Perspective forcée pour séduire les femelles

Une perspective forcée met en valeur le mâle ?

Une récente News de Nature (ici) décrit une recherche sur des oiseaux à berceau qui attirent les femelles par une parade dans un espace spécialement préparé (cour) devant une sorte de berceau en brindilles d'où la femelle les observe, Les chercheurs,  Endler, J. A.,et al.(2010) montrent que les mâles de certains oiseaux à berceau australiens organisent les cailloux de leur cour du plus petit vers le tunnel au plus grand au loin. (Cf fig 1c) Ce gradient de taille crée selon les chercheurs une illusion optique qui les fait paraitre plus grands et plus frappants.

Fig 1 : a) le mâle devant, guette l'arrivée de la femelle qui apparait de l'autre coté du berceau. b) la cour est garnie de cailloux de taille graduée. c) Normalement des objets de taille identique sont vus sous un angle décroissant avec la distance -d)  les mâles de Chlamydera nuchalis organisent les cailloux de leur cour du plus petit vers le tunnel au plus grand au loin, ils sont vus par la femelle qui les regarde sous des angles constants malgré la distance.  [img] Source Endler, J. A.,et al..(2010). 

Des oiseaux qui attirent les femelles par leurs constructions plutôt que par un plumage spectaculaire.

Selon C. Lavorel, ces bowerbirds , les " oiseaux à berceaux" en français, ne doivent pas être confondus avec les oiseaux de paradis; en particulier ils n'ont pas un plumage spectaculaire mais séduisent par leurs constructions" qui peuvent être des simples dômes ou des constructions élaborés avec une sorte de tunnel et une cour pavée d'objets colorés (baies, fleurs, capsules et autres objets humains) cf fig 2.


Fig 2 : Phylogénie probable des oiseaux à berceau. [img]Source : Grange . (1973) 

Chez ces oiseaux à berceau, selon Maxmen, Amy. (2010) les mâles passent jusqu'à 80% de leur temps à soigner cette cour (Jacques Dutronc l'aurait peut-être appelé un piège à oiselles, un joujou extra.)

Fig 3 : Les oiseaux à berceaux séduisent par leurs constructions. [img] source : Greg Miles
Quand elle cherche un partenaire, la femelle se tient dans le berceau (tunnel) et observe la cour où le mâle l'attire avec des cris rauques, des sauts, et en agitant un objet coloré. cf Fig 1a.

Un mâle qui crée un gradient de cailloux et une illusion d'optique ?

Maxmen, Amy. (2010) décrit dans Nature news, comment John Endler et al. (2010), de l'université Deakin à Geelong, Australie, ont étudié Chlamydera nuchalis dont le berceau, est constitué d'un sorte de tunnel de 60 centimètres de long qui se termine par une 'cour' (cf video).
Les chercheurs ont pris des photos depuis le tunnel et ont réalisé que les cailloux tapissant le sol de la cour étaient arrangés par taille, des plus petits aux plus grands créant une illusion d'optique nommée perspective forcée. Cf. Fig 4a) et 4c).

Fig 4 : les cailloux tapissant le sol de la cour étaient arrangés par taille, des plus petits aux plus grands.Quand les chercheurs ont inversé le gradient de taille, les mâles ont rétabli un gradient en trois jours  [img]Source :Endler, J. A., Endler, L. C. & Doerr, N. R.(2010). 

Quand les chercheurs ont inversé le gradient de taille, fig 4 b) et 4 d) les mâles ont rétabli un gradient en trois jours et reproduit l'illusion complète en 3 semaines.
Cela indique clairement que ce gradient est important pour eux, dit Endler.
 Normalement des objets de taille identique sont vus sous un angle décroissant avec la distance Cf fig 1 c)mais avec un gradient de cailloux du plus petit vers le tunnel au plus grand au loin, ils sont vus par la femelle qui les regarde sous des angles constants malgré la distance.

Si les oiseaux voient comme nous, la cour paraitrait plus petite qu'elle ne l'est et l'oiseau par contraste plus grand qu'il ne l'est vraiment. James Ha, un chercheur en comportement cognitif à l'University of Washington in Seattle, pense que c'est un cas unique : "I can't think of any other animal that clearly uses optical illusions."
On pourrait imaginer que ce comportement révèle les capacités cognitives des mâles, que les femelles préfèreraient ainsi les plus malins, pensent les auteurs. Mais Ha objecte que ce pourrait être un comportement inné (Hardwired) qui ne nécessite pas de grandes capacités cognitives.

Par ailleurs une illusion bien réalisée pourrait signifier qu'on a affaire a un mâle efficace pour ramasser les objets, voler des objets colorés aux autres et protéger son oeuvre des voleurs. Un gradient extrême pourrait simplement refléter un environnement riche en objets. En effet, suggérer que les oiseaux prendraient des décisions esthétiques quand ils arrangent méticuleusement leurs berceaux et cours irrite de nombreux chercheurs. "Je n'aimerais pas qu'on lise cette recherche et qu'on aille dire que ces oiseaux sont plus malins que michelange" dit Gerald Borgia, biologiste à la University of Maryland in College Park.

• Un article plus complet sur cette recherche, dans Nature ici

La perspective forcée

La perspective et le gradient de densité de texture  sont deux des mécanismes utilisés pour apprécier les tailles malgré les distances parmi d'autres (perspective de taille, ombrage, interposition, saturation) (Rock, I. (1984) . Elle repose -entre autres - sur les lignes de fuite et la diminution de taille apparente d'objets de taille connue. Fausser les lignes de fuite ou ce gradient de taille peut faire apparaître les objets plus loin qu'ils ne le sont et donc leur donner une taille apparent faussée.

Fig 5 :  [img]Une perspective faussée donne l'impression que la femme de droite est beaucoup plus grande.Source :Myers, D. G. (1998).

La beauté des mâles : à cause des femelles sélectives...

On sait que les oiseaux mâles de nombreuses espèces sont munis d'un plumage magnifique qui attire les femelles (on ne peut s'empêcher de penser au Paon).


Fig 6 : le mâle du paon attire les femelles par son plumage magnifique. La femelle du paon, très discrète, choisit le mâle pour son plumage magnifique.  [img]Source : Christophe EYQUEM  Licence Art Libre 

Cet exemple classique montre bien que l'évolution ne résulte pas d'une compétition pour la survie, mais pour la reproduction. « Chez toutes les espèces, il s'effectue des compromis entre la survie et les caractéristiques telles que la fréquence de reproduction, l'investissement dans les soins parentaux et le nombre de rejetons » (Campbell p. 1238)  Cet exemple classique montre bien que l'évolution ne résulte pas d'une compétition pour la survie, mais pour la reproduction. « Chez toutes les espèces, il s'effectue des compromis entre la survie et les caractéristiques telles que la fréquence de reproduction, l'investissement dans les soins parentaux et le nombre de rejetons » (Campbell p. 1238)
De toute évidence cette magnifique queue rend cet oiseau plus vulnérable aux prédateurs ! Si un paon apparaissait qui a des couleurs discrètes et qui n'est pas encombré d'une queue immense, (c'est sûrement arrivé) il survivrait sans doute beaucoup plus longtemps... mais comme les femelles l'ignoreraient, les paons actuels ne sont pas les descendants de cet individu « prudent », mais plutôt de ceux qui ont plu aux femelles , qui se sont comportés de manières que nous appellerions téméraires et flamboyantes. C'est en effet les femelles qui choisissent leurs partenaires chez ces oiseaux. « Puisqu'un événement reproducteur est souvent plus coûteux pour les femelles que pour les mâles, les femelles tendent à être plus sélectives dans le choix de leur partenaire (Raven p. 1125). »

Les femelles d'oiseaux sont souvent munies d'un plumage beaucoup plus discret. (cf. Fig. 6) On attribue en général cette différence à l'investissement différent dans la reproduction. Les femelles ont investi beaucoup d'énergie dans peu d'oeufs et la sélection a favorisé celles qui confient leurs gènes et donc le succès de leurs oeufs avec prudence, alors que chez les mâles – qui produisent des spermatozoïdes plus facilement – ce sont les plus attractifs pour les femelles qui ont le plus de descendants, même s'ils sont plus attaqués par les prédateurs.
« On peut interpréter la plupart des différences dans la stratégie de reproduction entre les sexes en comparant les investissements parentaux respectifs des mâles et des femelles. De nombreuses études ont montré que l'investissement parental des femelles est considérable. Une raison est que les ovules sont beaucoup plus volumineux que les spermatozoïdes; 195 000 fois chez les humains! De plus, chez certains groupes d'animaux, les femelles sont responsables de la gestation et de la lactation, des fonctions reproductrices couteuses. […]

La conséquence de telles disparités dans l'investissement parental est que les sexes devraient être confrontes à des pressions sélectives très différentes. (Raven p. 1125).
Toute transposition à l'humain et aux disparités dans l'investissement parental ou ménager serait très inappropriée, ce serait de l'anthropomorphisme à l'envers...
.-) 

Sources

• Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2004). Biologie: De Boeck.
  
• Grange . (1973). Encyclopédie "La Faune". Batelière Paris, Kister-Genève et Erasme-Bruxelles-Anvers
• Endler, J. A., Endler, L. C. & Doerr, N. R.(2010). Curr. Biol. advance online publication doi:10.1016/j.cub.2010.08.033 | intranet.pdf
• Maxmen, Amy. (2010). Bowerbirds trick mates with optical illusions| Nature News 9 September 2010| doi:10.1038/news.2010.45
• Raven, P. H., Johnson, G. B., Losos, J. B., & Singer, S. R. (2007). Biologie. Bruxelles: de Boeck.
  
• Rock, I. (1984). Perception. New York: WH Freeman.

Semaine du Cerveau lundi 14 - vendredi 18 mars

Pour ceux qui n'ont pas pu venir à  "Imagerie cérébrale: faut-il repenser l'humain émotionnel?" 4 février

La journée de regards croisés de vendredi 4 février intéressait pas mal de gens qui n'ont pas pu venir.
Source :Gauche socialliteracytoday.comDroite : Purves (2001)

Le service multimédia de l'université a enregistré les conférences et elles sont disponibles par le web http://doiop.com/irmf
    
Tous les liens, les présentations, les articles mentionnés (en intranet) et maintenant les vidéos sont accessibles depuis cette page http://doiop.com/irmf

Enregistrement vidéo des conférences :

• Didier Grandjean
• François Ansermet
• Patrik Vuilleumier
• Julien Deonna

La semaine du cerveau: un évènement !

Chaque année la semaine internationale du cerveau du lundi 14 au vendredi 18 mars 2011 est un évènement majeur et l'occasion de faire le point sur un domaine de la biologie qui change vraiment beaucoup.

En plus des ateliers où les élèves peuvent expérimenter, voir, s'émerveiller -déjà organisés depuis des semaines -  il y a des conférences, l'occasion d'entendre des spécialistes renommés aborder des questions vives en des termes destinés a un large public.
De quoi donner un supplément de vie aux cours de biologie. Tout particulièrement alors que le PER prévoit d'aborder le système neveux au secondaire I

Semaine internationale du cerveau

Du lundi 14 au vendredi 18 mars 2011 accueil - conférences et tables rondes - intervenants - contacts

Lundi 14 mars
Le cerveau asocial:
autisme et phobie sociale

Mardi 15 mars
Amour et fidélité:
une mécanique neurobiologique?
Mercredi 16 mars
Reconnaître les autres
Jeudi 17 mars
Comprendre les autres:
de la perception des autres à l'empathie
Vendredi 18 mars
Le cerveau sous influence parentale

Programme à imprimer
(document pdf 379 KB)

Organisation: Centre interfacultaire de neuroscience de l'Université de Genève
La Semaine du cerveau est placée sous le haut patronage de M. Mauro Dell’Ambrogio, secrétaire d’Etat à l'éducation et à la recherche et sous les auspices de la Société suisse de neurosciences et de la European Dana Alliance for the brain.

Sans l'HDTV les poulpes n'en croient pas leurs yeux.

Le poulpe a des gouts de luxe : HDTV ou rien !

Des chercheurs australiens ont découvert qu'avec un montage exploitant les images des TV les plus récentes et un ordinateur qui fournissait 50 images complètes à la secondes - plutôt qu'environ 25 - ils ont pu faire réagir des poulpes (Octopus tetricus), à des vidéos de crabes (ils se sont précipités sur ces proies très appréciées) ou de congénères (ils les ont fui et se sont cachés). Cela ouvre des possibilités très élargies d'étudier leur comportement avec rigueur.


Fig 1 : Un poulpe dans une anfractuosité.  [img] Source : Robert Harcourt
Leurs premiers résultats montrent que ces poulpes ont des humeurs : certains jours ils réagissent systématiquement, d'autres pas du tout, ou moins. L'auteur parle de personnalités épisodiques.
Ce sera l'occasion de discuter des similitudes et différences de l'oeil du poulpe et si l'on peut le considérer comme plus avancé que le nôtre.

Une fréquence d'images élevée pour faire réagir les poulpes

Une chercheur de l'université de Macquarie en Australie, Renata Pronk, étudie le comportement des poulpes (Octopus tetricus),  et avait essayé de passer des vidéos classiques (VHS je présume) sur des écrans de TV à coté de l'aquarium de ses céphalopodes étudiés. Même en passant des films de proies très appréciées comme des crabes ils ne réagissaient pas. Avec l'arrivée des TV HD elle a essayé de leur présenter des vidéos et ils ont réagi ! Elle a alors exploré comment des vidéos produites spécialement pour afficher 50 images entières/seconde et diffusées par un Mac Mini sur un moniteur les font réagir.


Fig 2 : les stimuli sont présentés sur l'écran à gauche (Monitor),  le comportement du poulpe est enregistré en contre-plongée.  [img] Source : Pronk, R. 

Elle observé qu'ils se précipitaient vers l'écran lorsqu'un crabe était visualisé. Elle nous met à disposition des vidéos du dispositf Cf Supplementary Material
Movie 1 - le poulpe se précipite vers un film de crabe.
Movie 2 - le poulpe réagit a un congénère en fuyant derrière une sorte d'amphore.


Fig 3 : Le poulpe attaque la vidéo du crabe sur l'écran à gauche (insert gauche en bas) Cliquer pour la vidéo  [img] Source : Pronk, R.

Le poulpe a ses humeurs !

Forte de cette technique Pronk et son équipe ont effectué des expériences sur le comportement, pour voir si les poulpes ont une personnalité to find out whether the animals could be said to have a personality.
Elle définit la personnalité comme  des différences comportementales entre des individus qui persistent dans le temps et des différences de contextes géologiquement importantes. "Personality can be defined as behavioural differences between individuals that are consistent over time and across ecologically important contexts,"
Son équipe a donc présenté 3 jours parmi 10 des stimuli tantôt menaçant ( congénère),  appétissant (crabe), ou nouveau (un bocal) et un témoin avec une vidéo sans objet en mouvement.
Ils ont trouvé que le poulpe avait des humeurs : certains jours un animal donné réagissait fortement à la présentation d'un stimulus donné, mais quelques jours plus tard il l'ignorait, ou l'inverse. Pronk parle de "episodic personality"

Je pense - en lisant entre les lignes - que les chercheurs voulaient étudier le comportement et se sont heurtés à des difficultés : les animaux réagissaient différemment chaque jour. Or la répétibilité est une condition normalement nécessaire pour que les résultats soient utilisables. Peut-être qu'ils ont eu l'idée de transformer le problème en solution et de publier sur les humeurs du poulpe... Ce serait futé, non ?
En tous cas elle veut explorer d'autres comportements : "Pronk is keen to find out more about other octopus behaviours, including their communication, learning and social interactions, using her octopus-convincing movie system." dit Knight (2010)

Notre environnement visuel dépend de notre appareillage sensoriel.

Il me semble que c'est un bon exemple pour montrer que l'environnement perçu est dépendant de l'appareillage sensoriel de l'animal, et j'avais pensé que leur oeil aurait une persistance rétinienne plus courte et que les TV et cinémas classiques à 25 ou 30 images/seconde ne créent pas chez eux l'illusion du mouvement.
En fait "On a longtemps cru que le phénomène de persistance rétinienne permettait d’expliquer pourquoi l’on ressent la succession d’images fixes d’un film comme des scènes en mouvement. "  Dubuc, Bruno.(2008) . La discussion de l'illusion de mouvement et raisons pour laquelle la persistance rétinienne  ne peut pas en être la cause  ici  dans l'excellent  Le cerveau à tous les niveaux. Mc Gill "L’illusion du mouvement au cinéma serait donc produite par un autre phénomène qu’on appelle l’effet bêta . Il serait dû à la stimulation de certains neurones de la rétine spécialisés dans la détection des mouvements.  Celui-ci se manifeste dès que deux images légèrement décalées sont présentées rapidement l’une à la suite de l’autre. Notre cerveau y voit alors automatiquement un mouvement, résultat du travail d’intégration des champs récepteurs des cellules rétiniennes et des différentes aires corticales visuelles impliquée dans la détection et l’orientation du mouvement." Dubuc, Bruno.(2008).
On peut supposer que l'eoil des céphalopodes  détecte de mouvements plus rapides, mais cet article ne le dit pas. L'œil des poulpes serait donc plus exigeant, plus sensible à la vitesse de succession des images ?
Il faut peut-être laisser cette question ouverte pour le moment !  De belles recherches a faire pour nos élèves qui deviendront des chercheurs !

L'œil du poulpe "plus évolué" ?

Par contre on peut considérer l'œil des poulpes comme mieux structuré puisqu'il est "cablé à l'endroit". En effet notre oeil a une structure qui ferait réagir les ingénieurs : les neurones sont devant les cônes et bâtonnets photosensibles, et ceux-sont ont leur partie sensible à la lumière planté au font de la rétine,comme s'ils tournaient le dos à la lumière.  De fait notre oeil est un système bien assez bon pour nous permettre une vision remarquable, mais on a de la peine à y voir la perfection... plutôt un bricolage longuement amélioré par la sélection naturelle...

Fig 4 L'oeil humain paraît câblé "à l'envers" avec la lumière qui doit traverser plusieurs couches de neurones avant d'arriver aux cellules photo-réceptrices (cônes et bâtonnets).  [img] Source

Chez le poulpe l'oeil - en apparence très semblable au notre - a sa rétine inversée par rapport au notre; on devrait plutôt dire câblée dans le bon sens, la partie photosensible est tournée vers la lumière et les neurones sont derrière. Du  coup je présume qu'ils n'ont pas de tache aveugle.


Fig 5 La rétine du poulpe est inversée par rapport à la notre et paraît câblé "à l'endroit" avec la lumière qui arrive directement aux cellules photo-réceptrices (cônes et bâtonnets).  [img] Source Halder, G., P. Callaerts, and W.J. Gehring. New Perspectives on Eye Evolution. Current Opinions In Genetics & Development. 1995; 5:602-60. modifié ici

La question de l'homologie dans l'évolution des yeux est traitée en profondeur dans 3 articles récent de Nature ou Science :
Fig 6 : Deep homology of eye development and the parallel evolution of animal eyes.  [img]Source : Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (2009).

Fig 7 : Eight major types of optics in animal eyes:[Img] source :Fernald, R. D. (2006).

• Fernald, R. D. (2006). Casting a Genetic Light on the Evolution of Eyes. Science, 313(5795), 1914 -1918. doi:10.1126/science.1127889  extraits intranet.pdf
• Lamb, T. D., Collin, S. P., & Pugh, E. N. (2007). Evolution of the vertebrate eye: opsins, photoreceptors, retina and eye cup. Nat Rev Neurosci, 8(12), 960-976.extraits intranet.pdf
  
• Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (2009).  Deep homology of eye development and the parallel evolution of animal eyes.
  

Plus évolué ?

Non, car cette question suggère qu'il y aurait une ligne de l'évolution,  une tendance (finalisme), et que l'on doive placer les espèces comme des barreaux sur une échelle.
Cette conception très fréquente empêche de comprendre les mécanismes de l'évolution. Ce cas la met en défaut car il faudrait placer le poulpe plus loin que l'homme... Un peu difficile a avaler dans une vision finaliste où l'homme serait l'aboutissement ultime d'un projet ...
On peut se contenter d'être l'aboutissement actuel d'une des branches de l'évolution, comme le poulpe est l'aboutissement actuel d'une autre branche.
... ça ne vous empêchera pas de préférer tourner nos yeux inversés vers une jolie femme ou un beau mec que vers les tentacules visqueux du poulpe, mais ça c'est un autre sujet.. 

Sources

• Dubuc, Bruno.(2008), Le cerveau à tous les niveaux. Mc Gill
• Knight, K. (2010). OCTOPUSES REACT CORRECTLY TO HDTV. J Exp Biol, 213(7), i-a-. 
• Fernald, R. D. (2006). Casting a Genetic Light on the Evolution of Eyes. Science, 313(5795), 1914 -1918. doi:10.1126/science.1127889  extraits intranet.pdf
• Lamb, T. D., Collin, S. P., & Pugh, E. N. (2007). Evolution of the vertebrate eye: opsins, photoreceptors, retina and eye cup. Nat Rev Neurosci, 8(12), 960-976.extraits intranet.pdf
• Pronk, R., Wilson, D. R. and Harcourt, R. (2010). Video playback demonstrates episodic personality in the gloomy octopus. J. Exp. Biol. 213, 1035-1041.. [Abstract/Free Full Text]
• The nadked Scientist (2010) Octopus mood swings revealed in high definition   Listen to News Item [as MP3]
• Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (2009). Deep homology and the origins of evolutionary novelty. Nature, 457(7231), 818-823.

Vu à la TV ... La science en 46 min ?

On sait que la majorité de ce que nos élèves savent en science, ils l'apprennent hors de l'école. Dur à accepter, mais peut-être aussi une opportunité de créer du lien avec le monde extrascolaire ! Par exemple en discutant ces émissions, en les intégrant dans les leçons et en aidant les élèves à les regarder d'un oeil critique :  Faire de la science - au sens décider de valider sur la base de données et d'arguments logiques -  à propos des médias en somme  ! C'est le thème du prochain café scientifique au magnifique musée d'histoire des  sciences. Le lieu et son cadre vaudraient la peine d'y aller même pour entendre lire le bottin, alors pour un débat sur une belle question comme celle-là !

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Café scientifique, le LUNDI 31 JANVIER 2011 à 18h30

[img]Musée d'histoire des sciences (dans le Parc de la Perle du lac) Trams 13 et 15, arrêt Butini / Bus 1, arrêt Sécheron, Parking adjacent. ENTREE LIBRE

Vu à la TV ... La science en 46 min ?

Gregory House, diagnosticien. Temperance Brennan, anthropologue judiciaire. Cal Lightman, psychologue. Charlie Eppes, Mathématicien.

Autant de docteurs cathodiques qui, en 46 minutes, nous émerveillent de leurs géniales approches scientifiques en prime time. Hollywood ne se lasse pas d’accommoder les scientifiques à la sauce "série télévisée" pour nous captiver devant le petit écran.

Qu’en pensent nos chercheurs ? Ces stars de labo de fiction médiatisent-elles le véritable travail scientifique, ou au contraire, montrent elles une image d’Epinal nuisible à la compréhension de la recherche par le grand public ?

Ces questions vous intéressent ? Venez en discuter avec des spécialistes des disciplines concernées.

Avec la participation de: Mme Jocelyne DESIDERI, paléoanthropologue, Université de Genève

M.Michel KUHNE, matheux, Collège Rousseau, Haute école de gestion, Genève M.Alan PEGNA, neuropsychologue, Université de Genève Animation Gilles HERNOT, collaborateur scientifique, Musée d’histoire des sciences de Genève

Musée d'histoire des sciences de la Ville de Genève

 
Fig 3 : le musée d'histoire des sciences : une opportunité de comprendre la construction des savoirs.  [img]Source : MHS

Nanotechnologies : promesses et risques

La fondation Culture &Rencontre organise, en collaboration avec l'Université de Genève, un cycle de 5 conférences sur le thème "Nanotechnologies : promesses et risques".

Mercredi 19 janvier 2011

Les nanoparticules en médecine : leurs utilisations en imagerie

Xavier Montet, médecin adjoint aux HUG

Mercredi 26 janvier 2011

Les nanomédicaments ou comment cibler les organes malades ?

Eric Doelker, professeur à la Section des sciences pharmaceutiques de l'UNIGE

Mercredi 2 février 2011

Boîte de Pandore, nanoparticules et environnement

Serge Stoll, maître d'enseignement et de recherche à l'Institut Forel (UNIGE)
Mercredi 9 février 2011
L'invasion des nanomatériaux dans la vie quotidienne (conférence débat)
Huma Khamis (responsable des tests comparatifs à la Fédération romande des consommateurs)
Sergio Belluci (directeur de TA-SWISS, centre d'évaluation des technologies)
Michael Riediker (coordinateur de NanoImpactNet, réseau européen : impact des nanomatériaux sur la santé et l'environnement)
Martine Bourqui-Pittet (cheffe de la Section de l'évalutation des risques, Office fédéral de la santé publique)
modération : Bertrand Kiefer (rédacteur en chef de la Revue médicale Suisse, membre de la Commission nationale d'éthique)

Brochure complète ici

Amygdales et émotions... pour un débat le 4 février !

Les émotions ... dans notre cerveau, via notre corps ou immatérielles ?

De nombreuses recherches explorent le lien entre certaines structures de l'encéphale (notamment l'amygdale) et les émotions. De nouvelles techniques de  neuroimagerie ( notamment l'IRMf) produisent des résultats qui obligent à repenser -entre autres - la question du siège des émotions. Elles révèlent comment certaines zones s'activent lorsque des émotions se manifestent, notamment l'amygdale ( L'hippocampe et l'amygdale (pas celles au fond de la gorge, celle qui est au centre de l'encéphale...).

Source :http://www.socialliteracytoday.com/?page_id=74

Deux recherches récentes mettent en évidence des liens entre leur fonctionnement, leur taille ou leur absence et des émotions.

Les biologistes sont probablement enclins à croire qu'un jour on pourra expliquer les émotions en termes d'activités neuronales dans le système complexe du cerveau sans forcément avoir sérieusement remis en question les présupposés.
Les littéraires et les philosophes que j'ai pu croiser ne croient pas que la science puisse un jour expliquer les émotions et crient au réductionnisme, parfois sans avoir réellement pris la peine de comprendre ces nouvelles études.
Ainsi la question du corps et de l'esprit se pose de manière renouvelée :

Les émotions sont-elles la manifestation de l'activité de centres nerveux qu'on commence à identifier de plus en plus précisément, ou sont-elles plus nobles et ne se réduisent-elles pas à un simple support matériel ...  Comme la feuille de papier est nécessaire au poète, mais n'est pas sa créativité ? Le mouvement de la plume chaque fois qu'on voit apparaitre un poème ne devrait pas faire conclure que la poésie naît dans la plume ou la main ! Pourtant de nombreuses recherches étayent de plus en plus solidement une base neurologique aux émotions !
Les deux positions sont-elles forcément irréconciliables ?
Y a-t-il des positions intermédiaires,  ou moyen de sortir de cette alternative ?

Le 4 février, quatre spécialistes de haut niveau confronteront leurs points de vue : une chance rare d'avoir des éclairages aussi différents mais tous de haut niveau réunis pour débattre !  

C'est que l'iRMF  est un domaine encore nouveau pour beaucoup. Cette journée sera l'occasion d'en comprendre les techniques, les potentiels mais aussi d'en mettre en perspective les conclusions. Un exemple d'IRMf lors de stimulation visuelle à droite. Source : Purves (2001)
Afin d'être à même de porter un jugement éclairé sur les publications, pour répondre aux questions d'élèves.

Ou juste pour se faire plaisir en écoutant un débat stimulant !

Vu qu'il reste de la place dans la salle, je prends l'initiative de dire que la journée est ouverte à tous !

Formation continue pour les maîtres de biologie, de philosophie et tous les autres ! Imagerie cérébrale : faut-il repenser l’humain émotionnel ?    Vendredi 4 février 2011 Ouvert à tous : salle MS 160 Unimail 8h30 avec 4 experts de haut niveau : François Ansermet, Julien Deonna, Didier Grandjean et Patrick Vuillemier Description des techniques d'IRM fonctionnelle, discussion de leurs limites à l'aide d'exemples dans le domaine des émotions, de la prise de décision, de la reconnaissance faciale et vocale et de l'attachement.  - Regard psychanalytique sur le rapport corps/esprit dans les émotions.  - Neurobiologie : le point de vue biologique sur les exemples cités.  - Eclairage philosophique : le rapport du corps et de l'esprit.  - Débat et confrontations de points de vue.   Pour s'inscrire dans le cadre de la formation continue  PO-10401 ou contacter E. Scheidegger ici

Deux exemples de recherches récentes qui supportent plutôt l'idée d'une base neurologique aux émotions: 

Parmi tout  ce qui est paru j'ai choisi deux exemples récents, pas directement liés à l'IRMf, puisqu'elle sera présentée le 4 février, mais qui sont accessibles et ouvrent de belles questions. Et vous donneront envie d'assister à la journée ?  
Les deux parlent de l'amygdale, une structure bilatérale de la taille de deux amandes (d'où son nom d'amygdale)

• Pour plus de précisions sur l'amygdale : cf le Purves ici

et non

Fig 1 : Il s'agit de l'amygdale - qui est au singulier même si elle est bilatérale précise Ivan Rodriguez - dans le système nerveux (elle fait partie du système limbique) et non des amygdales au fond de la gorge (organe immune secondaire) !

L'amygdale plus grandes chez les êtres plus sociaux ? 

Combien d'amis vous avez pourrait être prédit par la taille de l'amygdale (cf. fig 1) qu'on trouve chez un large éventail de vertébrés, rapporte  Weaver, Janelle. (2010 dans une news de Nature (ici).


Fig 2 : La taille de l'amygdale  révèlerait l'ampleur du réseau social d'un individu.  [img]Source : Brad Dickerson

Les chercheurs, Bickart, K. C., & al. (2010) ont comparé la taille de cette structure (cf fig. 1) chez 58 adultes en bonne santé et leur ont demandé combien d'amis ils avaient et de combien de groupes ils faisaient partie.
Les participants qui avaient un réseau social plus grand et plus complexe avaient l'amygdale(s) plus grande(s) cf fig 3.

Fig 3  : La taille totale des 2 parties de l'amygdale corrèle avec le nombre de personnes dans le réseau social et le nombre de groupes. (source:Bickart, K. C., & al. (2010))


La nature de cette relation volume-réseau social reste mystérieuse pour les auteurs. Peut-être que le rôle bien connu de cette structure dans la reconnaissance des visages, des émotions et la mémoire émotionnelle influence le fait que quelqu'un développe et maintienne des relations dit un des auteurs.
On sait bien que corrélation n'est pas causalité ! Il est possible que ce soit l'inverse : la taille de l'amygdale serait le résultat d'un réseau social complexe et non la cause. Kevin Ochsner de la Columbia University à New York dit que ce peut même être les deux à la fois (la sociabilité augment la taille de l'amygdale qui permet plus de sociabilité ce qui en augmente la taille, ...).
Il pense par ailleurs la solidité des données de cet article en fera un grand classique.

Une femme sans peur et sans amygdale...

Une femme de 44 ans - que par respect de son anonymat les auteurs appellent SM - a été longuement étudiée : elle n'a peur de rien, ni des serpents, ni des araignées, ni des films d'horreur. Elle ne voit pas non plus la peur dans les visages des autres, ses yeux n'examinent pas le visage et les signes d'émotion comme les autres. 
Adolphs, R.,et al. (2005) cf ci-contre :

Cassandra Willyard (2010) rapporte dans Science now (ici), qu'on a trouvé la raison : deux trous noirs là ou devrait être son amygdale, suite à une rare maladie génétique (Urbach-Wiethe).
 
Fig 4 : Pour les auteurs  la comparaison d'un scan d'il y a 10 ans B et actuel montre la disparition ciblée de l'amygdale."Images were acquired at (A) the onset of this study and (B) 10 years earlier. Axial slices (1A and 1B) reveal focal bilateral amygdala lesions" J'avoue avoir eu de la peine a les observer, mais je ne suis pas spécialiste. A droite on voit SM manipulant un serpent dangereux et une tarentule qu'elle a même cherché à toucher. (source:Feinstein,& al. (2011)


Feinstein, J. S., et al (2011) écrivent dans Current Biology ici que cette femme ne réagit pas à de nombreux stimuli qui causent normalement la peur. Comme le montre la figure 4, ses réactions émotionnelles sont à peu près normales dans tous les cas sauf une absence de réaction de peur. Ils ont même essayé Shining et le silence des agneaux sans qu'elle réagisse !

Fig 5  :Les réactions émotionnelles de SM à des films sont normales, sauf pour la peur. (source:Feinstein,& al. (2011)

Ce cas particulier renforce la thèse que les émotions sont le résultat de l'interaction de tous ces neurones dans diverses parties de l'encéphale et que l'amygdale y joue un rôle crucial.

Fig 6  :Le double circuit des émotions . (source: Dubuc, Bruno.(2008),

De manière plus précise, cela renforce l'idée chère à Damasio, un des auteurs, que les émotions sont des manifestations corporelles sous contrôle de l'amygdale, justement, directement produites par les stimuli dont nous prenons conscience. Selon cette vision, les émotions sont le pouls qui s'accélère, la transpiration, la gorge sèche,...  et nous prendrions alors conscience de nos émotions en passant par le corps.

• Damasio Antonio : « Le choix rationnel n'existe pas » (La Recherche-intranet)
  
• Damasio, A. R., & Blanc, M. (2001). L'erreur de Descartes: Paris: Odile jacob.

D'un autre coté, l'absence de cette amygdale lors du dysfonctionnement ne prouve pas que c'est là que tout ce qui constitue l'émotion de la peur se produit, cela montre que cette structure est nécessaire à la peur. Comme si on enlève les bougies d'une voiture, et qu'elle ne roule plus, on peut déduire qu'elles sont nécessaires, mais pas que les bougies entraînent les roues et sont le moteur ! ça ne prouve pas non plus que toute la mécanique ne sert a rien et que pour réparer la voiture il faudrait faire des incantations plutôt qu'examiner avec rigueur son fonctionnement...

• Séparer les émotions du corps ? K. Scherrer extraits intranet (LeTemps)

Dans les bio-tremplins

• Une réflexion sur les limites de l'IRMf
• Les émotions et l'amour  (17 septembre 2010 Imagerie cérébrale : faut-il repenser l’humain émotionnel ?)
• Les émotions et la mémoire (le 26 août 2009 Oubliez ce que vous savez, la mémoire a changé !)
• Les émotions et le développement des ados :  5 mars 2008 L'agressivité des ados visualisée dans le cerveau ?
• Les émotions et les phéromones 29 mai 2009 les souris détectent la maladie à l'odeur...

La science n'est pas faite de certitudes

Si vous êtes sûr de votre point de vue, soyez scientifique, doutez, venez pour  nuancer un peu !
Si vous doutez, venez pour étayer les points de vue de  faits solides...

Qu'il y ait des gens beaucoup plus savants que d'autres n'est pas très intrigant. Ce qui est extraordinaire, et diablement instructif, c'est à quel point deux personnes ayant des connaissances proches peuvent diverger dans la façon dont elles les interprètent. Placées, quant au savoir, à peu près du même point elles observent des mondes qui semblent n'avoir rien en commun, De telles irréductibilités d'interprétations sont plus enrichissantes, que les différences d'étendues de connaissances.
Un auteur pas plus savant que ses lecteurs mais qui comprend son savoir d'une façon qui les étonne, les désarçonne, voire les choque, leur apporte plus qu'un auteur qui n'a à leur offrir qu'un savoir plus vaste que le leur. Si vous êtes de gauche, lisez des auteurs de droite, si vous êtes rationaliste, lisez des mystiques (et symétriquement, bien sûr) ! La stimulation naît du désaccord. On ne sait ce qu'on pense que quand on a compris les raisons de ceux qui pensent autrement.
Nordon, D. (2007). Pourvu que je ne comprenne pas !

Profitons de cette exceptionnelle journée pour prendre la mesure d'un débat passionnant qui ne manquera pas d'apparaître en classe  !

Sources

• Adolphs, R., Gosselin, F., Buchanan, T. W., Tranel, D., Schyns, P., & Damasio, A. R. (2005). A mechanism for impaired fear recognition after amygdala damage. Nature, 433(7021), 68-72. doi:10.1038/nature03086Bickart, K. C., Wright, C. I., Dautoff, R. J., Dickerson, B. C., & Barrett, L. F. (2010). Amygdala volume and social network size in humans. Nat Neurosci, advance online publication. doi:10.1038/nn.2724
  
• Dubuc, Bruno.(2008), Le cerveau à tous les niveaux. Mc Gill
• Feinstein, J. S., Adolphs, R., Damasio, A., & Tranel, D. (2011). The Human Amygdala and the Induction and Experience of Fear. [doi: DOI: 10.1016/j.cub.2010.11.042]. Current Biology(In Press, Corrected Proof). extraits-intranet.pdf
• Nordon, D. (2007). Pourvu que je ne comprenne pas ! Pour La Science.(Décembre 2007), 5.
  
• Purves, et Al. (2001) Neurosciences Sunderland (MA): Sinauer Associates, Inc.
• Weaver, Janelle. (2010). Amygdala at the centre of your social network. Nature News 26 December 2010 | doi:10.1038/news.2010.699 
• Willyard Cassandra. (2010). Fearless Woman Lacks Key Part of Brain Science now 16 December 2010, 1:00 PM | Permanent Link

Des manipulations de TP au rapport scientifique ... comment s'assurer que les élèves apprennent à faire de la science ?

« Quels apprentissages peut-on attendre de la rédaction d'un rapport de laboratoire ? »

Avec

Claudine Larcher

spécialiste internationale qui a étudié comment la rédaction des rapports d'expériences influence les apprentissages.

Il reste de la place pour des collègues intéressés à qui ce séminaire aurait échappé car la venue d'une spécialiste de ce sujet qu'est C. Larcher à Genève est rare  :  je suis sûr qu'une inscription de dernière minute est possible pour ceux qui peuvent être libres ce mardi-là ...  je pense que c'est ici  ou par e-mail ici

Objectifs :
- Définir le concept de rapport scientifique et clarifier la manière de l'enseigner, tant au niveau de sa forme écrite que de son contenu.
 - Réussir à lui donner du sens aux yeux de nos élèves.

Le séminaire il aura lieu le mardi 18 janvier 2011 de 8h30 à 12h00 et de 13h30 à 17h00
au bâtiment de l'IUFE - Pavillon Mail, salle 01 boulevard du Pont d'Arve 40 - 1205 Genève (à gauche derrière l'Uni-Mail) (accès facile avec les trams 15 et 17 arrêt : Uni Mail)

Venez avec des exemples de rapports de labo et des exemples de consignes de rédaction qui vous paraissent mériter d'être discutés ( qu'ils soient excellents ou qu'ils vous paraissent discutables sur un point ou un autre )

Sommaire du programme prévu
8h30- 10h
Rappel du cadre de la formation Bernd Hatlanek
Présentations dees participants / Les  formes de rapport et les attentes.
Intervention de C. Larcher : Mise en perspective cette diversité
Discussion

10h30- 12h
Présentation de Claudine Larcher : un cadre théorique pour comprendre ce qui se passe vraiment selon le type de consignes et de rapport.
Discussion
Repas en commun à UniMail proposé. (à la charge des participants, ne rêvez pas...)

13h30 -14h30 :
A) Activité d'analyse de TP et de consignes de rédaction

15h - 15h30
B) Activité de synthèse
But : Favoriser une synthèse personnelle orientée vers la pratique de classe
15h45-17h
C) Synthèse et pistes pour poursuivre la réflexion C. Larcher et F.Lombard
D) Evaluation du séminaire Bernd Hatlanek
 
Cordialement

F.Lo

Cours publics 2010-2011 de l'UniGe

Cours publics de l'UniGe 2010-2011

SCIENCES
Ces cours sont destinés à l'ensemble des étudiants ainsi qu'au public.
Pour commander la brochure des cours publics.


» Biologie
Introduction à la biologie du comportement
par le prof. André Langaney et David Roessli, collaborateur scientifique jeudi 10h-12h, tous les 15 jours
dès le 30 septembre 2010
salle 109,
12 rue Gustave-Revilliod
T. 022 379 69 67

Eléments de biologie
par François Barja, chargé de cours
et Jean-Michel Gibert, chargé d’enseignement
lundi 12h30-14h
Salle A150, Sciences II
Renseignements: T. 022 379 37 50

Evolution humaine:
histoire des représentations scientifiques des origines et de la diversité des humains
par Ninian Hubert Van Blyenburgh, chargé de cours
mercredi 18h-20h
dès le 23 février 2011
Salle A50, Sciences II

Renseignements: T. 022 379 69 67

Concours simplyscience pour les classes de 10 et 11ème degré

Ce concours s'adresse aux classes de 10 et 11ème degré (nouvelle numérotation)  il s'agit de réaliser trois expériences sur l'ADN, la microscopie de tissus végétaux et la biochimie des levures, ensuite les élèves devront les analyser de manière créative.  L'enseignant-e doit accompagner "coacher" mais pas donner les réponses. Il faut prévoir 3 leçons par expérience. Le projet se déroule en anglais. Le détail est dans le message ci-dessous qui a été adressé aux directeurs-trices d'établissement. En pièce jointe la lettre aux enseignants. Ce concours est organisé par simplyscience qui est une initiative  de la  SGCI Chemie Pharma Schweiz (société suisse de l'industrie chimique) soutenue par la confédération cf ici Il y aura une sélection des dix meilleurs classes et les prix incluent un voyage à San Francisco pour une "science- & culture-week."  Fig 1 : www.simplyscience.ch est une inititive de la société suisse de l'industrie chimique (www.sgci.ch)..  [img] :  

L'homme diffère du singe de 1.3% mais chaque humain diffère de 12% ?!

L'homme diffère du "singe" de 1.3% alors que chaque humain diffère de 12% !? 

De nombreux chiffres sur la différence entre les humains et le chimpanzé circulent mais paraissent contradictoires.  Calculés par des méthodes différentes, ils n'ont de sens qu'en connaissance de la manière dont ils sont établis. On a utilisé dans le passé la similitude immunologique, l'hybridation de molécules d'ADN, plus récemment l'identité des séquences particulières (SNP) et la comparaison base à base de séquences, voire de génomes entiers. Et la  liste n'est sûrement pas complète. Évidemment ces méthodes donnent chaque fois des résultats différents. On compte parfois un gène entier comme différent dès qu'une seule base diffère, alors que d'autres methodes comparent une à une les 3 milliards de bases de notre génome aux 3 milliards du chimpanzé. Certaines comptabilisent un déplacement d'une séquence comme autant de différences, d'autres ne détectent pas ce type de changement. Donner un chiffre isolé est donc peu scientifique, et équivoque. C'est déstabilisant pour les élèves qui comparent à d'autres chiffres dans la presse, la télé et internet. Cela risque de décrédibiliser l'enseignant s'il donne un chiffre comme absolu et simplement vrai. C'est aussi prêter le flanc aux critiques de ceux qui veulent croire une vérité unique et simple : ils se font un plaisir de faire apparaître des chiffres différents comme des incohérences.

Pourquoi tant d'intérêt pour cette différence ?

Depuis longtemps l'homme s'interroge sur les similitudes troublantes avec "le singe" (je m'interroge sur l'opportunité d'un terme qui inclut des animaux très différents allant de la taille d'un chat à celle du gorille)  notamment les autres primates, surtout les hominidés (UniProt) (grands singes sans queue) et en particulier le chimpanzé (Pan troglodytes). On ne peut s'empêcher de voir dans ses mimiques, son apparence, ses comportements sociaux des similitudes touchantes. [img] Source:Gould, J., et al (1994)

• Dossier "grands singes" sur hominidés.com

Chacun a pu observer des réactions fortes de rejet et un besoin de marquer la distance avec ce cousin gênant."Mon Dieu ! Ainsi, l’homme descendrait du singe. Pourvu que cela ne soit pas vrai ! Mais si cela l’était, prions pour que cela ne se sache pas ! " aurait dit Lady Worcester en prenant connaissance des travaux de Darwin. (Cette citation apparait sous différentes formes, je tire cette citation de Pascal Picq ici)
Au détour de la conversation sur ces similitudes et différences, revient souvent le proverbe "Chassez le naturel il revient au galop"  en référence aux comportements de certains, socialement réprouvés, qui manifesteraient une origine chez le chimpanzé. Même si ce n'est pas le sens correct du proverbe, c'est peu comme si nos craintes que nos émotions nous échappent et prennent le contrôle se cristallisaient sur cet être si proche et pourtant différent, comme F. Terrasson (1997) le décrit dans "La peur de la nature".

Pourquoi nous avons si peur d'être proche parent d'un chimpanzé ? C'est ce que parmi de nombreux autres Desmond et Ramona Morris ont étudié dans "Men and Apes".  Ils y discutent les singes sacrés, les représentations de singes comme fous ou pêcheurs, comme amants,  et comme des animaux intelligents. Pour (Geets 2003), derrière la peur de la différence se cache en fait la peur qu'il ne soit pas si différent... Laissons pour le moment cette question pour nous  concentrer sur ces différentes différences...

D'anciennes méthodes

Une des premières méthodes de mesure que mes recherches sommaires aient déterrées est immunologique. Cette mesure nous plaçait à 15% de différence de notre cousin chimpanzé.
"La réaction à la précipitine montre que 85% des protéines plasmatiques du chimpanzé sont homologues à celles de l'homme."  Miram, W., & Scharf, K. H. (1998). Biologie des molécules aux écosystèmes. Lausanne: LEP Loisirs et pédagogie.  p. 433 [img] Source:Vogel et al. (1970)

Ici l'on parle des protéines sanguines seulement et on les compare par leur affinité avec des anticorps. La figure 2 suggère que homologue veut ici dire que la protéine du chimpanzé est agglutinée par les anticorps contre les protéines humaines. Donc qu'elles ont le même épitope.

Hybridation ADN-ADN

D'autres méthodes ont été employées comme l'hybridation de génomes entiers décrite ici intranet.jpg Source Miram, W., & Scharf, K. H. (1998).

L'atlas de biologie (Vogel, G.,et al., 1970) cite aussi cette méthode p. 511 et affirme que l'hybridation entre l'homme et le macaque rhésus atteint 85%.

Les premiers résultats par séquençage

Depuis que le séquençage est accessible et que son coût baisse extrêmement rapidement, de nouvelles manières de mesurer des similitudes et différences apparaissent. Pendant longtemps on a vu un chiffre proche de 1.5% dans de nombreuses références éducatives.

Par exemple Miram-Scharf parle de 1.2%  lors que  Watson, J. D., & al (1994) Online ici dit p. 446 "Les génomes de l'homme et du chimpanzé ne diffèrent en effet que de 1.6%" 

La manière de mesurer n'est pas décrite, mais il s'agit probablement des substitutions de bases dans une sélection  de gènes qu'on avait à disposition à l'époque, en alignant des petites séquences. Cette mesure ne prend pas en compte les différences résultant du déplacement, de l'inversion ou de la duplication de séquences parce qu'elle cherche -en somme - l'alignement puis les différences sur ces petites séquences alignées.
Comprendre ce qu'est un alignement pour y trouver les preuves de l'évolution est crucial pour les enseignants disaient les Prof. Brigitte Gaillot et Denis Duboule lors d'une conférence pour les maîtres de biologie au printemps 2009.

• Scénario pour faire faire aux élèves un alignement de protéine humaine et de chimpanzé (Scénario 5 : Evolution de l'insuline mais peut être utilisé avec n'importe quelle autre protéine)
  

La génomique permet de nouvelles comparaisons

Depuis 2001 (International Human Genome Sequencing Consortium. 2001 ici) le génome humain est complètement disponible, et depuis 2005 celui du chimpanzé /The Chimpanzee Sequencing and Analysis Consortium. 2005) ici

On y apprend que les différences en termes de substitutions de bases sont de 1% et que les réarrangements, duplications et déplacements font diverger nos séquences de génome de 2.7% de plus.
Il est donc tout aussi vrai de parler de 1% ou de 3,7%... [img] Source: Pour la Science N°57 

• Nature a fait un numéro spécial Nature special chimpanzee et met a disposition un dossier Web focu" The chimpanzee genome 
• Ils y ont joliment clarifié le problème :"  We share more than 98% of our DNA and almost all of our genes with our closest living relative, the chimpanzee. " Nous partageons presque 98% de notre ADN et presque tous nos gènes avec notre plus proche parent actuel : le chimpanzé.
• On y trouve une animation interactive qui compare nos 2 espèces sur plusieurs plans : si on clique sur l'épaule du chimpanzé le plus haut on trouve des indications sur les différences génétiques." It is often said that the two species are 98.5% the same, in terms of single-letter changes in the DNA code. But mapping of the chimpanzee genome shows there are further differences in how DNA chunks are duplicated and rearranged. These differences cause our genome sequences to diverge by 2.7%, while single-letter substitutions add about another 1% of difference."

• Le NCBI maintient un portail du chimpanzé
• Le NCBI permet d'accéder librement aux génomes complets par exemple à partir de Mapviewer qui aide à prendre conscience que de nombreux génomes sont disponibles, (situation de l'humain dans le monde vivant, préalable à un arbre phylogénétique, etc.)
  • Vue du génome du Chimpanzé 
  • Vue du génome humain
    
• L'observation du nombre de chromosomes permet  de noter que le chimpanzé est présenté en référence à nous avec les chromosomes nommés 2a 2b.
  
• Choisir un chromosome p. ex. le 2 humain, en dessous on peut  lire le nombre de gènes (Total Genes On Chromosome: 2346) une comparaison chromosome a chromosome est possible.
  
• Michel Morange a donné une conférence 12.06.08 "L'homme et le singe"  vidéo ici (Canal U) 
• Site créationniste où Harun Yahya essaye de discréditer l'évolution en comparant des chiffres de similitude de l'ADN établis par des méthodes différentes.On voit bien qu'un savoir scientifique ne peut l'être qu'en référence à des données, mais surtout aux méthodes qui les produisent.

Les différences : pas seulement les gènes ?

Un article de Pollard, K. S., et al. (2006) ici fait une comparaison de la totalité du génome humain et du chimpanzé (cf Bio-Tremplins du 5 mai 2007 "Le chimpanze plus évolué que nous ? " ). Ils ont cherché les zones de notre ADN qui auraient plus varié chez nous que chez le chimpanzé ( par rapport à un autre génome).  Ils ont trouvé très peu de différences notables dans les gènes, mais dans l'ADN non-codant ils ont trouvé des Human Accelerated Regions (HAR) dont l'une semblait avoir particulièrement vite changé : appelée HAR1F, elle s'exprime entre la 9ème et la 17ème semaine de gestation -période critique où les neurones se forment et migrent- dans une région du cerveau (Cajal-Retzius) qui détermine la structure en couches du cerveau. Il est tentant d'imaginer que cet ARN aurait un rôle de régulateur et activerait de nombreux autres gènes, assurant le développement accru de notre cerveau et ... nous serions rassurés sur la réalité des différences avec "le singe" !
On voit que l'ancienne focalisation sur les gènes, qui ignorait le reste de l'ADN, passe à coté d'importantes différences...

La différence entre deux humains : 0.1% , ou 12%  ?

Bill Clinton a répété en 2001 avec la mise à disposition du Génome humain que " humans are all, irrespective of race, 99.9% the same genetically. " ici
C'est aussi ce qu'à la Cité  des sciences à Paris on peut lire :
"Résultat étonnant: entre deux individus. il n'existe que 0,1 % de différence! Bref, une aiguille dans une botte de foin qui ne cesse d'aiguiser la curiosité des chercheurs ..."
Alors que dans Science et Vie (2008) (intranet.jpg) on peut lire que "D'un individu à l'autre les gènes diffèrent de 12% ".
Difficile à concilier ! Ici c'est le nombre de gènes qui ont au moins une minuscule différence : 3'000 gènes diffèrent d'au moins une base entre deux personnes soit près de 12% des environ 21'000 gènes ( ce chiffre-là aussi change selon comment on mesure, m'embêtez pas avec ça, c'est un ordre de grandeur)
Ainsi 0.1 et 12 % sont tout aussi vrais (actuellement,... ) mais mesurent autrement.
Check Hayden, Erika, (2007) ici rapporte que ces chiffres ne prennent pas en compte les réarrangements importants : des déplacements, inversions et autres réarrangments, qui semblent toucher une grande part de notre génome (un auteur mentionnait 10% en 2007).

Un inuit et moi différons de 0.1% mais je n'aurais que 50% de commun avec ma propre fille ?

Dans l'excellent site thenakedscientist on trouve une jolie situation problème pour amorcer une investigation par les élèves :
If as a human I share 98% of my genes with a chimpanzee and 60% of my genes with a banana, how come I only share 50% of my genes with my own daughter?

Pour le chiffre de 50% entre père et fille, on s'intéresse au flux de l'information, au lignage. En fait personne n'a dit qu'il y a 50% de différence entre un parent et son enfant : Lorsqu'on dit que "nous partageons 50% de nos gènes" avec nos plus proches parents, on ne dit pas que les autres 50% sont différents, on dit juste qu'ils proviennent de l'autre parent. On devrait dire que 50% de l'information sur nos gènes vient de chaque parent. On parle donc de la source de l'information :  soit le père, soit la mère, dont on a hérité l'information génétique. En effet chaque chromosome est copié depuis le génome du père ou de la mère dans le gamète puis dans les cellules de l'enfant ; chacun est donc d'origine paternelle ou maternelle en proportions égales.
Or le plus souvent,  souvent le gène du père est identique à celui de la mère. Vos deux copies du gène de l'insuline sont vraisemblablement identiques, mais comme l'une vient de votre père et l'autre de votre mère, ils sont comptés de source différente et font partie du 50% indiqué.

Les plus récents chiffres sur la diversité humaine...

Un projet en cours The 1000 Genomes Project Consortium. (2010) veut séquencer mille génomes pour prendre la mesure de la diversité de notre espèce. Ils ont déjà analysé après "séquençage rapide" (low coverage) 179 individus provenant de 4 populations distinctes et par séquençage très approfondi (high coverage) de deux trios : mère-père-enfant; Ils ont encore séquencé 8140 exons couvrant 906 gènes de  697 personnes.
Fig 5 : Le projet The 1000 Genomes Project veut séquence pour les comparer 1000 génomes entiers ..  [img] Source: The 1000 Genomes Project.

• The 1000 Genomes Project propose des tutoriels et des vidéos ici
• Un commentaire : Human genome: Genomes by the thousand| News Feature 27 October 2010 | Nature 467, 1026-1027 (2010) |doi:10.1038/4671026a

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L'article décrit les techniques et les potentiels de ce projet (mieux connaître les populations, les maladies, les individus), et prédit que  2,700  genomes humain auront été complétés d'ici la fin du mois d'octobre 2010, qu'il y en aura 30,000 à la fin 2011 !

Nous sommes porteurs de 50 à 100  mutations liées à des maladies génétiques

Les premiers résultats  sont publiés dans Nature The 1000 Genomes Project Consortium. (2010) et une News & Views de R. Nielsen  ici en donne un résumé :  parmi de très nombreux chiffres qui peuvent intéresser l'enseignement, voici une sélection  : 
En moyenne chaque personne porte approximativement 250 à 300 variantes "loss-of-function" (qui produisent une protéine non fonctionnelle) et de 50 à 100 variantes connues pour être impliquées dans des maladies héréditaires.
Nous vivons plutôt bien cet état de fait (porteurs sains), car nous sommes hétérozygotes pour ces gènes et ces maladies sont récessives (ou il y a redondance des gènes). Chaque individu serait quand même homozygotes pour 30 mutations liées à des maladies génétiques.
A partir des deux trios, ils ont estimé le taux de mutation dans la lignée germinale ( ovules, spermatozoïdes) par substitutions de base (rate of de novo germline base substitution mutations) à environ 10^−8 par paire de bases par génération.
Cela ferait quand même 30 mutations par génération pour notre génome de 3 milliards (10^9) si je ne me trompe pas...(merci à ceux qui m'ont signalé l'erreur ! )   Leurs résultats ici indiquent qu'un individu diffère typiquement de la séquence de référence (ici) par :

• 10’000–11’000 sites non-synonymes : un changement de base dans un codon qui conduit à un acide aminé différent
  
• 10’000–12’000 sites synonymes : un changement de base dans un codon qui ne change pas l'acide aminé correspondant.
  
• 190–210 insertions/déletions (in-frame indels)
• 80–100   codons stop prématurés
• 40–50  variantes qui perturbernt les sites d'épissage (splice-site-disrupting)
• 220–250 délétions qui décalent le cadre de lecture.

Ainsi ce projet permet d'un peu mieux qualifier cette diversité humaine et distinguer plus de significations dans ce pourcent inculte...  

Conclusion

Le contraste de certains de ces chiffres pourrait constituer des bonnes amorces pour des situation-problème : ils interpellent les élèves, suscitent des questions, révèlent des obstacles, ... (intranet.pdf)
On voit aussi qu'un chiffre n'a -en science- de sens que par rapport à une méthode de mesure. Qu'il est donc difficile, mais important d'apprendre à interpréter de manière critique toute information, meme celle de Nature ou Science...
"This is a very delicate time, and a dangerous time, as people start to come up with things that the general public, or the media, or various groups might misinterpret," Sabeti says. "I like the fact that, so far, the evidence we find for natural selection in humans is only skin deep."  Check Hayden, Erika, (2007)
Et finalement ces exemples illustrent qu'une connaissance n'est scientifique que si elle établit clairement la manière dont les données étayent l'affirmation.

Sources

• Check Hayden, Erika, (2007), So similar, yet so different. Nature News 17 October 2007 | Nature 449, 762-763 (2007) | doi:10.1038/449762a
  
• Geets, C. (2003). La peur de la différence. Pensee Plurielle, 5(2003/1), 7-16.
• Gould, J., Gould, C., & Stamp Dawkins, M. (1994). The animal mind: Scientific American Library.
  
• International Human Genome Sequencing Consortium. (2001). Initial sequencing and analysis of the human genome. Nature, 409(6822), 860-921.doi:10.1038/35057062
• Human genome: Genomes by the thousand| News Feature 27 October 2010 | Nature 467, 1026-1027 (2010) |doi:10.1038/4671026a
• Miram, W., & Scharf, K. H. (1998). Biologie des molécules aux écosystèmes. Lausanne: LEP Loisirs et pédagogie.  p. 433
• Morris, D. (1969). The naked ape: Dell.
• Morris, D., & Morris, R. (1966). Men and apes: McGraw-Hill New York.
• Nielsen, R. (2010). Genomics: In search of rare human variants. Nature, 467(7319), 1050-1051. doi:10.1038/4671050a 
• Pollard, K. S., Salama, S. R., Lambert, N., Lambot, M.-A., Coppens, S., Pedersen, J. S., et al. (2006). An RNA gene expressed during cortical development evolved rapidly in humans. Nature, 443(7108), 167-172.
• Skipper, Magdalena. (20190) Nature Podcast 28th October
• Terrasson, F. (1997). La peur de la nature: Sang de la terre. doi:10.1038/nature05113
• The 1000 Genomes Project Consortium. (2010). A map of human genome variation from population-scale sequencing. Nature, 467(7319), 1061-1073.| doi:10.1038/nature09534 
  
• The Chimpanzee Sequencing and Analysis Consortium. (2005). Initial sequence of the chimpanzee genome and comparison with the human genome. Nature, 437(7055), 69-87.
  
• V.B. (2008) D'un individu à l'autre les gènes diffèrent de 12% " Science et Vie Nov 2008 env. intranet.jpg
• Vogel, G., & Angemann, H. (1970). Atlas de Biologie (M. Ricard, Trans.). Paris: Stock 

Mise à jour le 5 mai2024 pour corricher une coquille dans un sous-titre "Un inuit et moi différons de 0.1%  " et non 1%