A la recherche des gènes de l'hominisation

Dans son ouvrage «Human, The Science behind what makes us unique»(1) le neuropsychologue Michaël S. Gazzaniga recense et enrichit les innombrables travaux ayant cherché à comprendre les changements survenus dans l'histoire de l'évolution des êtres vivants, grâce auxquels certains primates ont pu devenir des « humains » différents de leurs prédécesseurs, caractérisés par l'aptitude au maniement des outils, au langage et à la conscience. Nous en donnerons ultérieurement une recension plus détaillée. Retenons que, dès le premier chapitre, il s'interroge sur le rôle d'un facteur généralement considéré comme déterminant dans l'hominisation, l'évolution de la taille du cerveau ou encéphalisation.

Les « gènes de l'encéphalisation »

On considère généralement que l'accroissement des capacités cognitives a été parallèle à l'augmentation de la taille des cerveaux. Certes, il n'y a pas un rapport fixe entre le coefficient d'encéphalisation (rapport entre le poids du cerveau et celui du corps) propre à chaque espèce et leurs aptitudes cognitives. D'autres causes interviennent, notamment des différences dans les capacités de connectivité interne propres à tel ou tel type de cerveau. Par ailleurs comme il a été rappelé lors du colloque "The Sapient Mind" précédemment cité dans nos colonnes, on montre que les facteurs biologiques n'ont pas été seuls à provoquer la marche vers l'hominisation. La taille du crâne de Homo Floresiensis représente 1/3 de celle des humains actuels. Vers - 60.000 ans, la biologie et l'organisation du cerveau ont cessé de se modifier et d'autres facteurs, dits épigénétiques car résultant de l'interaction avec le milieu culturel, ont entraîné le développement de capacités telles que l'invention, le langage et le travail en commun. Il en est résulté un processus d'enrichissement croisé entre le génome, l'environnement et les êtres et outils avec lesquels chaque individu interagit.

Sous ces réserves, c'est bien cependant l'augmentation de la taille du cerveau qui a marqué le départ de la différenciation entre les hominiens et leurs congénères primates. Or cette augmentation n'a pu résulter que de l'évolution d'un certain nombre de gènes. Plusieurs d'entre eux ont été identifiés il y a quelques années. Il s'agit notamment des gènes Microcéphalin et ASPM dont les défectuosités provoquent des désordres graves de développement physique et mental. Ces gènes et d'autres analogues étaient présents depuis longtemps dans les lignées de primates, mais ils ont évolué rapidement après la divergence entre hominiens et chimpanzés, ce qui laisse supposer qu'ils ont bien été responsables de l'explosion de la taille des cerveaux de nos ancêtres. Ils ont ainsi donné un avantage compétitif considérable à ces derniers. L'augmentation de la taille du cerveau n'a pas été uniformément répartie. Elle a favorisé le néocortex en général et certaines zones dans celui-ci, ainsi que le cervelet et la matière blanche importante pour la connectivité. Toutes ces régions sont déterminantes pour le développement des fonctions cognitives supérieures, y compris le langage.

On sait qu'une question majeure se pose alors, celle que nous évoquions dans notre article précité : pour quelle raison les gènes commandant cette augmentation de taille et les conséquences qu'elle a entraîné en matière de neurogenèse ont-ils évolué de cette façon chez les hominiens alors qu'ils ne le faisaient pas chez les autres primates ni d'ailleurs chez les autres animaux ? Il ne semble pas que des différenciations substantielles se soient produites de - 7 à - 2 millions d'années, dans les milieux géographiques, forêts et savanes, où vivaient les uns à côté des autres les ancêtres de l'homo et ceux des chimpanzés. Si les futurs hominiens s'étaient trouvés isolés dans des milieux différents de ceux des autres singes forestiers, ils auraient pu développer des mutations favorisant l'accroissement des capacités cognitives de leurs cerveaux. Mais aujourd'hui, on a tendance à penser que globalement les milieux étaient les mêmes, aux époques capitales de la divergence. Il n'est pas interdit d'imaginer cependant que les mutations favorables se soient produites au sein de petits groupes s'étant par hasard retrouvé isolés dans des éconiches très restreintes, groupes à qui elles auraient conféré rapidement un avantage compétitif considérable. Mais l'explication semble un peu « tirée par les cheveux ».

Les gènes du langage

L'aptitude au langage complexe, apparue bien plus tard que l'accroissement de la taille des cerveaux, ne pose pas les mêmes questions. Il est évident depuis longtemps qu'elle possède une base génétique. Il est évident aussi que le processus épigénétique d'hominisation était déjà en cours depuis plusieurs millions d'années. Les mutations permettant aux cerveaux des humains de commencer à s'engager dans des échanges langagiers ont donc trouvé, aux alentours des années – 200.000, un environnement favorable à leur sélection.

Aussi, s'interroger sur les bases génétiques du langage ne consiste pas à se demander pourquoi, subitement, les humains se seraient mis à parler mais quels étaient les gènes dont les mutations ont favorisé cette aptitude. La réponse à cette question, activement étudiée aujourd'hui, nécessite comme on le devine d'abandonner tout réductionnisme génétique. Aucun gène n'existe dont on puisse affirmer qu'il s'agit du gène du langage, brutalement apparu. Là encore, l'évolution a été longue et ses résultats complexes, d'ailleurs encore très largement mal connus à ce jour.

Forme générale de la protéine FOXP2De la même façon que l'action des gènes Microcéphalin et ASPM avaient été découverte en étudiant des anomalies morphologiques, ce fut en étudiant des troubles dans l'expression langagière présentés par d'une famille britannique, les KE, que l'on identifia un gène baptisé FOXP2 dont une mutation provoquait les troubles en question. Le gène fut très rapidement baptisé «gène du langage» ou «gène de la grammaire». Plusieurs années après, il apparu que les choses n'étaient pas si simples. Ce gène avait évolué bien avant les dinosaures et se trouve aujourd'hui présent sous des versions peu différentes chez de nombreux animaux, allant des oiseaux aux chauves-souris et aux abeilles. Il a été aussi identifié chez les néanderthaliens. La protéine pour laquelle code le gène FOXP2, dite aussi FOXP2, est très peu différentes, de l'homme aux autres espèces. Cependant, on a montré qu'elle avait enregistré deux changements récents dans les 200.000 dernières années, correspondant à une évolution dans le gène FOXP2 survenue à une époque contemporaine à celle de l'apparition des premiers langages humains. Pour s'être répandue si rapidement, cette mutation devait présenter un avantage évolutionnaire important

Ceci ne veut pas dire cependant que le gène FOXP2 soit à proprement parler le gène du langage. Les choses sont bien plus complexes. L'étude de son rôle dans les nombreuses espèces où il est présent montre qu'il s'agit d'un gène dit de transcription qui active de nombreux autres gènes (plusieurs centaines sans doute) et en invalide d'autres, au fur et à mesure du développement. Il s'exprime durant la mise en place de nombreux organes, poumons, œsophage, cœur et cerveau. Il commande l'apprentissage et la mise en œuvre de nombreuses coordinations locomotrices permettant par exemple à l'oiseau chanteur de former des vocalises complexes ou à la chauve-souris d'utiliser son système d'écholocalisation. Chez l'homme, ses défaillances provoquent, comme l'avait montré l'étude de la famille KE, des troubles divers de la coordination des muscles et centres nerveux nécessaires au langage. Mais son action précise sur l'organisation structurelle du cerveau et la croissance des neurones, notamment au niveau des aires intervenant dans le langage humain, reste encore à identifier. Des dizaines de gènes sont impliqués par ailleurs dont plusieurs s'expriment différemment chez l'homme et chez le chimpanzé.

Autrement dit, si le gène FOXP2 n'est pas exactement le gène du langage, tout en étant indispensable à la mise en place et au développement des aptitudes langagières, il reste à identifier les processus ayant permis voici 200.000 ans environ à nos ancêtres d'utiliser leurs potentialités locomotrices pour échanger de véritables messages à contenus symboliques. On a suggéré que les premiers langages résultaient d'une combinaison de gestes et mimiques, complétés de messages sonores du type de ceux courants chez les animaux. Probablement. Mais là encore, sous quelles impulsions et pour répondre à quelles exigences ? Rien n'empêche de penser que, comme pour l'utilisation des premiers outils, ce fut par un hasard judicieusement exploité que les premiers inventeurs du langage en ont découvert les vertus.

Quoi qu'il en soit, les philosophes de l'évolution pourront retenir de ces travaux deux conclusions très différentes :

* Pour la première, l'humain est véritablement spécifique, comme souhaite le démontrer l'ouvrage de Michaël S. Gazzaniga,
* Pour la seconde au contraire, il existe une grande continuité dans le déploiement des gènes, qui relie en profondeur les hommes et les autres animaux.

Notes
(1) Michaël S. Gazzaniga. "Human, The Science behind what makes us unique" HarperCollins 2008

Pour en savoir plus :
On trouvera sur le site http://www.well.ox.ac.uk/~simon/ un résumé des travaux sur le gène FOXP2 réalisés par le Dr Simon Fisher, de l'Université d'Oxford, qui fut l'un de ses découvreurs.


Source : Jean-Paul Baquiast Automates Intelligents 05/09/2008