Pourquoi les Européens sont-ils devenus tolérants au lactose ? | La science

Il y a à peine 5 000 ans, pratiquement aucun humain adulte ne pouvait digérer correctement le lait, même si le lait faisait partie de son alimentation. Mais en un rien de temps, les Européens du Nord ont commencé à hériter d’une mutation génétique qui leur a permis de le faire. Le trait s’est répandu en seulement quelques milliers d’années et se retrouve maintenant dans jusqu’à 95% de la population. En rassemblant des fragments de poterie néolithique et d’anciens génomes humains, les scientifiques ont peut-être résolu le mystère de l’évolution de la tolérance au lactose en Europe.

Dans une étude publiée aujourd’hui dans La nature, Les chercheurs ont comparé les preuves archéologiques de 9 000 ans de consommation de lait en Europe avec la génétique et ont découvert un développement inhabituellement rapide de la tolérance au lactose chez les Européens après avoir commencé à consommer la boisson. Les auteurs soupçonnent que quelque chose de plus extrême que la consommation régulière de lait peut avoir entraîné le changement génétique. Des facteurs de stress extraordinaires tels que la famine et les agents pathogènes peuvent avoir exacerbé les effets gastro-intestinaux normalement bénins du lait sur les intolérants au lactose, provoquant des épisodes mortels de diarrhée et de déshydratation, tout en rendant la capacité de digérer le lait particulièrement précieuse.

« Il réécrit les manuels expliquant pourquoi boire du lait était un avantage », déclare l’auteur principal Richard Evershed, directeur du Centre de recherche en biogéochimie de l’Université de Bristol. « Pour développer une mutation génétique si rapidement, quelque chose doit tuer les personnes qui ne la portent pas. »

La vaste étude, dirigée par Evershed et ses collègues de l’Université de Bristol et de l’University College London, comprenait la contribution d’experts de 20 autres pays.

Presque tous les bébés du monde naissent avec la capacité de digérer le lactose – après tout, on le trouve dans le lait maternel. Mais environ les deux tiers des adultes ne peuvent plus digérer le sucre naturel du lait parce que la production d’une enzyme de digestion du lait appelée lactase s’arrête après le sevrage. Pour cette raison, la majorité de la population adulte mondiale manque de lactase, également connue sous le nom d’intolérance au lactose.

L’autre tiers de la population adulte mondiale a développé une tolérance au lactose, ce qui signifie qu’elle continue à produire de la lactase, et cela est particulièrement vrai pour des groupes tels que ceux d’origine nord-européenne.

Shevan Wilkin, anthropologue biologique à l’Institut Max Planck pour la science de l’histoire humaine, dit que l’histoire de la tolérance au lactose semblait simple jusqu’à il y a environ cinq ans. Lorsque des groupes de personnes ont commencé à garder des animaux et à boire leur lait, les bienfaits du lait pour la santé ont favorisé ceux qui pouvaient le digérer, tandis que les problèmes digestifs ont contré le succès des intolérants, de sorte que la mutation génétique qui a aidé les gens à digérer le lait a évolué et s’est finalement propagée dans ces populations.

« Ensuite, nous avons vu des tendances folles », explique Wilkin, qui n’a pas participé à l’étude. « Si vous regardez les génomes anciens, personne n’avait de tolérance au lactose jusqu’à récemment, au cours des derniers milliers d’années. » Pour qu’un trait génétique se propage si rapidement, il devrait y avoir une raison très importante pour laquelle les personnes qui l’ont, survivent et se reproduisent tout en d’autres meurent.

« Nous avons également constaté que d’énormes populations à travers la steppe, les habitants du Kazakhstan, de la Russie, de la Mongolie d’aujourd’hui, les personnes qui boivent une tonne de lait, ne sont pas du tout résistantes à la lactase. » Si les simples avantages de boire beaucoup de lait sont un mutation pour cette persistance de la lactase produite et disséminée, les habitants des steppes auraient certainement dû développer le trait de la même manière que les Européens.

De plus, des études sur l’ADN humain ancien ont montré que la mutation génétique qui a permis la persistance de la lactase européenne ne semble pas conférer un avantage nutritionnel marginal. Dans les génomes européens, c’est le trait unique qui a été le plus favorisé par la sélection naturelle positive au cours des 10 000 dernières années.

Les auteurs ont utilisé différentes pistes d’enquête pour se plonger dans le passé trouble du lait européen.

Richard Evershed et ses collègues ont cartographié la consommation de lait maternel au cours des 9 000 dernières années et ont créé une base de données massive de 6 899 résidus de graisse animale tirés de 13 181 fragments de poterie provenant de 554 sites archéologiques à travers l’Europe. Au cours des trois dernières décennies, des scientifiques, dirigés par des experts comme Evershed, ont développé des méthodes pour analyser la poterie ancienne et découvrir des preuves de son contenu.

Par chance ou par science, la matière grasse du lait est incorporée dans la poterie ancienne et conservée à des niveaux remarquables. L’examen de la composition isotopique en carbone des deux principaux acides gras présents et persistants dans les graisses animales en pot dégradées montre que le lait laisse une signature distinctive car il est produit différemment de la graisse de carcasse de ruminants.

Evershed a trouvé de nombreuses preuves que les humains buvaient du lait à travers l’Europe depuis environ 9 000 ans.

Le co-auteur Mark Thomas, généticien évolutionniste à l’University College de Londres, a lancé son propre projet de cartographie, celui-ci traçant où et quand la variante génétique qui a permis la persistance de la lactase chez les Européens a émergé. En combinant les séquences d’ADN de plus de 1 700 humains préhistoriques, il a découvert que leur première apparition remonte à environ 5 000 ans seulement, soit environ 4 000 ans après le début de la consommation régulière de lait. La mutation est devenue courante en peu de temps, mais son apparition tardive signifie que les humains ont bu du lait des milliers d’années avant de pouvoir le digérer.

Thomas et ses collègues ont comparé les ensembles de données d’Evershed sur la consommation historique de lait en Europe aux preuves génétiques d’une augmentation de la tolérance au lactose. Ils n’ont trouvé aucune association entre les changements dans la consommation de lait au fil du temps et l’augmentation de la capacité humaine à tolérer le lactose.

C’est déroutant, car chez les personnes qui ne digèrent pas le lactose, le composant sucré du lait peut provoquer des problèmes intestinaux allant des gaz à la diarrhée. C’est pourquoi les personnes intolérantes au lactose ne boivent pas beaucoup de lait – ou du moins c’est ce que beaucoup avaient supposé à tort.

En fait, les travaux du co-auteur George Davey Smith montrent qu’ils boivent du lait, selon son étude des données de la UK Biobank couvrant plus de 500 000 individus vivants. Son analyse n’a trouvé pratiquement aucune différence entre la consommation de lait des adultes persistants et non persistants. Il a également constaté que la plupart des buveurs de lait non purs et durs ne signalaient aucun effet à long terme sur la santé, rien qui raccourcirait leur durée de vie ou nuirait à leur fertilité. « Alors, comment les humains pourraient-ils être des producteurs laitiers s’ils n’avaient pas la persistance de la lactase? » demande Evershed. « Parce qu’ils aiment consommer du lait et peuvent en tirer des bienfaits pour la santé. »

La découverte de George Davey Smith a soulevé une autre question pour les chercheurs ; Si les personnes intolérantes au lactose peuvent boire du lait sans effets néfastes majeurs, qu’est-ce qui a conduit au changement génétique dramatique qui a conduit tant d’Européens à développer rapidement une tolérance au lactose ?

Certains facteurs ont dû accélérer le développement de la tolérance au lactose, probablement en lui donnant une importance cruciale et même une question de vie ou de mort.

« C’est là que nous avons commencé à imaginer des scénarios où ce serait le cas », explique Evershed.

Mark Thomas soupçonne que la famine a pu jouer un rôle important. Habituellement, la plupart des adultes non tolérants ne se sentent pas trop mal après avoir consommé du lait, note-t-il. « Vous avez des flatulences, de la diarrhée, ce n’est pas agréable, cela peut être inconfortable et embarrassant, mais personne n’est jamais mort d’une intolérance au lactose. »

« Mais si vous avez la diarrhée, si vous souffrez de malnutrition sévère, alors vous avez de vrais problèmes », poursuit-il. « C’est toujours l’une des principales causes de décès dans le monde aujourd’hui. » Lorsque des aliments comme les céréales manquent pendant une famine, les personnes non têtues peuvent recourir à la consommation de beaucoup plus de produits laitiers alors qu’elles ne le devraient pas, ce qui est le plus important. des effets néfastes sur leur santé.

Davey Smith, directeur de l’unité d’épidémiologie intégrative du MRC à l’Université de Bristol, a une autre idée avec un concept similaire ; Il soupçonne que les agents pathogènes ont joué un rôle majeur. Bien que ses travaux montrent que la consommation de lait n’est pas nocive pour la santé des adultes intolérants aujourd’hui, c’est potentiellement un problème majeur pour les personnes souffrant de troubles intestinaux, de déshydratation et d’autres maux. À une époque où les gens vivaient proches les uns des autres, parmi les animaux de compagnie, et manquaient d’hygiène adéquate, la maladie s’est probablement propagée et a pu gravement affaiblir de nombreuses personnes pour lesquelles la diarrhée et la déshydratation liées au lactose étaient mortelles. En revanche, ceux qui pouvaient boire et digérer le lait disposaient d’une ressource pour s’en sortir.

L’équipe a testé ces idées à l’aide de modèles qui suggéraient que la variante du gène pour la persistance de la lactase augmentait dans les populations lorsqu’elles étaient touchées par la famine ou des agents pathogènes.

Les facteurs de stress environnementaux qui ont entraîné la tolérance au lactose peuvent avoir fonctionné ensemble, et ils peuvent avoir été très différents au cours de chacune des cinq périodes différentes connues pour avoir évolué en Europe, au Moyen-Orient et en Afrique.

« L’Europe pourrait être une question de colonies et de famine, tandis que l’Afrique, par exemple, pourrait être beaucoup plus une question de sécheresse et de maladies plus lourdes », déclare Thomas.

Les méthodes du groupe pourraient également être utilisées pour découvrir ce qui se passerait si, malgré le bon sens, les humains ne développaient jamais la capacité de digérer le lait.

« Parce qu’à leur sujet [Eurasian] Les gens des steppes qui ne sont pas résistants à la lactase boivent des tonnes de lait », explique Shevan Wilkin. « Que s’est-il passé là où cela ne s’est pas développé alors qu’il s’est développé en Europe? »

Wilkin ajoute que les scientifiques ont avancé diverses idées pour expliquer les mystères de la digestion du lait, notamment comment la tolérance au lactose a évolué si tard et si rapidement, et pourquoi les gros consommateurs de lait comme les habitants des steppes restent intolérants au lactose. Maintenant, dit-elle, il existe un cadre qui peut approfondir ces questions.

« C’est une entreprise tellement impressionnante. Et en conséquence, ils ont proposé des idées qui ont beaucoup de sens.