mercredi 27 février 2008

Voir les pensées dans le cerveau ?

Revenons un peu à la neuroimagerie
...suite à la conférence de Gazzaniga (cf bio-review précédente) et
...juste avant la semaine du Cerveau : 10 au 16 mars cf détails ici

Depuis quelques années on assiste à une explosion de découvertes produites par des méthodes d'imagerie cérébrale avec l'IRM et l'IRMf, ... à l'intersection de la biologie, de la psychologie, avec des apports de la physique et des applications en médecine... contenter tout ce monde va être difficile, et cet article est rédigé d'abord pour des biologistes.

Qu'est-ce que l'IRM ?

En gros, disons que l'IRM exploite le fait que les protons de certains atomes peuvent avoir leur spin (... une sorte de magnétisme sorry les copains physiciens...) alignés - dans un champ magnétique très très puissant - par des ondes radio de la bonne fréquence d'excitation. Pour chaque type d'orbitale électronique et donc de molécules on peut trouver la fréquence d'excitation. Très souvent c'est l'hydrogène : les lipides en contiennent beaucoup les sucres et le protides aussi. Au moment où on interrompt ces ondes radio, les électrons reprennent leur orientation aléatoire (on parle de relaxation) et cela produit un très petit signal radio (RF) qui est détecté et permet de savoir combien on avait de ces électrons dans cette orbitale particulière-là (donc de cette molécule-là), dans la zone excitée par les ondes radio.
Figure 1 : Le "scanner" IRM a la forme d'une sorte de tunnel dans lequel on introduit l'organe à étudier. Source http://www.actinnovation.com

On place donc le sujet dans une sorte de tunnel qui produit le champ magnétique très fort, on excite une toute petite zone (un voxel = volume pixel) et on "écoute" la relaxation sous forme de signal RF qui nous informe sur combien il y avait de la molécule excitée. Ensuite on excite la zone juste à côté et on répète l'opération ; on balaie (scanne) successivement les voxels de tout le volume à étudier. Un programme informatique traduit ensuite ces signaux successifs en une image 3-d du volume étudié.

L'IRM classique
Cette forme d'IRM est celle que nous subissons assez fréquemment de nos jours : elle a permis d'étudier les tissus mous. (Les rayons X révèlent bien les mais ne distinguent pas bien les tissus mous.)
Fig2 : un scan par IRM classique de l'encéphale. On peut la voir comme une succession d'images animées

Voir le cerveau en action : l'IRMf ?
Un IRM classique prend une mesure statique de l'état des tissus. Pour voir la dynamique et l'activité par exemple d'un cerveau, on a recours à différentes techniques (CT, TEP, etc cf McGill). Mais celle qui a (r)ouvert à l'exploration de nombreuses questions de recherche et fait le plus souvent les titres est l'IRM fonctionelle (IRMf ou en anglais fMRI).
Son principe : lorsqu'une aire cérébrale est plus active, on a des changements dans les flux de sang et d'oxygène qu'on peut détecter par IRMf : p. ex. si on fait parler quelqu'un, les aires du langage vont être plus actives et on pourra visualiser cette différence d'activité par IRMf.
On d'atteint des résolutions spatiales de l'ordre du millimètre cube et temporelles de l'ordre la seconde. Et on progresse encore.

L'activité des aires cérébrales mesurée par l'IRMf BOLD
"Actuellement, la technique d'IRMf la plus utilisée détecte les variations d'oxygénation et de flux sanguins liés à l'activité neuronale, et a été appelée BOLD (Blood Oxygenation Level Dependent)." (source : SERVAL)
Elle est une variante d'IRM qui exploite
a) une variation magnétique de l'hémoglobine selon son état d'oxygénation et
b) les variations de flux sanguin dans les aires du cerveau lorsqu'elles sont plus actives.

Des variations magnétiques de l'hémoglobine selon l'oxygénation ?
Selon si elle est chargée en O2 elle les atomes de Fer qu'elle contient ont un comportement magnétique différent. La déoxy-hémoglobine dévie le champ magnétique (paramagnétique) alors que l'hémoglobine chargée en O2 (l'oxy-hémoglobine, donc) n'a aucun effet magnétique (diamagnétique).


Figure 3 les propriétés magnétiques de l'hémoglobine varient avec le champ magnétique
img (source : SERVAL)

Des variations de flux sanguin dans les aires du cerveau lorsqu'elles sont plus actives.
Quand une aire est plus active, on a -c'est paradoxal- une moindre baisse d'oxygène dans les capillaires en aval.
En effet les changements dans la cellule produisent "une dilatation locale des vaisseaux. Il s'ensuit une augmentation secondaire du flux sanguin et du volume sanguin, dont le délai varie entre 0,1 s et 4 s et atteint son maximum en 8 à 10 s."

Figure 4 : L'activation d'une aire produit une dilatation et finalement une hémoglobine moins appauvrie en O2. img. (source : http://theses.univ-lyon2.fr )
"Lors de l'activation cérébrale, cette augmentation importante du flux sanguin local surcompense l'augmentation modérée de la consommation d'oxygène. La résultante de ces deux phénomènes est une hyperoxygénation sanguine paradoxale sur le versant veineux des capillaires en aval de la région activée." (source : SERVAL)

De nouvelles méthodes bientôt ?

Dans un article de juillet 2007 dans La Recherche, Le Bihan, D. (2007) fait une bonne synthèse des techniques actuelles et en développement (intranet1.jpg, intranet2.jpg) . L'IRM de diffusion IRMd semble très prometteuse. A suivre...


Pour comprendre il faut connaître les limites de l'IRMf
Pour interpréter correctement ces données il faut avoir compris les techniques qui les ont produites. Et en particulier en connaître les limites.
Comme les images produites par l'IRMf ont une grande puissance d'évocation, savoir les lire est particulièrement important. Gazzaniga avait insisté sur ce point là.


Fig 7 : Un exemple d'image très évocatrice
tiré d'un article sur les bases neurales de la morale humaine Sans interprétation ces images pourraient suggérer qu'on connaîtrait les "aires du bonheur", de la tristesse etc Si on lit l'ensemble de l'article il en est tout autrement. (source Moll, J. et Al. 200 intranet.pdf).

Comprendre c'est mettre en perspective...
D'après Wiggins & McTighe, (2000), comprendre ce n'est pas seulement avoir des connaissances, mais beaucoup plus, et notamment savoir les mettre en perspective...

Si il semble bien que "le couplage entre activité neuronale, métabolisme et débit sanguin soit vérifié soit vérifié dans la plupart des cas" (Le Bihan, D., 2007), les images issues de cette technique doivent être regardées d'un oeil critique.
"La méthode BOLD, basée sur des modifications de perfusion secondaires à l'activation neuronale, est une méthode indirecte. La réponse hémodynamique est retardée de quelques secondes par rapport à l'activité neuronale qui est de l'ordre de la centaine de millisecondes. La résolution temporelle de l'IRMf, bien que supérieure à celle de toutes les autres techniques d'imagerie fonctionnelle, est donc intrinsèquement limitée.
Les changements de signal peuvent être extrêmement faibles, et une absence de rehaussement local du signal n'implique pas une absence d'activation." (source : SERVAL)

Quelques limites

a) Fondamentalement le lien entre l'activité neuronale et la fonction testée doit être évalué à chaque fois. Bien souvent ce lien est pertinent, mais pas forcément : on a affaire à une corrélation, la causalité doit être vérifiée.
Par exemple, si par la pensée on fait un IRMf d'une école ou une université on va mesurer une grande activité toutes les 45 minutes durant 10-15 minutes. Il ne faudrait pas forcément en déduire que l'essentiel de l'activité scolaire se produit à ces moments-là.

b) on a un retard entre l'activité neuronale et la mesure. Souvent on le compense en décalant dans le temps les signaux mesurés pour les rapporter aux stimulus. C'est déjà une forme d'interprétation et les images doivent être lues avec cette modification en tête.

c) on mesure des différences d'activité et comme ces signaux sont très faibles on fait souvent une moyenne des mesures sur plusieurs personnes ou dans la durée. Il y a "le bruit " physiologique ", lié aux pulsations cardiaques et du LCR, aux mouvements respiratoires, et à l'activité cérébrale de "repos". Différentes stratégies peuvent être tentées pour minimiser ces sources de bruit, qui ne peuvent cependant pas être supprimées, et risquent de masquer une activation." (source : SERVAL). Là aussi les images produites reflètent une certaine interprétation des données.

d) On mesure un certain volume dans lequel de très nombreux neurones peuvent avoir des fonctions différentes.

e) La tête ne doit pas bouger. Tout déplacement peut fausser les mesures ou "flouter " les images. Ca limite les expériences.

f) La mesure se passe dans une sorte de gros tunnel bruyant qui limite les mouvements et exclut toute présence d'objets métalliques. Cela place le sujet dans un environnement très particulier qui pourrait bien influencer le phénomène mental observé. On peut tenter de compenser ces effets.

Un article de Nature met en garde comme Gazzaniga l'avait fait contre la puissance émotionnelle des images IRMf Ethicists urge caution over emotive power of brain scans | Intranet.pdf
Un article de Blond, Olivier (2001) L'imagerie cérébrale à coeur ouvert La Recherche janvier 2001 |intranet.pdf


Prudents mais ...ne pas jeter le bébé avec l'eau du bain !
Cela ne veut pas dire que toutes les études IRMf sont farfelues ou inutilisables, mais qu'il faut -ici comme ailleurs- prendre du recul par rapport aux images, les déconstruire, les comparer à d'autres, les mettre en perspective pour en comprendre la portée.

On voit bien que la science progresse, et que par conséquent que ce qu'on pourra dire demain sera différent de ce qu'on peut dire aujourd'hui. On sait bien qu'en sciences il n'y a pas vraiment de "vérité" définitive et que les connaissances scientifiques sont des hypothèses courantes.
Le corollaire est qu'il faut lire de nombreux travaux avant de porter un jugement, et se méfier de ceux qui un peu naïvement citent "une étude sérieuse qui montre bien que ..."

Un exemple intéressant : l'empathie étudiée par IRMf
Cet exemple montre à la fois la puissance d'investigation de l'IRMf ( étudier l'empathie) et le risque d'une analyse simpliste.
Une étude récente de Tania Singer, et al. (2004) sur des femmes et leur partenaire a montré qu'une partie des aires activées lors de la douleur sont aussi activées lorsqu'on voit un proche subir la même douleur (sur la main) .

Résumée en une image cela pourrait donner ça :
Figure 8 On voit bien pour la douleur une activation près du sommet du cerveau et un autre au milieu du flanc. Et pour la spectatrice de la douleur on voit seulement une activation similaire mais moins intense au milieu de ce même flanc.(source : T. Singer)

Pour comprendre cette image, il faut connaître les aires sensorielles qui sont celles près du sommet, activées seulement en cas de douleur, et les aires impliquées dans le traitement affectif de la douleur qui sont aussi activées : il s'agit probablement de l'ACC et l'insula... mais comment peut-on le voir dans cette image-là ?

Homonculus sensitif de l'aire somesthésique primaire
Fig 9 les aires sensorielles (bleu) : l'activation de la zone correspondante à la main est en effet vers le sommet du cerveau ()(sourcehttp://www.cours-pharmacie.com/physiologie/systeme-nerveux.html)


Fig 10 . Une image tirée de l'article de Singer : On y voit en jaune - orange les zones qui s'activent dans les 2 cas (lors d'une douleur comme en voyant un proche subir la douleur). L'ACC et l'insula sont les principales aires qui ont une activité accrue dans les 2 cas (Si je comprends bien : ACC = Cortex Cingulaire Antérieur, une partie du Gyrus cingulare (Cf Purves) qui est connue pour participer à la gestion affective , notamment de la douleur ; Insula cf Purves )

Pour aller plus loin sur ce cas particulier :
L'article complet est ici
  • Empathy for Pain Involves the Affective but not Sensory Components of Pain | Intranet.pdf
Des commentaires en français pour susciter l'intérêt et le questionnement des élèves
Des interprétations diverses...
On peut l'interpréter pour y voir la preuve de l'existence du généreux sentiment d'altruisme et plus précisément de l'empathie. "La douleur de l'autre était devenue leur propre douleur. Leur cerveau se l'était appropriée (1)" Servan-Schreiber, D. (2007)

On a pu interpréter cette image comme signifiant que nous souffrons réellement mais seulement de voir la douleur d'autrui. Certains y ont vu le signe que l'indignation face à la souffrance des autres ne reflétait que notre propre douleur. Que cela expliquerait pourquoi on s'émeut plus de voir souffrir un chat blessé que de savoir que meurent des milliers de personnes au Darfour...

Ainsi depuis une image sur l'activation de l'ACC on construit un discours sur l'altruisme... Il y a tout un débat à faire ici... Pourquoi pas en interaction avec le prof' de Philo ou de français ?

En ce qui concerne la biologie , il n'est peut-être pas inutile d'apprendre à nos élèves à remonter à la source et à lire avec prudence mais ouverture les articles de vulgarisation scientifique.


Pour d'autres articles avec IRMf en neurosciences

Des sujets susceptibles d'accrocher l'intérêt des élèves abondent, mais en voici quelques uns...
Sources :

mercredi 20 février 2008

Sommes nous vraiment maîtres de nos décisions ?

Vous avez manqué la conférence, regardez-la chez vous par vidéo !
La conférence de Michael Gazzaniga de lundi passé : "le libre-arbitre en question" a connu un tel succès qu'une deuxième salle de 500 places a du être ouverte et malgré cela certains n'ont pas pu y assister.
Voici donc un enregistrement vidéo de la conférence accessible ici
Centrée sur la question de la liberté de nos décisions sa conférence a mis en évidence combien nous sommes proches de développer une vision mécaniste du fonctionnement du cerveau et combien cela touche des questions éthiques, juridiques et nous renvoie à notre vision du libre arbitre.
Pour Gazzaniga, on accepte bien que nos cellules, nos organes aient un fonctionnement qu'on peut expliquer de plus en plus, que l'on arrive de plus en plus à prédire les réactions d'une cellule, les effets sur le muscle de telle impulsion électrique ou sur le foie de telle molécule. Cette vision réductionniste ne nous gène pas tellement.
Aussi l'idée que le fonctionnement du cerveau soit prévisible heurte selon lui notre idée de libre arbitre, et le principe d'autonomie qui sous-tend notre fonctionnement en société et la responsabilité individuelle qui est une des bases de notre système juridique...

Nous sommes câblés à l'envers ?!



Fig 1 L'hémisphère gauche commande la main droite et vice-versa. Le demi-champ visuel droit des deux yeux innerve l'hémisphère gauche et vice versa. Source http://instruct.uwo.ca/anatomy/530/


Où un hémisphère justifie très mal une action de l'autre.

Il illustre d'abord son propos d'expériences anciennes effectuées chez des patients

Split-brain
: des épileptiques chez lesquels on avait coupé le corps calleux qui relie normalement les hémisphères.

Fig 2 Le cors calleux relie normalement les deux hémisphères. Il est sectionné chez les patients split-brain. Evidemment les hémisphères ne s'écartent pas comme sur cette image !

Etonnamment cela ne produit presque pas d'effet sur leur comportement dans la vie de tous les jours. Mais dans des circonstances particulières cela permet de faire parvenir des stimuli différents aux 2 hémisphères et ensuite d'observer les réactions différentes des 2 hémisphères parce qu'ils ignorent chacun ce que l'autre "sait".

Fig 2 : Expériences classiques sur les patients "split-brain". le dispositif projette dans chaque hémisphère une image différente : on peut ensuite interroger la personne par oral (hémisphère Gauche) ou lui demander de saisir l'objet vu avec la main gauche (Hémisphère droit). Actuellement on utilise des dispositifs basés sur un ordinateur pour le même effet.


Une vidéo d'un patient "split-brain" , Joe, interrogé par Gazzaniga qui montre bien comment chaque hémisphère est indépendante de l'autre. Et comment l'hémisphère gauche donne une explication de la raison de ses actions qui est de toute évidence reconstruite : il dit qu'il a vu une patte de poulet, puis interrogé sur la pelle a neige qu'il tient dans sa main droite, il dit sans hésiter que c'est "pour enlever le fumier des poules".

Où on voit qu'une décision d'action est prise bien avant que nous en ayons conscience.

D'autre part on sait que la planification d'action précède sa commande et finalement son exécution dans les muscles


Fig.4 Les mouvements sont planifiés avant d'être commandés par l'aire motrice. (Source www.lecerveau.mcgill.ca)

Il a aussi fait référence à des travaux montrant qu'on peut détecter par IRM l'intention d'action avant même que les signaux partent vers les muscles et bien avant qu'on sache qu'on a décidé

Qu'est-ce que l'IRM ?


Figure 4 : Le "scanner" IRM dans lequel on introduit l'organe à étudier. Source unige

Nous y reviendrons très bientôt mais, vous le savez, c'est un appareil permettant de détecter les différences d'activité des aires du cerveau à un moment donné.
(intranet.jpg)
Fig 6 C'est le cerveau qui nous rend conscients de ses décisions et non l'inverse ( Science & Vie date indéterminée) img
Ainsi se dessine une vision assez mécaniste du processus de décision où certaines parties de l'encéphale prennent des décisions sans que nous en soyons conscient et qu'ensuite nous (la conscience) justifions.

Des décisions plus complexes nous échappent aussi ?

Certains vont même plus loin : Antonio Damasio a montré avec l'expérience du pari d'Iowa que nous pouvons prendre des décisions correctes et donc appliquer une stratégie bien avant d'en avoir conscience et de pouvoir dire pourquoi nous décidons !
Il développe une théorie dite des "marqueurs somatiques". Il constate que nos sensations visuelles ou autres (nous l'avions vu dans une Bio-Review récente Le Thalamus sous-estimé ! ) sont interprétées par le thalamus et que l'amygdale commande des effets somatiques : En effet voir une décision produire un résultat agréable ou effrayant déclenche une émotion qui se manifeste dans le corps et qu'on peut souvent mesurer (tension artérielle ou transpiration, ou au contraire détente musculaire, ...) .

Les marqueurs somatiques sont le sixième sens ?

Selon Damasio la mémoire de ces effets (marqueurs somatiques) des décisions précédentes nous incite à éviter de répéter les décisions qui ont eu des effets désagréables ou à rechercher celles qui ont été agréables. Ainsi ce ne serait pas tellement une décision consciente, mais nos émotions, qui guideraient nos décisions. Il décrit le cas de patients qui ont un intellect en parfait état, mais qui prennent dans la vie courante des décisions très désavantageuses. (cf Pannes d'émotions, pannes de décisions LeCerveau@McGill)(fr)
Il met en rapport des lésions du lobe frontal (cortex préfrontal) connues pour intervenir dans la perception des émotions : ces patients sont incapables de prendre en compte leurs émotions. Et prennent des décisions très mauvaises pour eux-même.
Le cas le plus fameux est celui de Phineas Gage : il a été blessé par une barre à mine qui a traversé son crâne au niveau justement de ce cortex préfrontal et

lui qui était sérieux et fiable, dont les décisions étaient réputées est devenu grossier, inconstant et capricieux, et s'est mis à prendre des décisions très défavorables. Damasio parle aussi d'un Elliott, qui se met à faire de placements très douteux, et dont les décisions sont aberrantes. Il est déconnecté de ce émotions et ne peut plus "sentir" ses décisions.
Cette théorie est présentée en français sur le site de Radio-Canada Cerveau et émotions.

Et développée dans plusieurs ouvrages de Damasio : notamment "l'erreur de Descartes". Cela s'inscrit dans un mouvement - assez large il me semble- où les émotions ne sont plus vues comme irrationnelles et "pas sérieuses" mais comme des objets valables d'analyse scientifique. Peut-êtr parce que nous avons de nouveaux moyens de les analyser.
Le National Centre of Competence in Research NCCR sur les Sciences Affectives de l'UniGe en est un signe clair.

C'est pas moi c'est mon cerveau qui l'a fait !?

Revenons à la conférence. Cette vision réductrice et mécaniste du cerveau qui émerge des recherches en neurosciences risque selon Gazzaniga paradoxalement d'augmenter les risques de déresponsabilisation.
Il a parlé d'une dérive juridique aux USA de cette interprétation : Un avocat a a pu dire en substance "ce n'est pas lui , c'est son cerveau -qui a une lésion - qui a tué : il n'est donc pas responsable... "
Il a aussi mis en garde contre la puissance émotionnelle des images IRMf qui dépasse parfois l'information qu'elles portent vraiment mais nous y reviendrons.
Nous saisirons l'occasion de faire très bientôt une bio-review sur la neuroimagerie fonctionelle à laquelle il fait référence a plusieurs reprises .

Pour aller plus loin ?
Il y a un numéro spécial de La Recherche sur la conscience justement en ce moment dans les kiosques et les bibliothèques de nos établissements.
On lira avec bonheur L'erreur de Descartes de Damasio, (2001)
Gazzaniga, M.S. and Heatherton, T. Psychological Science: Mind, Brain, and Behavior. W. W. Norton, New York, (2nd Edition)
Pour des infos générales sur le système nerveux, le Purves, et Al. (2001) Neurosciences est remarquable.

Sources et liens :

mercredi 13 février 2008

Libre? Neurosciences et mécanique de la décision

Michael S. Gazzaniga est une "grosse pointure " d'un des domaines de la biologie (à l'intersection avec d'autre domaines d'ailleurs) qui se développe le plus... et pour lequel il est facile de susciter l'intérêt des élèves : les neurosciences.


Pour ouvrir le semestre de printemps, une leçon inaugurale sera donnée lundi soir prochain par le le prof. Michael S. Gazzaniga, directeur du SAGE Center for the Study of the Mind de l'Université de Californie et chef de file d'un des domaines les plus en vue de l'étude du vivant: les neurosciences cognitives. Vous y êtes cordialement invités.

A la frontière entre la recherche sur le fonctionnement moléculaire du cerveau et celle sur les comportements humains, les avancées de cette discipline pourraient bien, dans les années à venir, autoriser l'identification d'une posture éthique de base, "naturelle" et commune à toute l'espèce humaine.

La conférence du prof. Gazzaniga marquera également le lancement du Centre interfacultaire de neuroscience de l'UNIGE, une structure qui propose aussi la première maîtrise universitaire interdisciplinaire en neurosciences de Suisse.

"Libre? Neurosciences et mécanique de la décision"
Conférence donnée en anglais avec traduction simultanée en français
Vidéo de la VO en Anglais
Lundi 18 février à 18h30
Auditoire Piaget - Uni Dufour

Retransmission d'un message du recteur Jean-Dominique Vassalli

mercredi 6 février 2008

le "gène des yeux bleus" trouvé ?!

bebe-bleu-eyesEn fait il n'y a pas de gène des yeux bleus...
Dans une news ScienceNOW du 1 February, Elizabeth, Quill, (2008) Don't It Make Your Brown Eyes Blue? (An) décrit une recherche qui répond - enfin - à la question de la base génétique des yeux bleus

Un classique des exercices de génétique

Alors que tous nos problèmes de génétique supposent les yeux bleu être un allèle récessif par rapport à l'allèle brun, nous savons que cela n'est pas tout à fait vrai depuis longtemps.

Et il n'est pas sans risques de suggérer que cela soit absolument vrai, car il en est résulté des drames familiaux (E. M. Robert raconte un cas ici où l'application mécanique de cette règle a semé le doute dans un couple et brisé le ménage(fr).)

OCA2 et la couleur des yeux...

L'existence d'un allèle "bleu" est donc hypothétique. On sait depuis un certain temps que le gène OCA2, aussi appelé protéine P joue un rôle crucial dans la pigmentation.

Son fonctionnement correct est nécessaire à la production de la mélanine qui est la base de la couleur de la peau et des yeux. Des variantes de ce gène causent différentes nuances de couleur brun, noisette, ou verts etc. On sait aussi que l'absence de pigmentation brune révèle la couleur bleue de l'iris et un dosage intermédiaire du brun pâle (=jaune) produit du vert. Un défaut de cette protéine OCA1 à 4 produit des formes d'Albinisme qui ont les yeux bleus. Cf figure 3 (Sturm et al. 1998). Mais on n'avait jamais réussi à trouver la variante de ce gène qui codait pour les yeux bleus. Même si Science et Vie semblait l'annoncer (C. Tourbe Août 2004 p. 12)
On a donc la situation troublante où un défaut de OCA2 cause bien des yeux bleus chez certains albinos mais on n'arrive pas à mettre la main sur la variante qui cause les yeux bleus habituels.


Les variations d'OCA2 causée par un autre gène : HERC2 !

Des chercheurs (Hans Eiberg et Al. de l'université de Copenhague) ont trouvé récemment qu'une mutation d'un gène (HERC2) proche de OCA2 le régulerait et serait la cause du phénotype Yeux bleus.

Figure 4 : A) yeux bleus (génotype rs12913832 G/G) , b-d diverses variantes de bleu et de brun
(genotypes rs12913832 A/G). (Source Eiberg et al 2008)


Ils ont étudié une très grande famille danoise dans la banque de données d'ADN (Copenhagen Family Bank)
et quelques autresaux yeux bleus et aux cheveux noirs (Turquie et de Jordanie). Alors qu'on ne peut pas encore séquencer des populations entières, on a des banques qui recensent les innombrables variantes de l'ADN connues à différents endroits du génome : les SNP. Ces SNP -sortes de marqueurs de variation - nous permettent de détecter des variantes de séquences à ces endroits particuliers. Eiberge et al. ont comparé les phénotypes et les variantes des séquences d'ADN (les SNP) transmises de génération en génération. En comparant ceux qui avaient les yeux bleus ou bruns, ils ont pu mettre en évidence que les 155 individus aux yeux bleus du Danemark et les 7 autres de Turquie et de Jordanie avaient tous dans l'intron 86 dugène HERC2 (qui est 21'152 bases en amont du gène OCA2) les mêmes SNP (rs12913832 et rs1129038).
Tous les individus aux yeux bleus étudiés avaient donc 2 exemplaires du même allèle (rs12913832*G) (dans dbSNP) du gène HERC2.


Une analyse statistique leur a permis de conclure que tous les individus aux yeux bleus seraient issus d'une mutation qui se serait produite il y a 6'000 à 10'000 ans. Comme les yeux bleus ne se retrouvent pratiquement que chez des descendants de populations européennes, l'équipe de Eiberg suppose que la mutation remonterait à l'expansion néolithique où nos ancêtres ont migré vers L'Europe du nord.
D'autres publications récentes sur d'autres populations (Sturm 2008) sugèrent aussi que les yeux bleus seraient issus d'une seule mutation.

Une mutation qui inhibe OCA2

Pour confirmer leur hypothèse, Eiberg et al. ont vérifié l'action de cet allèle du gène HERC2 : ils ont trouvé qu'il inhibait l'activité du promoteur d'OCA2. Sturm dit qu'une telle régulation d'un gène par un autre n'est pas rare, et cite l'exemple de la régulation de la tolérance au lactose mais comme elles sont difficiles à mettre en évidence, on ne les connait pas bien, et probablement qu'elles contribuent plus à la diversité génétique qu'on ne l'avait pensé. Une application en criminologie est mise en évidence par Manfred Kayser de l'Erasmus University Medical Center à Rotterdam : une fois ces allèles bien compris, on pourrait déterminer la couleur des yeux d'un suspect sur la base de traces d'ADN trouvées sur les lieux du crime.

Pour mieux te plaire ?

Il reste des questions sans réponses : pourquoi cette mutation a-t-elle persisté ? On ne voit guère l'avantage environnemental; son sait que la peau claire favorise la formation de vitamine D dans les pays moins ensoleillés que notre Afrique ancestrale, on ne voit pas en quoi les yeux bleus auraient donné un avantage à ceux qui les portent. On a avancé la théorie de la sélection sexuelle :
Kayser suggère que les femelles auraient préféré les mâles aux yeux bleus ?

Des questions ouvertes !

Pourquoi l'iris est-il bleu en l'absence de mélanine ?
Comment ce gène HERC2 influence-t-il l'expression d'OCA2 ?

Mise a jour récente !

Comme le montre bien Sturm et Larsson 2009 intranet.pdf, la coloration des yeux n’est pas simplement l'effet d'un seul "gène".

Des textes en français pour susciter le questionnement chez les élèves ?

Liens


Références dans les bases de données