Robert B. Darnell (à gauche) et Erich D. Jarvis (à droite). (Crédit: Lori Chertoff / Université Rockefeller)
Le fait que cette variante (surnommée i197v) soit unique aux humains était connue, tout comme son emplacement dans une protéine de liaison à l’ARN dans le cerveau appelé protéine Nova1-A essentielle pour le développement normal chez pratiquement tous les animaux étudiés. Pourquoi les humains ont leur propre changement unique dans le gène, cependant, ne l’était pas. Pour le découvrir, les chercheurs ont placé I197V chez des souris en utilisant CRISPR et, étonnamment, les animaux ont commencé à vocaliser différemment entre eux avec des vocalisations plus complexes que les souris de type sauvage utilisées.
Curieusement, les chercheurs ont également déterminé à peu près lorsque la variante peut avoir émergé. Des plongées profondes dans les génomes de nos cousins humains archaïques, les Néandertaliens d’Europe et Denisovans d’Asie centrale, ont confirmé qu’ils n’avaient pas la variante, et une revue de plus de 650 000 génomes humains modernes documentait sa présence chez toutes les personnes sauf six. (Parce que les rares six personnes sont identifiées, nous ne savons pas si leur discours est affecté.) Cela suggère que le changement unique humain est apparu en Afrique une fois après nous nous séparez évolutives de nos anciens cousins mais avant de quitter le continent-tant que pratiquant Des indices selon lesquels ce changement NOVA1 peut être un gène inattendu spécifique à l’homme et associé à la langue.
Nous avons parlé à Darnell et Jarvis de ce qui rend NOVA1 différent des autres gènes associés au langage et des implications cliniques possibles de leur découverte.
Comment êtes-vous venu étudier la variante humaine Nova1?
Darnell: Dans mon laboratoire, nous recherchons NOVA1 depuis plus de 30 ans. C’est l’une des protéines de liaison à l’ARN spécifiques aux neurones dans lesquelles nous nous spécialisons; Nous étudions les liens entre ces protéines et la fonction cognitive et la maladie. Il y a des décennies, mes collègues et moi avons découvert que NOVA1 était la cible d’un trouble auto-immune neurologique appelé Poma qui provoque un dysfonctionnement moteur sévère. Plus récemment, nous avons décrit le premier patient en manquant une copie de Nova1-un enfant avec des dysfonctionnements linguistiques et moteurs. Ces études nous ont inspiré à explorer pourquoi les humains ont leur propre forme unique de protéine.
JARVIS: Bob m’a approché avec un intérêt à travailler ensemble sur le projet parce que mon laboratoire a une expertise sur les changements génétiques spécifiques à l’homme associés à la langue parlée et à l’apprentissage vocal complexe parmi les espèces non humaines, telles que les oiseaux chanteurs. Le projet était conforme à l’un de nos objectifs à long terme – la neuro-ingénierie des comportements de communication vocale plus avancés et des circuits cérébraux chez la souris.
Le gène FOXP2 a longtemps été étudié pour sa fonction dans le langage parlé et les troubles associés. Comment Nova1 y compare-t-il?
Jarvis: Une différence est que les mutations que nous avons dans FOXP2 étaient autrefois considérées comme uniques aux humains, mais ils ont depuis été trouvés dans d’autres espèces hominidés, comme les néandertaliens, et dans certaines espèces non hominides, comme les chauves-souris, et les loups. En revanche, la substitution NOVA1 que nous avons est limitée à Homo Sapiens seul.
Darnell: La plupart des chercheurs pensent que les Néandertaliens ont communiqué dans une certaine mesure, mais le jury est toujours sur la sophistication de leurs communications verbales. Ainsi, le fait que nous ayons cette variante singulière unique aux premiers humains et que nous pouvons relier cela à la vocalisation, suggère qu’elle pourrait être liée à l’évolution du langage complexe.
Lorsque vous mettez cette variante humaine dans des souris, comment cela a-t-il eu un impact sur les animaux?
Darnell: Nous avons été complètement surpris de voir qu’il a affecté les sites de liaison dans les neurones du cerveau moyen qui codent la vocalisation. C’est alors que le premier auteur-Yoko Tajima, de mon laboratoire en laboratoire avec César Vargas, d’Erich, pour tester le comportement de la souris. Ils ont constaté que le remplacement du gène de la souris par la variante NOVA1 humaine avait changé la façon dont les souris se sont “parlées”. Des souris pour bébés ont appelé leurs mères différemment, et des souris mâles qui cherchent à attirer une femelle pour l’accouplement ont essayé d’attirer son attention par des vocalisations modifiées.
JARVIS: Nous classons les vocalisations à ultrasons que les souris utilisent pour communiquer entre elles en quatre types de syllabes. Yoko et César ont constaté que lorsqu’ils ont analysé ces syllabes, les souris variantes humaines ont produit différentes séquences de celles que les souris de type sauvage l’ont fait.
Souhaitez-vous appeler Nova1 un «gène de langue», alors?
Darnell: Potentiellement, mais ce n’est certainement pas le seul. De nombreux facteurs ont été impliqués dans l’émergence de la langue.
Jarvis: J’appellerais la variante humaine un changement génétique associé à la langue parlée. Mais le gène lui-même n’est pas exclusivement utilisé pour la communication vocale ou la langue parlée.
Où voyez-vous cette recherche se dérouler ensuite?
Darnell: Notre objectif est de comprendre les mécanismes génétiques pour aider les humains qui ont une maladie, nous sommes donc intéressés par la structure et la fonction des neurones et leurs voies y contribuer. Par exemple, il est très courant que si vous avez un dysfonctionnement tel qu’un coup dans la zone de Broca, qui est le générateur de langues dans le cortex frontal, vous ne pouvez pas faire sortir vos mots, mais vous ne pouvez pas les dire clairement . Nous sommes donc intéressés à essayer de retrouver exactement les voies dans ce processus de la pensée à la parole, dans des troubles allant des formes de développement de l’autisme à la démence frontale.
Et puis il y a le potentiel de développer une meilleure compréhension de qui nous sommes et de notre évolution. Je ne suis pas un expert en biologie évolutive, mais Erich, bien sûr, est bien placé pour avoir de grandes informations sur l’évolution de la vocalisation.
Jarvis: Je pense que nous devons faire plus de tests comportementaux sur des souris avec des variantes génétiques qui sont spécifiques à l’homme ou aux apprenants vocaux pour voir si les souris acquièrent une plus grande flexibilité pour apprendre de nouvelles vocalisations. Nous pourrions également essayer d’introduire la variante humaine NOVA1 en oiseaux chanteurs, avec la prédiction que cela pourrait les rendre plus avancés les apprenants vocaux. Bien que le langage parlé se produisait probablement d’une combinaison de changements génétiques, notre étude montre qu’au moins un changement génétique trouvé de manière unique chez l’homme peut avoir un impact sur la communication vocale dans une espèce non humaine.
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