Pourquoi est-il si difficile pour les humains d’avoir un bébé ?

De nouvelles recherches menées par un scientifique du Milner Center for Evolution de l’Université de Bath suggèrent que les « chromosomes égoïstes » expliquent pourquoi la plupart des embryons humains meurent très tôt. L’étude, publiée dans PLoS Biologieexpliquant pourquoi les embryons de poisson vont bien mais que, malheureusement, les embryons humains ne survivent souvent pas, a des implications pour le traitement de l’infertilité.

Environ la moitié des ovules fécondés meurent très tôt, avant même qu’une mère sache qu’elle est enceinte. Tragiquement, beaucoup de celles qui survivent pour devenir une grossesse reconnue seront spontanément avortées après quelques semaines. De telles fausses couches sont à la fois remarquablement courantes et très pénibles.

Le professeur Laurence Hurst, directrice du Milner Center for Evolution, a étudié pourquoi, malgré des centaines de milliers d’années d’évolution, il est encore si difficile pour les humains d’avoir un bébé.

La cause immédiate de la plupart de ces décès précoces est que les embryons ont le mauvais nombre de chromosomes. Les ovules fécondés doivent avoir 46 chromosomes, 23 de maman dans les ovules, 23 de papa dans le sperme.

Le professeur Hurst a déclaré : « De très nombreux embryons ont le mauvais nombre de chromosomes, souvent 45 ou 47, et presque tous meurent dans l’utérus. Même dans des cas comme le syndrome de Down avec trois copies du chromosome 21, environ 80 % ne feront malheureusement pas à terme. »

Pourquoi alors le gain ou la perte d’un chromosome devrait-il être si courant alors qu’il est aussi si mortel ?

Il y a un certain nombre d’indices que Hurst a rassemblés. Premièrement, lorsque l’embryon a le mauvais nombre de chromosomes, cela est généralement dû à des erreurs qui se produisent lorsque les ovules sont fabriqués chez la mère, et non lorsque le sperme est fabriqué chez le père. En fait, plus de 70 % des œufs fabriqués ont le mauvais nombre de chromosomes.

Deuxièmement, les erreurs se produisent dans la première des deux étapes de la fabrication des œufs. Cette première étape, on l’avait remarqué auparavant, est vulnérable aux mutations qui interfèrent avec le processus, de sorte que la mutation peut se faufiler « égoïstement » dans plus de 50% des ovules, forçant le chromosome partenaire à être détruit, un processus connu sous le nom de entraînement centromérique. Ceci est bien étudié chez la souris, longtemps suspecté chez l’homme et précédemment suggéré comme étant lié d’une manière ou d’une autre au problème de la perte ou du gain de chromosomes.

Ce que Hurst a remarqué, c’est que, chez les mammifères, une mutation égoïste qui essaie de le faire mais échoue, résultant en un œuf avec un trop grand nombre ou un trop petit nombre de chromosomes, peut encore être évolutivement mieux lotie. Chez les mammifères, parce que la mère nourrit continuellement le fœtus en développement dans l’utérus, il est bénéfique sur le plan de l’évolution que les embryons se développant à partir d’œufs défectueux soient perdus plus tôt plutôt que d’être portés à terme. Cela signifie que les descendants survivants font mieux que la moyenne.

Hurst a expliqué : « Cette première étape de fabrication d’œufs est étrange. Un chromosome d’une paire ira à l’œuf, l’autre sera détruit. Mais si un chromosome ‘sait’ qu’il va être détruit, il n’a rien à perdre, alors pour Des preuves moléculaires récentes et remarquables ont montré que lorsque certains chromosomes détectent qu’ils sont sur le point d’être détruits au cours de cette première étape, ils changent ce qu’ils font pour éviter d’être détruits, ce qui pourrait entraîner une perte ou un gain de chromosomes et la mort de l’embryon.

« Ce qui est remarquable, c’est que si la mort de l’embryon profite à l’autre progéniture de cette mère, comme le chromosome égoïste sera souvent chez les frères et sœurs qui reçoivent la nourriture supplémentaire, la mutation est mieux lotie car elle tue les embryons ».

« Les poissons et les amphibiens n’ont pas ce problème », a commenté Hurst. « Dans plus de 2000 embryons de poisson, aucun n’a été trouvé avec des erreurs chromosomiques de la mère ». Les taux chez les oiseaux sont également très faibles, environ 1/25e du taux chez les mammifères. Ceci, note Hurst, est aussi prédit qu’il y a une certaine compétition entre les oisillons après leur éclosion, mais pas avant.

En revanche, la perte ou le gain de chromosomes est un problème pour tous les mammifères étudiés. Hurst a commenté: « C’est un inconvénient de nourrir notre progéniture dans l’utérus. S’ils meurent tôt, les survivants en bénéficient. Cela nous rend vulnérables à ce type de mutation. »

Hurst soupçonne que les humains peuvent en effet être particulièrement vulnérables. Chez la souris, la mort d’un embryon donne des ressources aux survivants de la même couvée. Cela donne environ 10% d’augmentation des chances de survie des autres. Les humains, cependant, n’ont généralement qu’un seul bébé à la fois et la mort précoce d’un embryon permet à une mère de se reproduire rapidement à nouveau – elle n’a probablement même jamais su que son ovule avait été fécondé.

Les données préliminaires montrent que les mammifères tels que les vaches, avec un embryon à la fois, semblent avoir des taux de mortalité embryonnaire particulièrement élevés en raison d’erreurs chromosomiques, tandis que ceux avec de nombreux embryons dans une couvée, comme les souris et les porcs, semblent avoir des taux quelque peu inférieurs.

Les recherches de Hurst suggèrent également que de faibles niveaux d’une protéine appelée Bub1 pourraient entraîner la perte ou le gain d’un chromosome chez l’homme ainsi que chez la souris.

Hurst a déclaré: « Les niveaux de Bub1 diminuent à mesure que les mères vieillissent et que le taux de problèmes chromosomiques embryonnaires augmente. L’identification de ces protéines suppressives et l’augmentation de leur niveau chez les mères plus âgées pourraient restaurer la fertilité.

« J’espère aussi que ces idées seront une étape pour aider les femmes qui éprouvent des difficultés à tomber enceintes ou qui souffrent de fausses couches à répétition. »