Le patrimoine génétique des Dénisoviens pourrait laisser des traces sur notre santé mentale

Les Néandertaliens et les Dénisoviens sont les plus proches parents évolutifs de nous, les humains anatomiquement modernes.

Les humains anatomiquement modernes ont quitté l’Afrique il y a environ 60 000 ans. En Asie, ils ont coïncidé avec les Dénisoviens, et de cette rencontre sont éventuellement nés des affrontements et des collaborations, mais aussi divers croisements. En fait, aujourd’hui encore, l’homme moderne conserve dans son génome des variantes génétiques d’origine dénisovienne, qui témoignent de ces premières approches.

Aujourd’hui, une équipe dirigée par l’Institut de biologie évolutive (IBE), un centre commun du Conseil supérieur de la recherche scientifique (CSIC) d’Espagne et de l’Université Pompeu Fabra (UPF) de Barcelone, ainsi que par le Département de médecine et Sciences de la Vie (MELIS) ​​​​de l’UPF, a identifié l’une des traces les plus répandues du patrimoine génétique des Dénisoviens éteints chez l’homme moderne. Les équipes dirigées par Elena Bosch, chercheuse principale à l’IBE, et Rubén Vicente, chercheur principal à MELIS, ont découvert que cette adaptation génétique pourrait aider les populations ancestrales de sapiens à s’adapter au froid.

La variante observée, impliquée dans la régulation du zinc et jouant un rôle dans le métabolisme cellulaire, pourrait également prédisposer l’homme moderne à souffrir de troubles psychiatriques tels que la dépression ou la schizophrénie.

La manière dont l’adaptation a façonné la diversité génétique actuelle des populations humaines est une question d’un grand intérêt en génétique évolutionniste.

Suite à cette question, l’équipe d’Elena Bosch a identifié une variante adaptative parmi les populations humaines actuelles dans une région de notre génome qui présente une grande similitude avec le génome d’une population ancestrale et disparue : les Dénisoviens.

“Grâce à l’analyse génomique, nous avons identifié que la variante génétique observée provenait de notre croisement avec des humains archaïques dans le passé, peut-être les Dénisoviens”, commente Ana Roca-Umbert, co-auteur de l’étude. L’équipe a pu exclure que l’héritage soit néandertalien, étant donné que ces populations ne présentent pas cette mutation.

“Apparemment, le changement a été bénéfique et a représenté un avantage sélectif pour les humains. En conséquence, cette variation du gène SLC30A9 a été sélectionnée et a atteint les populations actuelles”, ajoute Jorge Garcia-Calleja, co-auteur de l’étude.

Le Laboratoire de génétique évolutive des populations, dirigé par Bosch, a voulu découvrir quels changements cette variation génétique d’origine dénisovienne provoque au niveau cellulaire. “Nous avons découvert que cette mutation avait sûrement des implications sur le transport du zinc au sein de la cellule, puis nous avons contacté l’équipe de Vicente”, explique Elena Bosch, chercheuse principale à l’IBE et co-auteur de l’étude.

La régulation du zinc : clé de l’adaptation au froid

“Elena m’a contacté parce que son équipe avait observé un changement dans un acide aminé dans un transporteur de zinc, ce qui était très différent entre les populations africaines et asiatiques actuelles. À partir de là, nous avons commencé à poser des questions et à chercher des réponses”, explique Rubén Vincent. Son équipe, du groupe Biophysique du système immunitaire du Laboratoire de physiologie moléculaire, a relevé le défi technique d’étudier le mouvement du zinc intracellulaire.

Le zinc, oligoélément essentiel à la santé humaine, est un messager important qui transfère les informations de l’extérieur vers l’intérieur des cellules et entre les différents compartiments cellulaires. Sa carence provoque des altérations de croissance, neurologiques et immunitaires, même si « sa régulation est encore peu étudiée en raison du manque d’outils moléculaires pour suivre le flux de zinc ».

Le laboratoire de Vicente a identifié que la variante observée provoque un nouvel équilibre du zinc au sein de la cellule, favorisant un changement dans le métabolisme. En altérant le réticulum endoplasmique et les mitochondries des cellules, cette variation entraîne un éventuel avantage métabolique pour faire face à un climat hostile. “Le phénotype observé nous fait penser à une possible adaptation au froid”, commente Vicente.

L’héritage génétique de Denisovan pourrait affecter la santé mentale des populations européennes et asiatiques

Le transport du zinc est également impliqué dans l’excitabilité du système nerveux et joue un rôle dans l’équilibre et la santé mentale des personnes.

L’équipe souligne que la variante trouvée dans ce transporteur de zinc, exprimé dans tous les tissus du corps, est associée à une plus grande prédisposition à souffrir de certaines maladies psychiatriques. Ceux-ci incluent l’anorexie mentale, le trouble d’hyperactivité, le trouble du spectre autistique, le trouble bipolaire, la dépression, le trouble obsessionnel-compulsif et la schizophrénie.

“Dans le futur, étendre cette étude à des modèles animaux pourrait faire la lumière sur cette prédisposition à souffrir de maladies mentales”, explique Vicente.

Démonstration de la localisation du transporteur de zinc ZnT9, codé par le gène SLC30A9, dans les mitochondries. Image super-résolution par microscopie STED de cellules HEZ293 transfectées avec le transporteur de zinc ZnT9 (en vert). La protéine mitochondriale TOM 20 est représentée en magenta et la localisation dans les mitochondries est représentée en blanc. (Image : Ruben Vicente)

Le variant génétique a laissé des traces mondiales, sauf en Afrique

Bien que la variante ait été établie en Asie à la suite de croisements entre Dénisoviens et Sapiens, elle s’est également répandue en Europe et dans les populations amérindiennes. En fait, on le trouve dans des populations partout sur la planète, même si, dans le cas des populations africaines, il est beaucoup moins courant.

L’équipe souligne qu’il s’agit probablement de l’adaptation génétique dénisovienne ayant la plus grande portée géographique découverte jusqu’à présent. “Par exemple, une variante du gène EPAS1 hérité des Dénisoviens permet une adaptation à la vie en altitude, mais on ne la retrouve que chez les Tibétains. Cependant, dans notre cas, l’impact s’étend à toutes les populations en dehors de l’Afrique”, conclut Bosch.

L’étude s’intitule « Adaptation génétique humaine liée à l’homéostasie cellulaire du zinc ». Et cela a été publié dans la revue académique PLoS Genetics. (Source : UPF)