sélection naturelle en faveur d’une reproduction plus élevée.

« L’hypothèse de la pléiotropie antagoniste prédit que la plupart des mutations qui augmentent la reproduction mais réduisent la durée de vie ont des avantages sélectifs plus importants que des inconvénients, et sont donc favorisées sélectivement », a déclaré Zhang.

Cependant, l’espérance de vie humaine, le taux de natalité et le comportement de reproduction ont tous radicalement changé au cours des dernières décennies. En particulier, plus de la moitié des humains vivent dans des régions du monde où les taux de natalité ont diminué, avec une augmentation des cas de contraception, d’avortement et de troubles de la reproduction, selon la nouvelle étude.

À l’inverse, l’espérance de vie humaine à la naissance a augmenté régulièrement de 46,5 ans en 1950 à 72,8 ans en 2019.

« Ces tendances sont principalement dues à des changements environnementaux importants, notamment des changements de mode de vie et de technologies, et vont à l’encontre des changements causés par la sélection naturelle des variants génétiques identifiés dans cette étude », a déclaré Zhang. « Ce contraste indique que, par rapport aux facteurs environnementaux, les facteurs génétiques jouent un rôle mineur dans les changements phénotypiques humains étudiés ici.

Référence : « Preuves du rôle de la sélection des allèles reproductivement avantageux dans le vieillissement humain » par Erping Long et Jianzhi Zhang, 8 décembre 2023, Science Advances.
DOI : 10.1126/sciadv.adh4990

Le financement de l’étude a été fourni par les Instituts nationaux de la santé des États-Unis, la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine et le Fonds d’innovation de l’Académie chinoise des sciences médicales.

Laisser un commentaire