Une étude, dont les résultats intitulés «Epigenetic (re)programming of caste-specific behavior in the ant Camponotus floridanus» ont été publiés dans la revue Science, laisse penser qu'un facteur épigénétique, mis en lumière chez les fourmis charpentières de Floride, pourrait jouer un rôle également dans les comportements sociaux humains.

Notons tout d'abord qu'on peut distinguer, chez les femelles des colonies de fourmis charpentières de Floride, Camponotus floridanus, deux groupes de fourmis: d'une part, les soldates, grandes avec une tête grosse proportionnellement au corps et des mandibules, qui montent la garde et qui sont agressives, et, d'autre part, les ouvrières, petites, qui cherchent de la nourriture et s’occupent des larves.

Une étude précédente avait mis en lumière que la raison, qui fait que les ouvrières et les soldates qui possèdent les mêmes gènes ne fonctionnent pas de la même manière, est épigénétique: en fait, ces gènes sont exprimés de façons différentes de sorte que, chez les ouvrières, «les gènes liés au développement du cerveau et aux neurotransmetteurs sont davantage utilisés».

L'étude ici présentée vient de préciser cela en montrant que le facteur épigénétique en jeu est «la modification d’une protéine intervenant dans la lecture d’un gène, en l’occurrence une histone». Plus précisément, le gène en question est régulé par «l’ajout d’un groupe acétyle (l’acétylation) sur une histone»: en effet, cet ajout peut le rendre «plus exposé, donc plus accessible à sa transcription, c’est-à-dire, finalement, à son expression». Les enzymes qui font ce travail sont «les HAT (histones acétyltransférases), et l’opération inverse est déclenchée par les HDAC (histones désacétylases)».

La preuve en a été apportée en modifiant le comportement de fourmis grâce à deux de ces enzymes: ainsi, avec un inhibiteur de HDAC, injecté «dans le cerveau d’individus très jeunes» les soldates «se mettent à chercher de la nourriture» tandis que les ouvrières, traitées avec l'enzyme CBP, «un inhibiteur d’une HAT», ajouté dans leur nourriture, délaissent ces activités.

La découverte que le renforcement de «l’acétylation d’une histone au bon endroit» reprogramme «un comportement dépendant de la caste» est d’autant plus intéressant que l'enzyme CBP est présente chez les vertébrés, mammifères compris, «où elle intervient dans l’apprentissage et la mémorisation».

Il en découle que «ce facteur épigénétique pourrait, chez eux aussi, jouer un rôle dans les comportements sociaux», en particulier chez l’Homme où, par exemple, «une mutation de la CBP est impliquée dans le syndrome de Rubinstein-Taybi».

Une étude, dont les résultats intitulés «Systems genetics identifies a convergent gene network for cognition and neurodevelopmental disease» ont été publiés dans la revue Nature Neuroscience, a permis d'identifier pour la première fois deux groupes de gènes jouant un rôle important dans les fonctions cognitives comme la rapidité de compréhension et de raisonnement, la mémoire ou encore l'attention.

Ces deux réseaux de gènes, qui prennent part à l'intelligence humaine, désignés par M1 et M3, comprennent «respectivement un millier et 150 gènes. De plus, ils sont non seulement déterminants dans les performances cognitives, mais également (dans le cas où certaines mutations interviennent) lorsque apparaissent «des maladies telles que l'épilepsie, la schizophrénie ou l'autisme».

Pour parvenir à isoler ces réseaux de gènes, l'étude ici présentée «a examiné des échantillons de cerveau humain provenant de patients confiés aux mains de neurochirurgiens pour traiter leur épilepsie». L'analyse des milliers de gènes s'exprimant dans le cerveau a été recoupée avec «l'information génétique récoltée auprès de personnes en bonne santé s'étant prêtées à des tests de quotient intellectuel (QI) ainsi que chez des individus souffrant de troubles neurologiques comme des troubles du spectre autistique ou de déficience mentale».

Ces données, «soumises à une analyse informatique pointue permettant d'isoler les réseaux de gènes influençant les capacités cognitives» ont fait apparaître que certains des gènes, impliqués dans 'l'intelligence', l'étaient également «dans une capacité cognitive altérée ou détériorée en cas de mutation des dits gènes».

Il en résulte que, comme «les gènes mis en évidence partagent probablement un mécanisme de régulation commun», il devrait être ainsi possible de manipuler un ensemble de gènes liés à l'intelligence humaine afin de la modifier.

Une étude, dont les résultats intitulés «F-actin mechanics control spindle centring in the mouse zygote» ont été publiés dans la revue Nature communications, a permis de mettre en lumière chez la souris, en combinant biologie, physique et mathématiques, la mécanique de régulation qui détermine en un temps bref la géométrie et, par conséquent, la destinée (division symétrique ou asymétrique) de la cellule.

Rappelons tout d'abord que l'embryon au stade 1-cellule (aussi appelé zygote) «ressemble énormément à un ovule», car «c’est une cellule ronde, isolée, d’une taille proche de celle de l’ovule». Pourtant sa division est symétrique («elle donne lieu à la formation de deux cellules filles de taille identique») alors qu'elle est extrêmement asymétrique en taille au cours de la méiose chez l'ovule, ce qui permet «la formation principale d’un énorme ovule unique et l’expulsion de 'globules polaires' contenant le matériel génétique excédentaire.

Par ailleurs, «la géométrie de division d’une cellule est déterminée par la position du fuseau de microtubules, machinerie qui transporte et sépare les chromosomes». Mais, alors que «dans la plupart des cellules animales, les centrosomes organisent le réseau de microtubules, essentiel à la formation et au positionnement du fuseau de division», ovules et zygotes «sont dépourvus de centrosomes». Cependant, la position du fuseau de microtubules est «excentrée dans les ovules, centrée chez les zygotes».

Une étude précédente avait déjà montré «que le positionnement excentré du fuseau de division dans l’ovule dépend de la mécanique de réseaux d’actine». Pour sa part, l'étude ici présentée «montre que la localisation centrée du fuseau de division chez le zygote est due également à la mécanique de réseaux d’actine, mais régulée différemment» en trois étapes indispensables:

-«Le centrage grossier des pronoyaux mâles et femelles, nécessitant un réseau d’actine et la myosine-Vb»;

-«Le centrage fin du fuseau de division requérant une forte rigidité de l’ovocyte»;

-«Le maintien passif du fuseau au centre de la cellule».

Ainsi, «la mécanique de réseaux d’actine/myosine» permet «de passer d’une division asymétrique à une division symétrique, changement de géométrie requis pour la transition ovule-embryon».

Comme lors de la fécondation in vitro (FIV), «la température de conservation des ovocytes pourrait avoir un impact sur la qualité des réseaux d’actine, et par conséquent affecter la division, et donc la formation d’un zygote», une meilleure compréhension des caractéristiques physiques de l’ovule (fécondé ou non) et de son comportement durant sa division devrait apporter «de nouveaux éléments utiles pour la procréation médicalement assistée».

Une étude, dont les résultats intitulés «Origin of marine planktonic cyanobacteria» ont été publiés dans la revue Scientific Reports, a abouti à la conclusion que l’apparition des cyanobactéries planctoniques productrices d’oxygène pendant le Néoprotérozoïque (la troisième et dernière ère du Protérozoïque qui s’étend de 1.000 Ma à 542 Ma) a fortement contribué à l’explosion cambrienne.

Indiquons tout d'abord que si «la vie a découvert la photosynthèse il y a plus de 3 milliards d’années», au commencement elle devait être anoxygènique («c'est-à-dire qu'elle ne produisait pas de dioxygène») et que c'est seulement dans un second temps, «il y a environ 2,4 milliards d’années, au moment de la fameuse Grande Oxydation (Great Oxidation Event, ou GOE, en anglais)», qu'elle «devait produire de l’oxygène qui a commencé à être présent dans les océans (après avoir provoqué la précipitation du fer), puis dans l’atmosphère».

A la suite de ce premier bond, «la quantité d’oxygène atmosphérique est restée encore peu importante et stable jusqu’à il y a environ 800 millions d’années», puis elle s'est mis à croître relativement rapidement, en quelques centaines de millions d’années, «pour atteindre une valeur comparable à celle d’aujourd’hui» au cours d'un phénomène dénommé en anglais 'Neoproterozoic Oxygenation Event'.

C'est là qu'intervient l'étude ici présentée en mettant en lumière, grâce «aux outils modernes de la biologie moléculaire», que «c’est précisément de cette époque que daterait l’apparition des cyanobactéries planctoniques» qui «auraient évolué à partir d’ancêtres qui restaient confinés sur les fonds peu profonds des mers, des océans et peut-être même dans l’eau douce».

Ceci laisse donc penser que «cette révolution dans le monde des cyanobactéries», en permettant de produire bien plus d’oxygène par photosynthèse, a «préparé et rendu possible l’explosion cambrienne car l’oxygène permet une activité biologique plus importante».

Cependant, d'autres facteurs ont pu avoir également un impact significatif, comme par exemple la glaciation massive de la Terre boule de neige qui «aurait provoqué une extinction majeure et donc un goulot d'étranglement génétique» menant à une sélection de parentèles aboutissant aux multicellulaires.

Une étude, dont les résultats intitulés «Upper Palaeolithic genomes reveal deep roots of modern Eurasians» ont été publiés dans la revue Nature Communications, a permis de révéler, grâce à des analyses génétiques menées sur des hommes fossiles du Caucase (Georgie), qu’un nouveau groupe de chasseurs-cueilleurs du Caucase a contribué, au même titre que les trois autres clades humains (groupe d’organismes vivants ou éteints descendants d’un même ancêtre) déjà répertoriés, au patrimoine génétique des Européens modernes.

Pour le prouver, l'étude ici présentée a analysé l'ADN «des ossements d’un homme du site de Satsurblia, âgé de -13.300 ans (au paléolithique supérieur, 'l'ancien âge de la pierre') et d’un homme de la grotte de Kotias âgé de -9700 ans, (au mésolithique 'l'âge moyen de la pierre')» qu'elle a «comparé avec celui d’un homme préhistorique suisse de type Cro-Magnon de la grotte du Bichon, vieux de -13.700 ans, appartenant au groupe des chasseurs-cueilleurs de l’ouest».

Il en résulte le scénario historique suivant. Tout d'abord, un groupe des chasseurs cueilleurs de l’est a «divergé génétiquement il y a 45.000 ans d’avec un groupe de chasseurs cueilleurs partis vers l’ouest et auquel appartient le célèbre Cro-Magnon de Dordogne». Ensuite, «il y a 25.000 ans, la branche des chasseurs-cueilleurs de l’est a encore divergé, donnant peu à peu naissance à un groupe de premiers agriculteurs» et au groupe de chasseurs-cueilleurs du Caucase dont «la signature génétique très homogène» a été identifiée dans cette étude.

Il apparaît, en effet, que ces chasseurs-cueilleurs «sont restés longtemps isolés alors que l’âge glaciaire atteignait son pic entre -25.000 et -23.000 ans». Pour leur part, les «chasseurs-cueilleurs de l’ouest» (clade numéro 1), «dont la signature génétique a pu être repérée par plusieurs analyses ADN menées cette dernière décennie, s’établissent de l’Espagne à la Hongrie», tandis que les premiers agriculteurs du néolithique (clade numéro 2) «colonisent l’est, la méditerranée avec succès, la domestication des végétaux et des plantes contribuant à leurs succès démographique».

Ce succès a d'ailleurs pu faire croire, un temps, que tout Européens étaient «issus de ces fermiers néolithiques», car, vers-7500 ans, ils se sont déployé «largement, remplaçant même toutes les populations de chasseurs cueilleurs rencontrées au sud». Mais «une étude irlandaise de 2012 et une étude allemande de 2013» ont, cependant, montré qu'au nord, vers - 4000 ans, «ils mêlent leurs gènes avec ceux des derniers chasseurs cueilleurs de l’ouest».

Pour ce qui concerne le troisième clade, les Yamna, «des cavaliers nomades venus des steppes et probablement issus d’une lignée ancienne de chasseurs-cueilleurs partie vers l’est», il a déferlé depuis l’est, vers – 5000 ans. Une étude de juin 2015 a montré que «ces hommes de l’âge du bronze ancien, qui ont probablement diffusé les langues indo-européennes ont également largement contribué au pool génique des européens, se mêlant à toutes les cultures de fermiers qu’ils rencontraient localement».

Dans ce cadre, le clade numéro 4 des chasseurs-cueilleurs du Caucase, qui «a survécu à l’âge glaciaire», s’est probablement déployé «dès que les chapes de glace ont disparu et permis une plus grande circulation des hommes». Ainsi, selon les dernières analyses, ils ont «légué leurs gènes aux européens modernes» et, surtout, ils ont «largement contribué à fonder la tribu cavalière des Yamna». En outre, «ce petit groupe du Caucase a exporté ses gènes plus à l’est encore, jusqu’en Inde où il pourrait encore avoir de lointains descendants».