Les Andéens autochtones possèdent un « superpouvoir » digestif, peut-être lié aux pommes de terre

La pomme de terre, moteur d’une adaptation génétique unique

Bien avant de conquérir les assiettes du monde entier, la pomme de terre était le pilier nutritionnel des populations vivant dans les altitudes extrêmes de la cordillère des Andes. Les peuples autochtones de cette région ont été les tout premiers à domestiquer cette culture riche en amidon. Aujourd’hui, leurs descendants vivant au Pérou portent un héritage biologique exceptionnel : ils possèdent le plus grand nombre connu de gènes impliqués dans la digestion de l’amidon de toutes les populations de la planète.

Une étude récente, codirigée par des chercheurs de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) et de l’Université de Buffalo, vient d’éclairer les origines de cette spécificité. Les scientifiques ont découvert que la sélection naturelle a commencé à favoriser les autochtones andins dotés d’un nombre anormalement élevé de gènes de l’amylase salivaire, appelés AMY1, durant la période où les premières pommes de terre ont été cultivées dans les hauts plateaux andins. Ce processus s’est étalé sur une période allant d’il y a environ 6 000 à 10 000 ans.

Ces travaux inédits, dont les résultats ont été publiés dans la célèbre revue scientifique Nature Communications, révèlent les mécanismes intimes de notre métabolisme. Abigail Bigham, professeure associée d’anthropologie à l’UCLA, étudie spécifiquement les populations des Andes péruviennes et de l’Himalaya au Népal. Elle explique le fonctionnement de cette mutation : « Les personnes ayant un nombre élevé de copies d’AMY1 ont tendance à produire davantage de l’enzyme amylase dans leur salive et sont censées digérer l’amidon plus efficacement ».

Décoder les secrets de la salive andine

Pour mener à bien cette vaste enquête génétique, la professeure Bigham et son équipe d’anthropologues évolutionnistes se sont rendus sur le terrain. Ils ont collecté l’ADN de locuteurs quechuas des Andes péruviennes. Ces précieuses données ont ensuite été méticuleusement comparées à des bases de données génomiques mondiales, lesquelles contiennent des milliers d’échantillons d’ADN provenant de dizaines de populations humaines modernes.

Le choix de cette région du monde n’est pas le fruit du hasard pour les chercheurs. « Les Andes de haute altitude sont connues pour être une région riche pour comprendre l’adaptation évolutive humaine — par exemple, l’hypoxie, dans laquelle les tissus ne reçoivent pas assez d’oxygène », souligne Abigail Bigham. Ses travaux précédents, menés avec la co-auteure Kelsey Jorgensen, alors chercheuse postdoctorale à ses côtés, avaient déjà fourni des preuves d’une sélection dans la voie de digestion de l’amidon chez les peuples andins.

L’étude actuelle va encore plus loin dans la compréhension de nos liens avec l’environnement. « Cette nouvelle recherche souligne comment les Andes sont utiles pour comprendre l’adaptation évolutive humaine à d’autres pressions environnementales sélectives comme le régime alimentaire », ajoute la chercheuse. Omer Gokcumen, co-auteur correspondant et professeur de sciences biologiques à l’Université de Buffalo, abonde dans ce sens. Ses propres recherches antérieures avaient montré que la duplication initiale du gène AMY1 chez l’homme s’est produite il y a au moins 800 000 ans. Il précise que ces nouvelles découvertes démontrent clairement le rôle de la sélection naturelle dans les Andes après le début de la culture de la pomme de terre : « Les biologistes ont longtemps soupçonné que différents groupes d’humains ont développé des adaptations génétiques en réponse à leurs régimes alimentaires, mais il y a très peu de cas où les preuves sont aussi solides ».

Quand la sélection naturelle sculpte le génome humain

Les chercheurs expliquent que les ancêtres des autochtones andins portaient déjà des copies du gène AMY1 avant même de s’installer sur les hauts plateaux et de domestiquer la pomme de terre. La répartition n’était toutefois pas uniforme : certains individus possédaient moins de copies, d’autres en avaient davantage. Cependant, lorsque cette population a commencé à cultiver la pomme de terre de manière intensive, les membres du groupe possédant un nombre plus élevé de copies ont soudainement acquis un avantage évolutif déterminant.

Les données chiffrées de l’étude sont frappantes. À partir d’il y a environ 10 000 ans, les chercheurs ont découvert que les individus possédant approximativement dix copies ou plus bénéficiaient d’un avantage de survie ou de reproduction de 1,24 % par génération. Le professeur Omer Gokcumen utilise une métaphore artistique pour décrire ce lent phénomène d’adaptation : « L’évolution cisèle une sculpture, elle ne construit pas un bâtiment ».

Il détaille ensuite la mécanique implacable de cette sélection : « Ce n’est pas comme si les autochtones andins avaient acquis des copies supplémentaires d’AMY1 une fois qu’ils ont commencé à manger des pommes de terre. Au lieu de cela, ceux ayant un nombre de copies plus faible ont été éliminés de la population au fil du temps, peut-être parce qu’ils ont eu moins de descendants, et ceux ayant un nombre de copies plus élevé sont restés ». Le résultat de ce processus millénaire est spectaculaire. Aujourd’hui, les populations autochtones vivant au Pérou portent en moyenne dix copies d’AMY1. C’est environ deux à quatre copies de plus que n’importe laquelle des 83 populations examinées dans le cadre de cette étude.

Un mystère historique : génétique ou déclin démographique ?

L’ampleur de cette adaptation devient encore plus évidente lorsqu’on la compare à d’autres groupes. Les chercheurs ont constaté que les peuples autochtones du Pérou portaient en moyenne plus de copies d’AMY1 (dix copies) que les Mayas (six copies). Cette population autochtone du Mexique partage pourtant une histoire évolutive commune avec les Andins, mais elle ne possède aucune tradition historique de culture de la pomme de terre.

Bien que les scientifiques soupçonnaient fortement que le nombre supérieur de copies d’AMY1 chez les Andins soit directement lié à leur histoire agraire, un obstacle majeur se dressait devant eux. Ils devaient impérativement prendre en compte le déclin dramatique de la population autochtone des Amériques survenu à la suite des contacts avec les Européens au XVe siècle. Cette période tragique a engendré des maladies, des famines, des violences, des conflits, entraînant de facto une perte rapide et massive de la diversité génétique sur une période extrêmement courte.

Une question cruciale se posait alors aux chercheurs : était-il possible que ce goulet d’étranglement démographique soudain, plutôt que la lente sélection naturelle, ait éliminé de manière disproportionnée les individus dotés d’un nombre inférieur de copies d’AMY1 ? Démêler ces deux facteurs s’est avéré être un défi scientifique de taille. Finalement, c’est l’utilisation de technologies de séquençage d’ADN ultra-longues de pointe, combinées à de nouveaux ensembles de données comparatives, qui a permis à l’équipe de trancher. Ils ont pu démontrer de manière irréfutable que le nombre élevé de copies de ce gène avait augmenté en fréquence dans les Andes plusieurs milliers d’années avant même que les Européens n’apparaissent sur le continent.

Au-delà du régime paléo : le futur de l’évolution alimentaire

Selon Abigail Bigham, cette étude fondamentale ouvre la voie à des recherches beaucoup plus vastes concernant la vie des populations résidant à des altitudes extrêmes. Ces groupes humains doivent composer quotidiennement avec un accès limité aux denrées alimentaires, une exposition intense au froid et un rayonnement ultraviolet particulièrement fort. Leurs adaptations continuent de fasciner le monde scientifique.

Ces découvertes soulèvent des interrogations vertigineuses sur la manière dont les êtres humains continueront d’évoluer face aux offres alimentaires modernes. Aujourd’hui, l’accès à une multitude de régimes et à une cuisine mondialisée est devenu banal pour une grande partie de l’humanité. Abigail Bigham rappelle que l’adaptation génétique est un processus qui se poursuit. « Il existe des idées comme le régime paléo, qui est adapté à l’environnement paléolithique et dit que nous ne sommes pas faits pour manger des aliments qui arrivent après la domestication », observe-t-elle.

La scientifique propose cependant une autre lecture de notre biologie face à ces nouvelles données. « Mais je pense que cette recherche montre que les populations humaines ont réagi et évolué face aux conditions alimentaires changeantes au cours des 10 000 dernières années. Nos voies métaboliques ne sont pas simplement le produit de ce passé paléolithique », conclut-elle. Ce vaste projet de recherche a mobilisé une impressionnante coalition scientifique internationale, incluant des collaborateurs de l’Université du Kansas, de l’Université d’État de Pennsylvanie, de l’Université de Pennsylvanie, de l’Université de Porto Rico à Cayey, de l’Université de Syracuse, de l’Université Cayetano Heredia au Pérou et de l’Université Bilkent en Turquie.

Selon la source : phys.org