Expliquer les différences morphologiques entre l'Homme et le chimpanzé d'un point de vue génétique.
Qu'est-ce qui explique la différence entre la forme du crâne de l'Homme et la forme du crâne du chimpanzé ?
Quels éléments caractérisent la croissance du crâne chez l'Homme ?
Quelles sont les différences entre le cerveau humain et celui du chimpanzé ?
Que signifie le terme "hétérochronie" ?
Quels éléments expliquent la formation de quatre fois plus de neurones chez l'Homme que chez le chimpanzé ?
L'Homme et le chimpanzé partagent 98,5% des nucléotides de leur génome ainsi qu'un ancêtre commun très récent. Pourtant, d'un point de vue morphologique, ils sont très différents. Nous verrons tout d'abord l'importance de la différence dans l'expression de gènes du développement, puis les différences dans le développement neuronal.
Les gènes de développement sont des gènes qui s'expriment pendant le développement embryonnaire et qui participent à la mise en place des tissus et des organes. Chez l'Homme, comparé au chimpanzé, on remarque que la durée des phases de développement est ralentie, on parle d'hétérochronie. Chez l'Homme, les durées des phases de développement sont beaucoup plus longues que chez le chimpanzé, et cela explique grandement la différence des caractères crâniens des deux espèces. Si l'on compare un crâne de jeune chimpanzé et un crâne de chimpanzé adulte, on observe de grandes différences : le trou occipital se déplace vers l'arrière et impose une quadrupédie, le bourrelet sus-orbitaire apparaît, la mâchoire s'avance (prognathisme), les canines deviennent des crocs. Chez l'Homme, la comparaison du crâne juvénile et du crâne adulte met en évidence peu de différences : face plate, trou occipital en avant et dents assez similaires. On explique cela par la lenteur des phases de développement chez l'Homme qui provoquerait un arrêt du développement avant sa fin. Ainsi, la durée des phases de développement qui est contrôlée par des gènes de développement (comme le gène MYH16 qui intervient sur la musculature de la mâchoire) pourrait expliquer les différences morphologiques crâniennes entre l'Homme et le chimpanzé.
Entre ces deux espèces, peu de gènes diffèrent mais certaines mutations peuvent avoir des conséquences. Par exemple le gène FoxP2 est présent chez le chimpanzé et l'Homme, et en les comparant on a pu identifier deux mutations. Des mutations de ce gène chez l'Homme entraînent des troubles du langage mais aussi un mauvais fonctionnement des muscles de la face et de la bouche. Ainsi, même si d'autres gènes sont impliqués dans le langage, la mutation de ce gène FoxP2 pourrait expliquer en partie l'acquisition du langage articulé chez l'Homme.
Enfin, le volume de la boîte crânienne et la taille du cortex sont très différents chez le Chimpanzé et l'Homme. Chez le chimpanzé, le volume crânien est d'environ 500 cm3 alors qu'il est trois fois plus important chez l'Homme ; environ 1500 cm3. Deux gènes sont impliqués dans ce développement : les gènes ASPM et HAR1. Le gène ASPM s'exprime pendant la première phase du développement embryonnaire et il permet la multiplication des neurones. La durée d'expression du gène ASPM est de huit semaines chez l'Homme et de seulement deux semaines chez le chimpanzé. Cela explique qu'il y a quatre fois plus de neurones chez l'Homme donc un cerveau plus volumineux. Le gène HAR1 intervient dans la forme du cerveau et dans son organisation. Ce gène présente de nombreuses mutations entre l'Homme et le chimpanzé, ce qui expliquerait une surface corticale bien moindre (moins de circonvolutions corticales) du cortex du chimpanzé par rapport à celui de l'Homme.
- La durée de certaines étapes de développement engendre des différences morphologiques importantes entre le chimpanzé et l'Homme, comme par exemple la forme du crâne.
- Les mutations de certains gènes de développement entraînent des différences morphologiques, notamment l'organisation du cortex.