Une équipe de recherche reconstitue l’histoire évolutive et l’adaptation biologique du peuple chinois Han sur le plateau mongol

Une équipe de recherche chinoise a analysé 5 583 individus modernes et anciens à partir d’un ensemble de données génomiques intégrées pour reconstituer l’histoire évolutive de la population et l’adaptation biologique de la population chinoise Han à travers le plateau mongol.

Leurs conclusions, publié dans hLa viedémontrent une forte homogénéité génétique au sein de la population chinoise Han sur le plateau mongol, influencée par le flux génétique des populations environnantes de langue altaïque.

À l’aide de diverses méthodes de biologie computationnelle, l’équipe a caractérisé un paysage complet d’adaptations biologiques, en identifiant des signatures adaptatives liées à des traits métaboliques complexes. De plus, une analyse pan-ancestrale des génomes anciens et modernes a reconstitué la trajectoire évolutive des mutations clés dans les gènes liés au métabolisme des acides gras et de l’acide folique au cours des 50 000 dernières années.

Une caractérisation complète de l’effet des processus démographiques complexes et des pressions de sélection naturelle sur les modèles de diversité génétique humaine est essentielle pour comprendre l’histoire humaine des populations ethnolinguistiquement différentes et la trajectoire évolutive de la base génétique moléculaire des traits adaptatifs et des maladies complexes.

« Les ressources génomiques anciennes et modernes à grande échelle, spécifiques à la population, offrent une fenêtre de recherche spatiotemporelle directe pour élucider l’origine, la migration, le mélange, l’adaptation biologique et les origines géographiques et les trajectoires de diffusion de l’architecture génétique des maladies humaines », explique Chao Liu, académicien à l’Académie chinoise d’ingénierie et co-auteur correspondant du Centre de technologie antidrogue de la province du Guangdong.

Des études génétiques récentes sur l’ascendance spécifique des génomes anciens et modernes dans les populations d’Eurasie occidentale ont révélé les contributions génétiques différentielles des chasseurs-cueilleurs européens du Paléolithique supérieur tardif, des agriculteurs anatoliens du Néolithique et des éleveurs des steppes eurasiennes de l’âge du bronze à la base génétique des traits complexes tels que le rapport taille-hanches et la taille chez les Européens modernes.

Des analyses d’ascendance locale spécifiques aux génomes anciens et modernes en Europe ont montré que la propagation des populations des steppes occidentales il y a 5 000 ans a façonné la susceptibilité génétique à la sclérose en plaques dans les populations européennes modernes, avec une prévalence plus élevée dans le nord et plus faible dans le sud.

Cependant, il existe une relative rareté de recherches basées sur des bases de données génomiques anciennes et modernes pour décortiquer les origines géographiques et les trajectoires évolutives des maladies ou des traits adaptatifs biologiques chez les Eurasiens de l’Est.

« Pour combler cette lacune dans les populations d’Eurasie orientale et fournir des informations plus approfondies sur l’histoire évolutive des Eurasiens orientaux ancestraux différents et sur l’origine évolutive de la base génétique spécifique à la population des traits biologiques complexes, nous avons exploré la composition ancestrale et caractérisé la trajectoire évolutive des traits adaptatifs dans les populations chinoises Han en utilisant une base de données génomique moderne et ancienne intégrée », explique Guanglin He, auteur correspondant de l’Université du Sichuan.

Histoire de la population

Les Han constituent le groupe ethnique le plus important au monde. Ils sont répartis dans toute la Chine dans des environnements écologiques et des régimes alimentaires variés. Le plateau mongol, dans le nord de l’Asie de l’Est, abrite à la fois des populations Han de langue sinitique et des populations de langue altaïque.

Les documents historiques font état de divers régimes dans la région, notamment celui des Xiongnu (209 av. J.-C. – 98 apr. J.-C.), des Xianbei (386 – 534 apr. J.-C.), des Turcs (552 – 742 apr. J.-C.), des Ouïghours (744 – 840 apr. J.-C.) et des Khitans (916 – 1125 apr. J.-C.). Des preuves archéologiques et génétiques suggèrent une interaction culturelle et génétique étendue entre les Han et ces groupes ethniques minoritaires.

Mengge Wang, co-premier auteur de l’Université du Sichuan, a déclaré : « Les ressources génomiques spécifiques à la population sont importantes pour la reconstruction de l’histoire de la population et pour améliorer l’équité en matière de santé humaine dans la médecine de précision. En outre, l’interaction entre les populations du plateau mongol est très intéressante, et nous avons effectué des recherches préliminaires sur l’origine génétique et l’histoire de la population mongole.

« Dans ce projet, nous avons principalement mené des recherches en génétique des populations axées sur l’histoire de la population et l’adaptation biologique de la population chinoise Han sur le plateau mongol, et avons découvert de nombreuses histoires intéressantes liées à l’évolution de mutations adaptatives clés. »

Les scientifiques ont caractérisé de manière exhaustive l’histoire démographique et l’adaptation biologique des individus chinois Han sur le plateau mongol en utilisant le spectre de fréquence des allèles et des fragments résolus par haplotype.

L’étude a révélé une homogénéité génétique prononcée parmi les populations Han de diverses régions du plateau mongol. Comparés à leurs homologues des plaines centrales, les habitants Han du plateau mongol présentent une plus grande dérive génétique avec les populations parlant l’altaïque.

Une modélisation avancée des mélanges a confirmé que le pool génétique de la population Han sur le plateau mongol a été influencé par le flux génétique des populations liées aux groupes parlant l’Altaïque.

Adaptation biologique

L’étude a identifié des signaux de sélection naturelle liés à l’environnement froid du plateau mongol, aux changements de stratégie de subsistance et aux changements d’immunité lors d’expositions à des agents pathogènes grâce à diverses méthodes de modélisation informatique et de détection.

« Nous avons effectué plusieurs analyses statistiques complémentaires, notamment des statistiques de branche de population basées sur la fréquence des allèles (PBS), des estimations de l’indice de fixation par paires (FST), l’homozygotie étendue des haplotypes interpopulation basée sur l’haplotype (XP-EHH) et le score d’haplotype intégré (iHS), pour détecter les signaux de sélection naturelle dans la population Han du plateau mongol. Les plus significatifs étaient les gènes candidats liés au métabolisme, FADS et MTHFR », explique Xiangping Li de l’Université médicale de Kunming, premier auteur de l’étude.

La famille de gènes FADS code des enzymes désaturases d’acides gras, qui régulent la synthèse des acides gras polyinsaturés. Le gène MTHFR code la méthylènetétrahydrofolate réductase, essentielle au cycle du folate.

Les chercheurs ont utilisé des ressources génomiques à haute résolution spatiotemporelle provenant d’échantillons anciens et modernes pour reconstruire les trajectoires évolutives des signaux de sélection naturelle les plus marquants, [rs174550 (FADS1) and rs1801133 (MTHFR)]sur des dizaines de milliers d’années.

Les résultats suggèrent que la fréquence de l’allèle avantageux rs174550-T a augmenté régulièrement après son émergence, se stabilisant autour de 0,54.

De même, l’allèle rs1801133-A, apparu dans les populations agricoles de mil il y a environ 10 000 ans, a atteint des fréquences élevées dans les régions proches du 40e degré de latitude nord en raison des changements de régime alimentaire associés à l’agriculture. Dans les populations chinoises, la fréquence de rs1801133-A diminue continuellement du nord au sud.

Le développement de l’agriculture céréalière dans le Croissant fertile du Proche-Orient et de la culture du mil dans le bassin du fleuve Jaune en Asie de l’Est a accéléré l’adaptation et la stabilisation des modèles de diversité génétique liés aux gènes métaboliques. L’analyse d’association phénotypique des signaux adaptatifs a révélé des modèles d’adaptation polygénique et de pléiotropie dans des caractères complexes au sein de la population Han du plateau mongol.

L’avènement de la culture du blé et de l’orge au Proche-Orient et de la culture du mil dans le bassin du fleuve Jaune a favorisé une adaptation rapide et la stabilisation de la diversité génétique des gènes métaboliques. Les analyses d’association phénotypique des signaux bioadaptatifs ont révélé une adaptation polygénique et des schémas pléiotropiques dans des caractères complexes au sein de la population Han du plateau mongol.

« Notre étude améliore la compréhension de la manière dont les antécédents génétiques complexes de la population et les événements démographiques influencent les déterminants génétiques de la maladie et des phénotypes, faisant potentiellement progresser la médecine de précision personnalisée », déclare Liping Hu de l’Université médicale de Kunming.