Anatomie : comment les humains ont perdu leur queue

Avez-vous déjà regardé l'arrière de votre corps et demandé où se trouve votre queue ?

Cela ressemble à une blague ou au genre de question qu'un enfant poserait innocemment. Mais pour les scientifiques, c'est une affaire sérieuse.

Après tout, si les humains sont si semblables aux singes sur le plan biologique, pourquoi ont-ils une queue et pas nous ?

"C'est en fait un bon point", reconnaît Bo Xia, étudiant diplômé en biologie des cellules souches à la Grossman School of Medicine de l'université de New York.

Les queues peuvent avoir de multiples avantages dans le monde animal.

Depuis leur apparition dans les premiers êtres vivants, il y a plus de 500 millions d'années, ils ont assumé de nombreux rôles.

Chez les poissons, il facilite la propulsion dans l'eau. Chez les oiseaux, en vol. Et chez les mammifères, en équilibre.

Elle peut aussi être une arme de défense, comme chez les scorpions. Ou un signe d'avertissement, comme pour les serpents à sonnettes.

Chez les primates, la queue est adaptée à une variété d'environnements. Les singes hurleurs américains, par exemple, ont une longue queue préhensile qui aide l'animal à saisir ou à tenir des objets dans les arbres.

Mais les hominidés, la famille des primates qui comprend les humains et les grands singes comme les orangs-outans, les chimpanzés et les gorilles, en sont dépourvus.

Le pourquoi et le comment sont des questions qui intriguent les scientifiques depuis des décennies.

La réponse semble résider dans une mutation génétique récemment découverte qui a affecté les gènes qui ont façonné la queue des hominines il y a environ 25 millions d'années.

De plus, la mutation survit au fil du temps et se transmet de génération en génération, modifiant la locomotion des hominines, ce qui pourrait être lié au fait que les humains marchent sur deux jambes.

"Tout cela semble être lié les uns aux autres et s'est produit à peu près au même moment de l'évolution. Mais nous ne connaissions pas la génétique à l'œuvre dans ce processus de développement et, bien sûr, dans l'évolution", ajoute Xia.

"Comme vous pouvez l'imaginer, c'est l'un des points les plus cruciaux de l'évolution, ce qui fait de nous des êtres humains.

Et pour tester cela, Xia applique la même mutation chez les souris.

Il a observé que les souris avaient des queues de formes différentes. Certaines avaient des queues plus courtes, tandis que pour d'autres, elles ne poussaient pas du tout.

Une énigme avec une queue et des jambes

Charles Darwin l'avait déjà dit. L'Homo sapiens sapiens (ou, en d'autres termes, l'espèce humaine actuelle) était apparenté aux singes à queue.

Le naturaliste anglais a publié 'L'origine de l'homme' en 1871, un livre dans lequel il explique que la théorie de l'évolution est tout à fait applicable à l'espèce humaine.

Une véritable révélation pour l'époque. Après tout, les humains ont toujours marqué la distance entre le monde animal et la société moderne : nous vivons dans des maisons, notre fourrure est différente et nous utilisons notre cerveau pour résoudre des dilemmes complexes.

Darwin avait déjà bouleversé les fondements de la science de l'époque avec la publication de 'L'origine des espèces'. Son explication de l'origine de l'humanité fut une révolution, car jusqu'alors la plupart des scientifiques occidentaux partageaient l'idée que Dieu avait conçu toutes les créatures de la planète.

Cependant, les humains et les chimpanzés, avec lesquels nous avons des ancêtres communs, partagent plus de 98 % de notre ADN.

Même les premiers hominidés apparus il y a environ 20 millions d'années n'avaient pas de queue.

Ainsi, si la queue est liée à l'évolution des singes et des humains et a influencé la locomotion et la démarche, la question se pose de savoir qui est venu en premier, la queue ou les jambes ?

"C'est comme la question de l'œuf et de la poule", dit Xia. "Et comme vous pouvez l'imaginer, ce n'est pas une question facile à répondre.

En bref, il est pratiquement impossible de savoir exactement quels sont les événements initiaux qui ont amené nos ancêtres à se tenir sur deux jambes et si cela était lié au fait qu'ils n'avaient pas de queue.

Ou l'inverse, si nous n'avons pas de queue parce que nous marchons debout et qu'il est plus facile de s'équilibrer sur nos jambes.

"Il nous faudrait une machine à remonter le temps pour savoir tout cela. Nous pourrions remonter le temps, observer et analyser les événements initiaux. Mais comme nous n'en avons pas, je pourrais vous dire que nous ne savons pas, et ce serait la fin de la discussion. Alors quelqu'un pourrait demander pourquoi nous parlons de tout ça."

"La vraie réponse est que ces deux processus sont toujours discutés ensemble ou interfèrent l'un avec l'autre."

En d'autres termes, nous ne pouvons pas parler de l'évolution humaine sans faire référence à la queue ou à la locomotion bipède, indépendamment de ce qui est arrivé en premier.

La réponse se trouve dans la génétique

Depuis qu'elle s'est blessée au coccyx lors d'un trajet en Uber, il y a deux ans, Xia n'a cessé de tourner dans tous les sens le sujet des queues et des humains.

Le coccyx est la dernière pièce de la colonne vertébrale composée de quatre vertèbres soudées et représente le vestige de ce qui était une queue il y a des millions d'années.

Si vous regardez des images d'embryons humains, vous pouvez voir une queue, qui est absorbée par l'embryon après quelques semaines pour former la colonne vertébrale.

Ce coccyx, qui soutient les fesses, est situé à l'endroit même où les autres animaux ont une queue.

"Nous soulevons toutes ces questions parce que les humains s'intéressent à la science et que nous nous tournons vers elle pour trouver des réponses. Et dans le domaine scientifique, nous avons, au cours des 100 dernières années, réalisé de grandes avancées en matière de génétique", déclare Itai Yanai, chercheur et directeur de l'Institut de médecine computationnelle de l'université de New York.

"Il faut vraiment connaître de nombreux concepts sur le développement, l'épissage alternatif, la génomique comparative. Et Bo a montré que si vous comprenez ces concepts, vous pouvez examiner le génome, lui donner un sens et voir ce qu'il contient."

La mutation identifiée par Xia consiste en 300 lettres génétiques au milieu d'un gène connu sous le nom de TBXT, une portion d'ADN qui est pratiquement la même chez les humains et les singes.

Pour tester le lien entre cette mutation et la queue, Xia modifie génétiquement des souris avec la même mutation.

Eurêka ! Xia et ses collègues observent que la queue des souris ne pousse pas comme elle le ferait normalement.

Mais cette découverte est la première d'une longue série qui permettra peut-être de comprendre le rôle des mutations chez nos ancêtres. Les scientifiques affirment qu'il existe plus de 30 gènes impliqués dans la formation de la queue chez les animaux, et les chercheurs de New York ne parlent que d'un seul.

Comme le dit Xia, tous les humains ont des os de la queue qui sont très similaires les uns aux autres, mais dans le cas des souris de l'expérience, les queues étaient de tailles différentes ou totalement absentes.

La conclusion de Xia est qu'il y a eu une série de mutations, et non une seule, qui ont affecté différents gènes chez les hominines il y a 25 millions d'années et ont modifié notre évolution.

"Il s'agit peut-être d'une mutation cruciale, mais nous ne pensons pas qu'elle soit la seule responsable", précise-t-il.

Survivre aux mutations

Les scientifiques savent déjà comment l'ancêtre de l'homme a perdu sa queue il y a des millions d'années.

Mais les véritables raisons pour lesquelles cette mutation a survécu au fil du temps ne sont toujours pas claires.

Et pour Xia et Yanai, c'est une question qui n'aura pas de réponse, du moins pour l'instant.

"Les mutations se produisent tout le temps", explique Yanai.

Certaines mutations peuvent être positives et d'autres négatives, en fonction de l'environnement, comme le souligne Xia.

Normalement, si une mutation est négative, elle peut être nuisible à l'hôte, le rendant malade ou le faisant mourir. Par conséquent, cette mutation ne survit pas au fil du temps.

Mais si une mutation apporte des avantages, elle est alors absorbée par les individus les plus adaptatifs, ce qui fait qu'elle se transmet de génération en génération.

Ce que Xia veut dire, c'est que la perte de la queue a pu apporter aux hominidés des avantages évolutifs importants qui expliquent sa durée dans le temps.

Peut-être pas l'équilibre dans les arbres, mais une meilleure locomotion bipède, ou l'utilisation de nos mains pour manipuler des objets.

Cela ne veut pas dire que la perte de la queue ne nous a apporté que des bonnes choses.

Xia et son équipe ont observé que les souris participant à l'expérience présentaient des malformations de la colonne vertébrale très similaires aux anomalies du tube neural qui affectent un nouveau-né humain sur mille.

Ces malformations sont liées au spina bifida, qui se produit lorsque la colonne vertébrale du fœtus ne se ferme pas complètement, ce qui entraîne des lésions nerveuses et une éventuelle paralysie.

"Je ne dirais donc pas que les mutations sont bonnes ou mauvaises. C'est quelque chose qui arrive comme ça", dit Xia.

"Je pense que c'est très important", dit-il. "Il suffit de regarder le génome. Et c'est pourquoi j'espère qu'il s'agira d'une contribution durable."

Pour sa part, M. Yanai indique que ces travaux pourraient contribuer à la compréhension par le génome d'autres cas d'événements survenus dans notre passé biologique.

"Je pense que cela nous apprend à utiliser nos programmes informatiques d'une manière différente. Nous avons le génome depuis des années. Ce que Bo a trouvé aurait pu être trouvé il y a des années", dit-il. "Je pense donc que la communauté scientifique sera inspirée par ce travail".

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