Atavisme

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Un atavisme, du latin atavi (« ancêtres »), en biologie évolutive du développement réfère à la réapparition d'un caractère ancestral chez un individu qui normalement ne devrait pas le posséder. Ce trait peut soit avoir été perdu ou encore avoir été transformé au cours de l'évolution[1]. Dans les deux cas, la caractéristique n'est pas présente ni chez les parents ni chez un ancêtre proche. De plus, pour être considérée comme atavique, la caractéristique doit persister au cours de la vie adulte, être présente seulement chez un seul ou très peu d'individus à l'intérieur d'une population et ressembler de très près à la caractéristique que tous les membres de la population ancestrale possédaient[2].

Ce phénomène est intéressant par sa démonstration du fait qu'un gène peut rester en dormance pendant une très longue période, voire des millions d'années, à l'intérieur du bagage génétique d'innombrables générations[1]. Des caractères plésiomorphes inexprimés sur les gènes peuvent être réactivés sans préavis, créant ainsi plusieurs possibilités de remodelage adaptatif[1].

Bien qu'attrayant à la génétique, un atavisme est souvent constaté au point de vue morphologique, car l'interprétation de ce genre d'anomalie se fait à l'aide des fossiles des états ancestraux qui démontrent que le caractère a changé au cours de l'évolution avant de soudainement réapparaitre. Ces manifestations physiques offrent une meilleure compréhension des concepts d'un gène présent et exprimé, d'un gène présent et non exprimé, et d'un gène disparu.

Si les archives fossiles n'offrent pas d'indication à savoir si certaines malformations sont des atavismes ou non, il y a lieu de se poser deux questions : est-ce que la présence de la caractéristique signifie que les ancêtres possédaient le trait? Ou encore, est-ce qu'elle suggère que les individus de cette espèce ont le potentiel de la posséder dans les générations futures ?

Figure 1. Squelette de baleine mysticète, avec ceinture pelvienne vestigiale

Exemples d'atavismes dans la nature[modifier | modifier le code]

Dans la nature, il existe de nombreux exemples d'apparition de pattes chez des vertébrés les ayant perdues durant l'évolution de leur espèce. Par exemple, des cas de baleines et de serpents avec des pattes arrière ont été recensés. Le terme « atavisme spontané » est souvent utilisé, mais n'est pas tout à fait juste dans la mesure où un caractère atavique n'apparaitra pas chez un organisme ne pouvant pas le recevoir. Bien qu'il soit étonnant de voir une baleine avec des pattes arrière, le squelette de cet animal présente une ceinture pelvienne très réduite, sous-développée et non connectée à la colonne vertébrale, mais tout de même vestigiale d'une époque où ses ancêtres avaient un bassin complet attaché à des membres postérieurs, comme il est visible sur la figure 1. Certaines baleines à fanons ont aussi un fémur vestigial et c'est chez les espèces ayant ces parties osseuses vestigiales les plus développées que l'on retrouve le plus de cas de pattes arrière au stade adulte. Ces membres vont de peu développés à très bien formés et constituées d'un fémur, tibia, fibula, parfois aussi de quelques os tarsiens, métatarsiens et phalanges[2].

Expérimentations scientifiques[modifier | modifier le code]

Étant une variation d'un gène héréditaire, les atavismes sont transmissibles à la génération suivante. L'expérience de William Ernest Castle en 1906 en fait une démonstration[3]. Les premiers tétrapodes avaient sept doigts et huit orteils, et par la suite un modèle de cinq doigts et cinq orteils a été conservé (numérotés de I à V)[4]. Les cochons d'Inde modernes ont quatre doigts sur les pattes antérieures et trois sur celles postérieures. Le pouce ou le gros orteil (numérotés I) des quatre membres et le petit orteil (V) des membres postérieurs ont disparu. Castle a trouvé un cochon d'Inde possédant un petit orteil sur sa patte arrière gauche. Très imparfaite, cette excroissance ne possédait ni muscles ni tendons, mais s'est révélée être un orteil en soi et non une division de l'orteil IV. Castle fit s'accoupler entre eux les descendants de ce premier cochon d'Inde en choisissant ceux qui avaient le petit orteil le mieux développé. À la cinquième génération, il obtint un cochon d'Inde avec un petit orteil parfaitement développé et fonctionnel possédant os, muscles, nerfs, vaisseaux sanguins et ongles. À chaque génération avait lieu une variation hétérochronique, le temps de développement de l'os métatarsien était prolongé par rapport à la génération précédente. Cette étude amena Castle à la conclusion que l'orteil surnuméraire n'est pas transmis d'une génération à une autre comme un simple caractère récessif, mais plutôt que chaque gamète possède le gène de développement du petit orteil et le transmet sous une forme inexprimée à ses descendants[2].

Les expérimentations beaucoup plus récentes d'induction d'atavismes ont été, en majorité, réalisées par manipulations au niveau embryonnaire. Selon la cladistique actuelle, le clade le plus près des dinosaures serait celui des oiseaux. Depuis plusieurs années, de nombreux scientifiques ont fait des expériences sur des espèces d'oiseaux, principalement des poulets, afin de réactiver des caractères ancestraux attribués aux dinosaures, tels que des dents, une queue ou même des écailles reptiliennes. Le biologiste évolutionnaire Arhat Abzhanov est un de ces scientifiques. Au début des années 2000, il s'est d'abord intéressé au gène provoquant la formation d'un bec d'oiseau et ensuite aux différentes signalisations moléculaires nécessaires à la création de chaque type de forme de bec. Les dinosaures étant éteints, il utilisa un représentant d'un autre taxon relativement près des dinosaures, soit celui des crocodiliens. En comparant la formation du museau d'un alligator et celle du bec d'un poulet au niveau embryonnaire, Abzhanov découvrit que les protéines sonic hedgehog (SHH), Bmp4 (responsable de la morphogénèse osseuse) et le facteur de croissance des fibroblastes 8 (FGF-8) avaient un rôle chez les deux embryons juste avant l'apparition du museau ou du bec[5]. Le patron d'expression des gènes du bec est plus complexe chez l'oiseau, car il s'agit d'un caractère dérivé par rapport au type plésiomorphe qu'est le museau reptilien. Très simplement résumé, Abzhanov a inactivé les points d'expression en trop chez l'embryon de poulet pour ne laisser que ceux qui sont homologues dans la formation du museau de l'alligator. L'expérience fut fructueuse, l'embryon de poulet développa une structure osseuse très similaire à celle de l'alligator. Par contre, les œufs n'ont pas pu être étudiés une fois éclos, car les règlements éthiques entourant les expérimentations scientifiques ne le permettent pas[6].

Figure 2. Archaeopteryx ancêtres des oiseaux possédant des dents

Si l'atavisme est la réactivation d'un gène habituellement inexprimé, l'expérience de Abzhanov consiste en fait à empêcher l'expression d'un gène dont le phénotype est dérivé de l'état ancestral. C'est le retour à une caractéristique ancestrale par le renversement de l'évolution, à l'opposé de la loi de Dollo], et non par la réactivation d'un gène latent. En 2002, le département d'anatomie de l'Université du Wisconsin est allé bien plus loin. « Modern birds do not have teeth[7]. » écrivent-ils au début d'un de leurs articles. Les oiseaux modernes n'ont pas de dents, mais ce n'est pas le cas de leurs ancêtres dinosauriens, comme le montre la figure 2. De la même façon qu'Abzhanov, le chercheur Matthew P. Harris et ses collègues se sont penchés sur le développement embryonnaire d'un alligator et d'un poulet. En manipulant essentiellement les mêmes molécules, SHH, FGF 8 et Bmp 4, ils comprirent à quel niveau la signalisation cellulaire induisait la formation de dents chez l'alligator et comment elle était manquante chez le poulet. En activant une protéine appelée β-caténine, l'épithélium oral de l'embryon de poulet montrait à un certain stade de développement des excroissances similaires à la première génération de dents chez l'embryon d'alligator[7]. Ce genre de manipulations volontaires au niveau embryonnaire provoque l'apparition d'atavismes qui ne sont pas basés sur des changements génétiques et hérités. Les expériences font état de la plasticité du développement chez un embryon.

Concernant les dinosaures, le paléontologue John R. Horner fait sans doute partie des chercheurs les plus influents. Plusieurs théories autant sur le mode de vie que sur l'anatomie de ces reptiles éteints lui sont attribuées. Il a longtemps travaillé à trouver des preuves que les oiseaux sont des descendants directs des dinosaures. Hans Larsson[8], paléontologue et chercheur à l'Université McGill à Montréal s'est aussi intéressé à l'embryogenèse des oiseaux du point de vue de Horner, c'est-à-dire en se questionnant sur comment les oiseaux ont perdu certaines caractéristiques des dinosaures. Dans un récent article paru dans le magazine EvoDevo[9], Larsson, Horner et plusieurs autres chercheurs expliquent comment, à partir des dinosaures possédant une longue queue reptilienne, les oiseaux ont acquis une queue très réduite par la fusion de plusieurs vertèbres caudales. Les changements ont lieu dans le patron de signalisation moléculaire et pour les comprendre, ils ont étudié différentes modifications provoquées sur une souris et ayant comme résultat la fusion des vertèbres caudales[10]. Comprendre les mécanismes de signalisation qui engendrent ou inhibent la formation de différents caractères morphologiques sur les oiseaux permettraient, comme l'explique Horner lors d'une conférence présentée par la fondation TED en mars 2011, une meilleure compréhension de la biologie évolutive du développement et aussi de provoquer l'apparition d'atavismes rappelant des caractéristiques présentes chez les dinosaures, mais perdues chez les oiseaux modernes. Bref, il voudrait créer un « chickenosaurus »[11],[12].

Autres significations[modifier | modifier le code]

Le terme était fréquemment employé dans un sens psychologique pour désigner, de manière plus ou moins fondée, et souvent en mauvaise part, une prédisposition innée à certains comportements, notamment rebelles : certains criminologues du XIXe siècle (particulièrement Cesare Lombroso) s'attachaient ainsi à démontrer l'existence d'un atavisme criminel chez certaines personnes ou catégories de personnes.

On parle aussi en matière sociale d'atavisme pour qualifier certaines résurgences de choses dont on croyait être débarrassé, tel que la réapparition de mouvements d'inspiration nazie en Allemagne, ou encore le choix de modes de vie différents et d'un niveau technologique ou culturel considéré comme en retard, voire arriéré ou primitif, tel que les gens choisissant de vivre dans des cabanes sur des terrains non constructibles, la réapparition de cultes de religions disparues, notamment païennes (Néopaganisme), ou encore le mode de vie et la violence de certains humains en situation de survie.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b et c Stiassny, M. 2003. Atavism. In Keywords And Concepts in Evolutionary Developmental Biology, Harvard University Press, 492 pages
  2. a, b et c Hall, B. K. 1984. Developmental mechanisms underlying the formation of atavisms, Biological Reviews. 59(1) : 89-122
  3. Wright, S. 1934. An analysis of variability in number of digits in an inbred strain of Guinea Pigs, Genetics, 19(6) : 506-536
  4. Larsson, C. E. et al. 2002. Pentadactyl ground state of the avian wing. Journal of Experimental Zoology. 294(2):146-151
  5. Abzhanov, A. et al. 2004 Bmp4 and morphological variation of beaks in Darwin's finches, Science, 305(5689): 1462-1465
  6. Gupta, S. 2011. Chicken revisits its dinosaur past, New Scientist, 2826:6-7 http://www.newscientist.com/article/mg21128264.200-reverse-evolution-chicken-revisits-its-dinosaur-past.html
  7. a et b Harris, M. P. 2006. The development of archosaurian first-generation teeth in a chicken mutant. Current Biology. 16(4): 371-377
  8. redpath-staff.mcgill.ca
  9. EvoDevo
  10. Rashid, D. J., et al. 2014. From dinosaurs to birds: A tail of evolution, EvoDevo, 5:25 http://www.evodevojournal.com/content/5/1/25
  11. chickenosaurus sur ted.com
  12. wired.com/

Voir aussi[modifier | modifier le code]