Une seule protéine pourrait stimuler l’apparence du langage humain

Ainsi, une équipe de scientifiques de l’Université Rockefeller de New York a trouvé une nouvelle preuve génétique intrigante: la variante d’une protéine qui n’est que dans Homo Sapiens et qui aurait pu aider à apparence une langue parlée. Dans une étude nouvellement publiée dans ‘Communications de la nature‘, et sous la direction de Robert Darnell et Yoko Tajima, les chercheurs ont découvert qu’en introduisant cette variante exclusivement humaine de la protéine Nova1, connue comme cruciale pour le développement des neurones, les vocalisations des rongeurs ont été modifiées pendant qu’ils s’appelaient.

L’étude a également confirmé que cette variante particulière n’est pas présente dans les Néandertaliens et les Denisovanos, les humains archaïques qui ont traversé nos ancêtres, comme l’ont démontré l’héritage génétique de ces espèces qui reste dans de nombreux humains actuels. «Ce gène», explique Darnell, «fait partie d’un changement évolutif radical dans les premiers humains modernes et fait allusion aux origines anciennes possibles de la langue parlée. NOVA1 peut, en effet, un gène du langage humain, bien qu’il ne s’agisse certainement que d’un des nombreux changements génétiques spécifiques que les humains montrent.

Une longue chaîne d’adaptations

Nos capacités linguistiques sont le résultat d’une longue série d’adaptations anatomiques du tractus vocal, ainsi que de l’action de nos réseaux neuronaux complexes. Cependant, la génétique sous-jacente à cette importante capacité humaine n’a jamais été pleinement comprise. Nous croyons, par exemple, qu’un moteur génétique du langage est le gène FOXP2, qui code pour un facteur de transcription impliqué dans le développement précoce du cerveau. En fait, les personnes atteintes de mutations dans ce gène présentent de sérieux défauts de la parole, notamment l’incapacité de coordonner les mouvements des lèvres et de la bouche avec le son.

De plus, notre espèce a FOXP2 avec une série de variations d’acides aminés qui n’existent pas chez d’autres primates ou mammifères, bien que chez les Néandertaliens, ce qui suggère que la variante est apparue dans un ancêtre commun des deux lignées humaines. Cependant, certaines de ces résultats dans FOXP2 sont soumises à des litiges, et leur fonction dans le développement du langage humain reste sans être claire. Et là, c’est précisément là que NOVA1 s’adapte, qui survient en tant que nouveau candidat pour jouer ce rôle.

Le gène FOXP2, en effet, produit une protéine, clonée et caractérisée pour la première fois en 1993 par Darnell lui-même, qui est spécifique aux neurones et est la clé du développement du cerveau et du contrôle neuromusculaire. La protéine se trouve pratiquement identique dans un large éventail de biosphères, des mammifères aux oiseaux, mais pas chez l’homme. Au lieu de cela, nous avons notre propre forme unique, caractérisée par un seul changement d’acide aminé dans la position de 1977 (I197V) dans la chaîne protéique.

Bien sûr, selon l’auteur principal Yoko Tajima, I197V n’est pas le seul remplacement d’acides aminés qui distingue les humains modernes des autres organismes. Et certains pourraient également être nécessaires au développement du cerveau. “De tels changements”, explique Tajima, “pourrait avoir joué un rôle important dans l’acquisition de caractéristiques qui ont contribué à l’apparence, à l’expansion et à la survie de Homo Sapiens.”

Darnell, alors, enquête sur NOVA1 depuis le début des années 1990, lorsque lui et ses collègues l’ont identifié pour la première fois comme le déclencheur d’un trouble neurologique auto-immun appelé Poma, ce qui peut provoquer un dysfonctionnement moteur extrême. Récemment, cependant, les cas ont également commencé à identifier les cas dans lesquels les variantes génétiques de NOVA1 sont associées à des difficultés linguistiques. “Comprendre Nova1”, dit Darnell, “a été le plus grand effort de toute ma carrière.”

Dans la présente étude, les chercheurs ont eu recours à des outils d’édition de gènes pour remplacer la protéine Nova1 commune, présente chez la souris, par la variante humaine I197V. Ensuite, ils ont utilisé des techniques avancées pour identifier les sites syndicaux de Nova1 dans le cerveau moyen de la souris.

Chaîne de découvertes

La première découverte remarquable a été que la variante humaine n’avait aucun impact sur le développement neuronal ou le contrôle moteur. Autrement dit, il a fonctionné exactement de la même manière que celui qu’il avait remplacé. Mais que faisais-je alors? La deuxième constatation significative a donné aux scientifiques un indice: les sites syndicaux qui ont été considérablement affectés par la variante humaine de la protéine se trouvaient dans des gènes liés à la vocalisation.

“Nous pensons,” Wow “”, explique Darnell. Nous ne nous attendions pas à cela. C’était l’un de ces moments vraiment surprenants de la science ». Ensuite, le Darnell Laboratory a rejoint ses forces à celles du laboratoire neurogénétique du Rockefeller, dirigée par Erich D. Jarvis, qui étudie les mécanismes moléculaires et génétiques qui sous-tendent l’apprentissage vocal.

Au cours des années suivantes, les deux laboratoires ont étudié l’impact sur les vocalisations de diverses souris dans différents contextes. Et trouvé des schémas vocaux modifiés entre jeunes des deux sexes et des hommes adultes. «Tous les bébés souris», explique Darnell – émettre des chillidos ultrasoniques à leurs mères, et les chercheurs en langues classent les différents cris comme quatre «lettres»: S, D, U et M. Nous découvrons que les chillidos émis par les souris avec la variante I197V spécifiquement spécifique Les humains étaient différents de ceux des souris de type sauvage. Certaines «lettres» avaient changé.

Les chercheurs ont également trouvé des modèles similaires lors de l’étude des appels mâles adultes lorsqu’ils sont exposés aux femmes en chaleur. Ces souris, dit Darnell, «parlait» d’une manière différente aux femmes. “Il est facile d’imaginer comment de tels changements dans la vocalisation pourraient avoir un impact profond sur l’évolution.”

L’élément humain

L’influence potentielle de I197V dans l’évolution humaine est devenue l’objectif suivant des scientifiques. Pour confirmer que la variante n’était pas dans nos parents humains les plus proches, Darnell et son équipe ont comparé huit génomes humains avec trois génomes néandertaliens et un de Denisovano. Comme prévu, les deux parents archaïques, dont on pense que nous avons séparé il y a environ 250 000 à 300 000 ans, avait la même protéine Nova1 que tous les animaux non humains.

Plus tard, ils ont examiné 650 058 génomes humains modernes dans la base de données DBSNP, un catalogue de variations de séquences courtes extraites de personnes du monde entier. S’il y avait une alternative à I197V, ce serait certainement là. Mais il s’est avéré que de ces 650 058 personnes, toutes sauf six, qui avaient la variante archaïque, possédaient la variante humaine.

«Nos données – Darnell Proceds – montrent qu’une population ancestrale d’humains modernes en Afrique a développé la variante humaine I197V, qui est devenue plus tard dominante, peut-être parce qu’elle conférait des avantages liés à la communication vocale. Cette population a ensuite quitté l’Afrique et s’est étendue partout dans le monde.

L’enquête, bien sûr, n’est pas encore terminée et, à l’avenir, le Darnell Laboratory étudiera comment Nova1 régule la fonction du langage. “Nous croyons”, dit-il en revanche, “comprendre ces problèmes fournira des informations importantes sur le fonctionnement du cerveau pendant les communications vocales et comment sa déréglementation conduit à certains troubles. Notre découverte pourrait avoir une pertinence clinique à bien des égards, allant des troubles du développement aux maladies neurodégénératives.