Les orangs-outans, les souris et les chevaux en sont recouverts, mais pas les humains. Pourquoi nous avons beaucoup moins de poils que la plupart des autres mammifères est longtemps resté un mystère. Mais une comparaison inédite des codes génétiques de 62 animaux commence à raconter l’histoire de la façon dont les gens – et d’autres mammifères – ont perdu leurs serrures.
Les humains semblent avoir les gènes pour une couche complète de poils, mais l’évolution les a désactivés, rapportent des scientifiques de l’Université de la santé de l’Utah et de l’Université de Pittsburgh dans le journal eVie. Les résultats indiquent un ensemble de gènes et de régions régulatrices du génome qui semblent être essentiels à la fabrication des cheveux.
La recherche répond à des questions fondamentales sur les mécanismes qui façonnent cette caractéristique humaine déterminante. Les scientifiques soupçonnent que cela pourrait éventuellement conduire à de nouvelles façons de récupérer les cheveux après la calvitie et la chimiothérapie, ou chez les personnes souffrant de troubles entraînant la perte de cheveux.
L’étude montre ensuite que la nature a déployé la même stratégie au moins neuf fois chez des mammifères assis sur différentes branches de l’arbre évolutif. Les ancêtres des rhinocéros, des rats-taupes nus, des dauphins et d’autres mammifères sans poils piétinaient, sabordaient et nageaient le long du même chemin pour désactiver un ensemble commun de gènes afin de se débarrasser de leurs poils et de leur fourrure.
« Nous avons adopté l’approche créative consistant à utiliser la diversité biologique pour en savoir plus sur notre propre génétique », déclare Nathan Clark, Ph.D., généticien humain à l’U of U Health qui a effectué une grande partie de la recherche à l’Université de Pittsburgh avec Amanda Kowalczyk, Ph.D., et Maria Chikina, Ph.D. « Cela nous aide à identifier les régions de notre génome qui contribuent à quelque chose d’important pour nous. »
Les avantages d’être sans poils
Qu’il s’agisse des poils grossiers d’un singe ou de la fourrure douce d’un chat, la pilosité est différente dans le règne animal. Il en va de même pour l’absence de poils. Les humains ont une touffe de cheveux caractéristique sur la tête, mais parce que nos poils sont moins visibles, nous tombons dans la catégorie « sans poils ». Nous rejoignent d’autres mammifères avec des soupçons de poils comme des éléphants avec leur couverture clairsemée, des porcs à poil transparent et des morses moustachus.
Il y a des avantages à avoir un front dégarni. Sans poils denses, les éléphants se rafraîchissent plus facilement dans les climats chauds et les morses glissent sans effort dans l’eau. Malgré les diverses raisons, l’analyse de Kowalczyk a révélé que ceux-ci et les autres mammifères sans poils analysés ont accumulé des mutations dans bon nombre des mêmes gènes. Ceux-ci incluent des gènes qui codent pour la kératine et des éléments supplémentaires qui construisent la tige pilaire et facilitent la croissance des cheveux.
Les régions régulatrices du génome semblent être tout aussi importantes, a également montré la recherche. Ces régions ne codent pas pour les structures qui fabriquent les cheveux mais influencent plutôt le processus indirectement. Ils guident quand et où certains gènes s’activent et combien sont fabriqués.
De plus, l’écran a découvert des gènes pour lesquels un rôle dans la germination des cheveux n’avait pas encore été défini. Combinées à des preuves supplémentaires, telles que des signes d’activité cutanée, ces découvertes mettent en évidence un nouvel ensemble de gènes qui pourraient être impliqués dans la croissance des cheveux.
« Il existe un bon nombre de gènes dont nous ne savons pas grand-chose », déclare Kowalczyk. « Nous pensons qu’ils pourraient jouer un rôle dans la croissance et l’entretien des cheveux. »
Démêler la perte de cheveux
Pour démêler le mystère de la perte de cheveux chez les mammifères, Clark, Kowalczyk et Chikina ont recherché des gènes chez les animaux sans poils qui évoluaient à un rythme plus rapide que leurs homologues chez les animaux poilus.
« Comme les animaux subissent une pression évolutive pour perdre leurs cheveux, les gènes codant pour les cheveux deviennent moins importants », explique Clark. « C’est pourquoi ils accélèrent le rythme des changements génétiques autorisés par la sélection naturelle. Certains changements génétiques pourraient être responsables de la perte de cheveux. D’autres pourraient être des dommages collatéraux après l’arrêt de la croissance des cheveux. »
Pour effectuer la recherche, ils ont développé des méthodes de calcul qui pourraient comparer des centaines de régions du génome à la fois. Ils ont étudié 19 149 gènes et 343 598 régions régulatrices qui ont été conservées dans les dizaines d’espèces de mammifères analysées. Dans le processus, ils ont pris des mesures pour écarter les régions génétiques responsables de l’évolution d’autres traits spécifiques à l’espèce, comme l’adaptation à la vie aquatique.
Le fait que l’écran impartial ait identifié des gènes capillaires connus a démontré que l’approche fonctionnait, explique Clark. Cela suggère également que les gènes identifiés dans le dépistage qui sont moins bien définis pourraient être tout aussi importants pour avoir des cheveux ou ne pas en avoir.
Clark et ses collègues utilisent maintenant la même approche pour définir les régions génétiques impliquées dans la prévention du cancer, l’allongement de la durée de vie et la compréhension d’autres problèmes de santé.
« C’est un moyen de déterminer les mécanismes génétiques mondiaux sous-jacents à différentes caractéristiques », explique Clark.
Plus d’information:
Amanda Kowalczyk et al, L’évolution complémentaire de la séquence codante et non codante sous-tend l’absence de poils chez les mammifères, eVie (2022). DOI : 10.7554/eLife.76911