Les espèces séparées par des barrières infranchissables ?

Au départ, on constate de multiples barrières entre les espèces :

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Mais si deux espèces apparues depuis longtemps ne peuvent pas entrer dans des relations sexuelles leur permettant d’engendrer, est-ce vrai également pour des espèces naissantes, proches l’une de l’autre ? Cela ne semble pas du tout évident par exemple pour les ancêtres des grands singes !

Une des idées fondamentales sur la barrière infranchissable était que des espèces différentes (elles ne peuvent pas engendrer ensemble pour diverses raisons, génétiques ou autres) ne peuvent pas non plus échanger des gènes. Mais ce n’est pas sûr du tout ! Non seulement la majorité des maladies humaines actuelles viennent des animaux mais elles peuvent également intervenir dans le génome...

Des chercheurs ont montré que la tremblante du mouton pourrait, comme la maladie de Creutzfeldt-Jakob, avoir la capacité à infecter l’être humain.

La plupart des maladies nouvelles sont d’origine animale et disposent d’un potentiel zoonotique. Un des événements clef de l’émergence est le franchissement de barrière d’espèces. Il existe dans le monde microbien une règle de spécificité, qui veut qu’une espèce microbienne donnée se développe chez un hôte spécifique. On parle aussi d’hôte « habituel », dénomination imprécise, car, parfois, les agents pathogènes ont un large spectre d’hôtes, comme les virus rabiques par exemple. Au cours de l’évolution, le passage d’une espèce à une autre constitue pour le microbe une solution d’avenir permettant d’assurer la survie. À court terme, un nouvel équilibre doit alors être trouvé entre l’envahisseur et son hôte, souvent au détriment de ce dernier : les microbes ont le pouvoir de nous rendre malades. Certains auteurs ont une vision moins manichéenne de la stratégie microbienne ; ils considèrent l’hôte infecté comme un super-organisme possédant différents génomes co-évoluant de façon dynamique sur le long terme. À ce titre, la mitochondrie, présente dans toutes les cellules eucaryotes où elle apporte la machinerie nécessaire au métabolisme oxydatif, a probablement été le plus efficace de ces envahisseurs. De même, 8 % de notre génome serait constitué d’éléments rétroviraux. S’il est probable que l’infection joue un rôle important dans notre évolution et participe à la sélection naturelle, ce concept « pacifiste » ne suffit pas à accepter la morbidité et la mortalité qui en découlent. La lutte contre les maladies infectieuses reste un enjeu important des systèmes de santé publique.Parmi les agents infectieux émergents, les virus à ARN représentent la majorité. L’introduction d’un virus chez un nouvel hôte est le plus souvent le résultat d’un ensemble de circonstances offrant l’opportunité de franchir la barrière d’espèces. Deux questions sont alors posées : comment le « saut » du virus s’est-il produit ? comment ce virus va-t-il s’installer avec succès ? La capacité à franchir les barrières d’espèces est liée à plusieurs facteurs : l’existence d’un énorme réservoir de virus, l’interconnexion des différentes populations hôtes, les propriétés biologiques des virus… la liste n’est pas exhaustive. Connaître toutes les conditions initiales du « saut » est impossible, reconnaître rétrospectivement les circonstances favorisantes est utile pour comprendre et agir. Le monde viral, en particulier celui des virus à ARN, semble infini et d’une étonnante diversité. Il constitue un réservoir d’agents pathogènes illimité pouvant infecter toutes les formes de vie. Cette notion de « réservoir » de diversité est fondamentale pour comprendre la richesse potentielle des échanges. Pour Joshua Lederberg, le point de départ de la réflexion est la prise de conscience de l’évidence : la cohabitation de tous les êtres vivants. La frontière entre virologies humaine, animale et végétale est virtuelle, même si, pour des raisons académiques, chaque spécialité mène une vie séparée. Pour de nombreuses maladies virales, des recherches ont été menées pour identifier les réservoirs viraux et tenter de rompre la transmission à l’homme.

Pour la médecine (vétérinaire notamment) et pour l’épidémiologie et l’écoépidémiologie, la barrière des espèces est une barrière hypothétique et symbolique interdisant, au moins momentanément, la transmission d’une maladie d’une espèce à une autre appartenant au même genre ou à la même famille.

Dans ce contexte, le franchissement de la barrière des espèces constitue le passage d’une pathologie d’une espèce à une autre jusqu’alors non affectée.

L’hypothèse autrefois couramment admise qu’il existe une véritable barrière d’espèces est de plus en plus discutée. Elle a notamment été mise en cause par Chastel, qui a introduit le concept de réussite émergentielle chez les pathogènes émergents et pour les maladies émergentes. Il est possible que dans un contexte de mondialisation des déplacements d’animaux et d’humains, le franchissement de la barrière des espèces soit plus fréquent qu’on ne le pensait autrefois1.

Ainsi pour C. Chastel, « La prétendue barrière d’espèce, censée nous protéger des virus issus du monde animal, domestique ou sauvage, apparaît de plus en plus comme un concept » et parmi les pathogènes zoonotiques qui semblent pouvoir assez facilement passer d’espèces animales à l’homme figurent quelques virus à fort potentiel pandémique :

- Sida

- Grippe pandémique, dont virus de la grippe espagnole (de 1918-1919)

- SRAS

- Chikungunya

- virus du Nil occidental (West Nile)

et plus localement (par exemple) ;

- virus Marburg

- Ebolavirus

Certains virus ont été facteurs d’émergences virales à ce jour non réussies (ex : virus H5N1). Les arbovirus, notamment transmis par des tiques ou d’autres invertébrés hématophages, s’adaptent très vite aux résistances immunitaires de leurs hôtes, car à la différence des virus à ADN, leurs erreurs de réplication ne sont pas corrigées par une polymérase, ce qui leur offre un taux exceptionnel de mutation (environ 300 fois plus élevé), qui agit à chaque cycle réplicatif en leur permettant d’explorer rapidement de larges possibilités évolutives, tout en permettant à la métapopulation de constamment conserver des génotypes optimaux. Pour cette raison, ils sont également plus aptes à franchir la barrière d’espèces.

En fait, il y a de nombreuses preuves que les gènes franchissent la barrière des espèces.

Une étude allemande confirme le transfert des gènes des OGM vers les bactéries

Les chercheurs ont mené des observations sur les abeilles

Le gène de résistance au pesticide porté par le colza transgénique peut se transférer aux bactéries par l’intermédiaire des abeilles : c’est ce que semble avoir démontré une équipe allemande de l’Institut de recherche sur les abeilles de l’université d’Iéna lors d’expériences dont les résultats devraient prochainement être publiés dans une importante revue scientifique. L’équipe de Hans Heinrich Kaatz a étudié pendant trois ans des abeilles qui butinaient un champ planté de colza transgénique. Elle a ensuite recueilli le pollen porté sur les pattes des abeilles, pollen qui a été donné à manger, en laboratoire, à de jeunes abeilles. L’intestin de celles-ci était ensuite extrait, son contenu répandu sur un milieu de culture de micro-organismes. Après analyse, les chercheurs ont constaté que le gène de résistance avait été transféré à des bactéries et à une levure de ce milieu. Cette expérience semble ainsi confirmer la possibilité d’un transfert de gènes des plantes vers les bactéries.

Les virus influenza de type A sont des pathogènes majeurs chez l’homme et peuvent avoir un impact considérable sur la santé publique, en particulier en cas de pandémie.
L’analyse des souches virales responsables des pandémies, des épidémies et des cas sporadiques depuis 1918 nous a démontré que ce virus pouvait franchir la barrière d’espèce par le biais de phénomènes de mutations et/ou de réassortiments. Il en est ainsi de la dernière pandémie 2009 A (H1N1) où le virus responsable était un triple réassortant d’origine aviaire, porcine et humaine.

Pour franchir la barrière d’espèce, le virus doit pénétrer dans un organisme et trouver les tissus dans lesquels se reproduire. Le chimpanzé par exemple est résistant au virus influenza humain du fait de la présence de mucines dans ses sécrétions respiratoires.
Ensuite le virus par le biais de son hémagglutinine de surface doit trouver son récepteur cellulaire (acide sialique couplé à du galactose en position 2-3 ou 2-6). Les virus aviaires trouvent peu de récepteur spécifique dans le tractus respiratoire supérieur de l’homme, ce qui n’est plus le cas s’ils franchissent les voies aériennes inférieures où ils
trouvent de nombreuses cellules cibles et peuvent alors s’y répliquer entraînant parfois un taux de mortalité élevé par réaction inflammatoire délétère. Lorsque le virus a pénétré dans la cellule, la réplication n’est pas systématique. Ainsi, les virus aviaires infectent les cellules de souris, mais ne peuvent se répliquer, sans doute par défaut de l’activité polymérasique du virus qui doit avoir une séquence particulière en acides aminés (rôle du PB2 627).

Contrairement à ce qu’on a longtemps pensé, les génomes ne sont pas stables. Ils renferment des fragments d’ADN capables de se déplacer et de se multiplier. Appelées éléments transposables, ces séquences mobiles, attestées depuis trente ans, continuent d’intriguer. On les a trouvés dans toutes sortes d’organismes vivants, des bactéries à l’homme en passant par la drosophile, les champignons filamenteux et les plantes. On a découvert qu’ils peuvent franchir la barrière des espèces. Certains sont apparentés aux rétrovirus, dont fait partie le virus du sida.

On le sait, les éléments transposables peuvent occasionnellement « sauter » d’une espèce à une autre. Ce phénomène est appelé transfert horizontal, par opposition au transfert vertical, de génération en génération, qui est le processus normal de transmission des caractères génétiquement déterminés. On dit également, que les éléments transposables peuvent franchir la barrière des espèces.

Les éléments transposables sautent d’un endroit à un autre du génome et même d’une espèce à une autre. Ils induisent parfois des mutations significatives. Leur présence contredit couramment l’arbre généalogique des espèces qui les abritent.

Un des cas les plus connus est le transfert horizontal de l’élément P de Drosophila willistoni , drosophile endémique du continent américain, vers D. melanogaster , espèce cosmopolite. Aujourd’hui, les transposons P des deux drosophiles ne diffèrent que par une seule substitution sur les 2 907 paires de bases que compte l’élément. Or, on sait que ces deux espèces sont génétiquement séparées depuis quelque 50 millions d’années. Si l’élément P avait été présent pendant tout ce temps, il comprendrait nécessairement aujourd’hui davantage de différences d’une espèce à l’autre. Comme par ailleurs toutes les souches de laboratoire de D. melanogaster capturées avant les années 1950 sont dépourvues d’élément P , il est clair que cet élément est apparu récemment. L’invasion s’est effectuée à partir du continent américain, vers l’Europe et l’Afrique d’une part, vers l’Asie d’autre part. Il est très probable qu’un transfert horizontal s’est produit entre D. willistoni et D. melanogaster au cours des années 1950-1960. On ignore, au plan moléculaire, comment un tel transfert peut s’opérer.

La même hypothèse a été avancée à plusieurs reprises pour le transposon mariner , un des plus étudiés sur le plan évolutif. Décrit initialement chez une drosophile, mariner est en réalité présent chez de nombreuses espèces non apparentées aux drosophiles, des champignons filamenteux à l’homme. Or là encore on constate une discordance entre l’arbre des espèces et celui des éléments transposables. Lorsqu’on compare des éléments de type mariner chez des drosophiles appartenant à des genres différents, on voit qu’ils peuvent être plus proches les uns des autres que ceux trouvés chez des espèces du même genre. Ce qui pourrait s’expliquer par un transfert horizontal. Il est également probable que des transferts de mariner ont eu lieu entre espèces différentes d’arthropodes, comme le pense Hugh Robertson, de l’université de l’Illinois.

Et puis il y a les multiples relations entre espèces