Une mutation génétique survenue il y a plus de 600 000 ans chez un ancêtre commun aux humains, aux Néandertaliens et aux Dénisoviens a profondément modifié notre système immunitaire, nous rendant à la fois plus résistants et plus vulnérables face à certaines maladies infectieuses. Cette évolution, liée à un changement dans la composition des sucres présents à la surface de nos cellules, pourrait expliquer pourquoi nous sommes touchés par des affections qui épargnent la plupart des autres mammifères.
Des chercheurs de l’Université de Californie à San Diego (UCSD) ont étudié les mécanismes par lesquels des agents pathogènes tels que les bactéries responsables de la fièvre typhoïde, du choléra, de la coqueluche ou encore de la rougeole parviennent à infecter nos cellules. Ils ont découvert que ces micro-organismes ciblent des molécules de sucre appelées acides sialiques, présentes en abondance à la surface des cellules humaines.
Contrairement aux singes et à la plupart des mammifères, les humains produisent principalement un type d’acide sialique, l’acide N-acétylneuraminique (Neu5Ac). Une mutation du gène CMAH, survenue il y a des centaines de milliers d’années, a rendu impossible la production d’un autre acide sialique, l’acide N-glycolylneuraminique (Neu5Gc). Selon les scientifiques, cette modification aurait initialement constitué une défense contre le paludisme, en empêchant les parasites de se fixer aux globules rouges.
« Nous apprenons maintenant que nous disposons d’une ancienne structure complète de la surface des cellules humaines », explique Pascal Gagneux, biologiste évolutionniste à l’UCSD. Cependant, cette adaptation a eu un revers : le Neu5Ac est devenu une cible privilégiée pour de nombreux autres agents pathogènes.
L’équipe de recherche a analysé l’ADN de gènes immunitaires provenant de Néandertaliens, de Dénisoviens et de plus de 1 000 humains modernes, ainsi que celui de chimpanzés, de bonobos, de gorilles et d’orangs-outans. Ils ont constaté une évolution significative d’une famille de protéines, les Siglecs, présentes à la surface des cellules immunitaires. Ces protéines agissent comme des sentinelles, détectant les acides sialiques et déclenchant une réponse immunitaire en cas d’intrusion.
« Les Siglecs vérifient les acides sialiques pour voir s’ils sont des composants courants du corps ou des envahisseurs extraterrestres », précise Naazneen Khan, biologiste évolutionniste à l’Université du Kentucky et première auteure de l’étude. Les chercheurs ont identifié des variations fonctionnelles dans huit des 13 gènes Siglec humains, suggérant une forte pression sélective pour adapter ces protéines à la présence accrue de Neu5Ac.
Cette course aux armements biologique se déroule au niveau du glycocalyx, une couche de sucre recouvrant la membrane cellulaire. Les acides sialiques se situent à l’extrémité de chaînes de sucre complexes. Selon Ajit Varki, physicien et scientifique à l’UCSD, les coronavirus, par exemple, utilisent les acides sialiques comme point d’ancrage initial avant de se lier aux cellules via le récepteur ACE2.
« Pensez-y comme à une première poignée de main ou à la présentation nécessaire avant qu’une date puisse être exigée », illustre-t-il. Les recherches suggèrent que le SARS-CoV-2, responsable de la COVID-19, s’attache également aux acides sialiques avant de pénétrer dans les cellules humaines.
Les scientifiques émettent également l’hypothèse que ce changement dans la composition des acides sialiques pourrait avoir joué un rôle dans la séparation des populations humaines primitives. Une incompatibilité immunitaire entre individus exprimant différents types d’acides sialiques aurait pu créer une barrière reproductive, contribuant à l’émergence d’espèces distinctes au sein du genre Homo.
« Cela donne une perspective humaine sur la façon de continuer à changer pour suivre le rythme », conclut Christine Szymanski, microbiologiste à l’Université de Géorgie, qui n’a pas participé à cette étude. La rivalité entre les humains et les micro-organismes est un processus continu, où chaque adaptation de l’un entraîne une réponse de l’autre.
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