Fiche de révision : Évolution humaine et adaptations

📋 Plan du Cours

1. Évolution et origines humaines
2. Caractères des primates et Homo sapiens
3. Anatomie de la bipédie et de la course
4. Coévolution humaine et microbienne
5. Mutation et résistance au VIH
6. Microbiote intestinal et symbiose
7. Hypoxie et mal aigu des montagnes
8. Adaptations physiologiques à l’altitude
9. Coca et grossesse en altitude
10. Poids de naissance et altitude

📖 1. Évolution et origines humaines

🔑 Notions clés & Définitions

• Classification biologique : Attribution à Homo sapiens du genre Homo et de l’espèce sapiens, selon le système de Carl LINÉ.

📝 Points essentiels

• Homo sapiens est une espèce récente dans l’histoire évolutive : les premiers êtres pluricellulaires apparaissent il y a 600 millions d’années, Lucy date d’environ 3,2 millions d’années et l’homme moderne d’environ 300 000 ans.

📌 La macro-évolution concerne l’évolution globale des formes de vie, tandis que la micro-évolution concerne l’évolution au sein d’une même espèce.

• La classification de Homo sapiens comprend, dans l’ordre :
  • les vertébrés
  • les mammifères
  • les primates
  • les hominidés
  • les homininés
  • le genre Homo
  • l’espèce sapiens

📌 L’évolution humaine est buissonnante : plusieurs lignées humaines ont coexisté et certaines n’ont pas laissé de descendance, plutôt que de se succéder sur une branche unique.

• Le scénario « Out of Africa » décrit une origine africaine de l’homme moderne, suivie de migrations vers les autres régions du monde.

• Les Homo sapiens actuels possèdent environ 4 % d’ADN d’origine néandertalienne et les Mélanésiens possèdent 4 à 6 % d’ADN d’origine dénisovienne.

💡 Astuce mémo

Évolution buissonnante, pas une succession linéaire

📖 2. Caractères des primates et Homo sapiens

★ À maîtriser

• Les primates se caractérisent notamment par des yeux frontaux permettant la vision en relief et par une main à cinq doigts avec un pouce opposable facilitant la préhension.

• L’être humain présente un neurocrâne développé, une face réduite, une vision frontale en relief et en couleur, ainsi qu’un rapport entre le poids de l’encéphale et celui du corps supérieur à celui des autres mammifères.

📌 L’adaptation biologique repose sur des mécanismes génétiques et la sélection naturelle, l’adaptation culturelle sur les modes de vie et l’adaptation technologique sur les progrès scientifiques.

• La capacité cérébrale est d’environ 1 300 à 1 400 cm³ chez Homo sapiens, d’environ 900 cm³ chez Homo erectus et d’environ 1 600 cm³ chez Néandertal.

📌 Une lésion de l’aire motrice de Broca peut provoquer une aphasie de Broca avec impossibilité de parler, tandis qu’une lésion de l’aire sensitive de Wernicke peut provoquer une aphasie de Wernicke avec impossibilité de comprendre.

Compléments

• Les primates ont généralement une longue durée de vie, une gestation et une maturation prolongées, peu de descendants et des soins maternels étroits.

• Les primates sont omnivores et possèdent une dentition peu spécialisée ; l’être humain compte 32 ou 36 dents.

• À la naissance, le cerveau humain est immature et poursuit sa maturation pendant l’enfance, ce qui rend indispensable le soutien parental pour l’alimentation, les déplacements, les soins et l’apprentissage.

📖 3. Anatomie de la bipédie et de la course

★ À maîtriser

• Chez l’être humain, le foramen magnum est basculé vers l’avant, ce qui place le crâne en équilibre au-dessus de la colonne vertébrale et réduit le besoin de muscles postérieurs de la nuque développés.

• Les courbures cervicale et lombaire du rachis humain sont des lordoses, tandis que les courbures thoracique et sacrée sont des cyphoses ; elles contribuent à absorber les chocs du contact avec le sol.

• Le pied humain possède un gros orteil aligné avec les autres orteils et des arches plantaires longitudinales et transversales qui contribuent à l’amortissement des chocs et à la transmission de l’énergie du pas.

📌 L’être humain est adapté à la course d’endurance mais ses capacités de vitesse sont inférieures à celles de nombreux animaux, notamment le cheval, le sanglier et le guépard.

Compléments

📌 La cage thoracique humaine a une forme de tonneau, contrairement à la cage en cône des grands singes, et son élargissement est associé à une augmentation du volume pulmonaire.

• Le bassin humain est plus large et moins haut que celui des grands singes, ce qui améliore la stabilisation en bipédie et modifie le défilé obstétrical.

• Les adaptations anatomiques humaines à la course comprennent :

  • le ligament nuchal
  • le grand fessier
  • le tendon d’Achille
  • les talons larges
  • la voûte plantaire
  • les avant-bras faisant balancier
  • des vertèbres lombaires et pelviennes larges
  • des jambes longues
  • des orteils courts avec le gros orteil aligné

💡 Astuce mémo

Pied en arche → amortissement et propulsion

📖 4. Coévolution humaine et microbienne

🔑 Notions clés & Définitions

• Symbiose : Cohabitation de deux catégories d’êtres vivants qui en retirent mutuellement des avantages.

★ À maîtriser

• Les principales défenses humaines mentionnées sont : les barrières anatomiques et leurs sécrétions, le système immunitaire associé au CMH, la fièvre, la séquestration du fer dans les macrophages, les mutations de l’ADN affectant notamment les globules rouges

• Lors d’une infection ou d’une inflammation, le fer est détourné vers les macrophages, ce qui limite son accès aux microbes mais réduit sa disponibilité pour fabriquer les globules rouges et peut provoquer une anémie inflammatoire.

• Les modifications associées à une résistance accrue au paludisme comprennent : les mutations de l’hémoglobine S et C, les thalassémies, les modifications de la membrane des globules rouges, le déficit en glucose-6-phosphate déshydrogénase

• La mutation delta 32 du CCR5, récepteur présent sur les lymphocytes T, empêche ou réduit la pénétration du VIH dans ces cellules ; les homozygotes sont totalement résistants à l’infection décrite, tandis que les hétérozygotes développent une forme atténuée de la maladie.

• Le corps humain héberge environ 10¹⁴ bactéries et 10¹³ cellules, soit dix fois plus de bactéries que de cellules.

• Les rôles du microbiote intestinal comprennent : la synthèse des vitamines K, B9 et B12, la défense antimicrobienne et la stimulation immunitaire, la digestion de l’amidon, la digestion de la cellulose

Compléments

📌 En cas de paludisme ou de tuberculose, l’apport de fer doit être évité, car il peut augmenter la mortalité.

• Haldane a proposé en 1949 que la pression sélective du paludisme favorise les variations génétiques des gènes de la globine qui augmentent la résistance à la maladie.

• L’absence des antigènes Duffy rend les globules rouges imperméables à Plasmodium vivax, qui utilise normalement ces antigènes pour y pénétrer, mais certaines souches peuvent utiliser d’autres récepteurs.

💡 Astuce mémo

Le microbe sélectionne des défenses, qui modifient à leur tour l’évolution humaine

📖 5. Mutation et résistance au VIH

★ À maîtriser

📌 La mutation à l’état homozygote confère une résistance totale à l’infection par le VIH, tandis qu’à l’état hétérozygote elle atténue la maladie sans empêcher l’apparition de symptômes.

Compléments

• La mutation évoquée est apparue il y a 700 à 3 500 ans et est présente exclusivement, à fréquence élevée, chez les Européens.

📌 L’origine de la fréquence élevée de cette mutation chez les Européens reste incertaine : elle pourrait relever de la dérive génétique ou d’une sélection naturelle liée à un agent infectieux, avec Yersinia pestis et le virus de la variole proposés sans preuve formelle.

💡 Astuce mémo

Homozygote : résistance totale ; hétérozygote : maladie atténuée

📖 6. Microbiote intestinal et symbiose

🔑 Notions clés & Définitions

• Symbiose : Cohabitation de deux catégories d’êtres vivants qui en retirent des avantages mutuels.
• Dysbiose : Modification de l’équilibre du microbiote caractérisée par une perte de diversité et un appauvrissement en espèces, observée notamment dans l’obésité et des maladies inflammatoires et neuropsychiatriques.

★ À maîtriser

• Le microbiote intestinal comprend environ 10¹⁴ bactéries, contre 10¹³ cellules humaines, et le microbiote existe aussi sur la peau et les muqueuses.

• Le microbiote intestinal assure la synthèse des vitamines K, B9 et B12, la défense antimicrobienne et la stimulation des lymphocytes, ainsi que la digestion de l’amidon et de la cellulose.

Compléments

• Le microbiote intestinal se met en place à la naissance, lorsque l’enfant ingurgite des bactéries de la flore génitale maternelle en traversant la filière génitale.

• L’inventaire du microbiote intestinal a estimé 540 000 gènes issus de 160 espèces par individu.

📖 7. Hypoxie et mal aigu des montagnes

🔑 Notions clés & Définitions

• Adaptation : Selon Dobzhansky, l’adaptation correspond à des modifications biologiques, structurales ou fonctionnelles, ou culturelles et comportementales, qui permettent à un organisme de vivre et de se reproduire dans un environnement donné.
• Mal aigu des montagnes : Affection qui survient chez des personnes non adaptées séjournant en altitude, parfois dès 2 500 m, et dont la fréquence augmente avec l’altitude.

★ À maîtriser

• L’air contient 20,9 % d’oxygène, et la pression partielle en oxygène relative à celle du niveau de la mer atteint 70 % à 3 200 m, 60 % à 4 000 m et 30 % à 8 800 m.

• L’hypoxie en altitude réduit l’oxygénation des tissus et entraîne à court terme une baisse de la saturation artérielle en oxygène, une accélération cardiorespiratoire, une hausse du métabolisme de base et une stimulation de la production de globules rouges par l’EPO.

📌 Le mal aigu des montagnes peut se compliquer d’un œdème pulmonaire causant une détresse respiratoire, principale cause de mortalité, ou d’un œdème cérébral pouvant entraîner perte de connaissance et coma.

Compléments

• Les symptômes comprennent :
  • les céphalées
  • l’anorexie
  • les nausées ou vomissements
  • la fatigue

💡 Astuce mémo

Hypoxie → fuite liquidienne → œdèmes pulmonaire ou cérébral

📖 8. Adaptations physiologiques à l’altitude

★ À maîtriser

• En réponse à l’hypoxie, des récepteurs déclenchent la production d’EPO principalement dans une zone péri-tubulaire du rein et aussi dans le foie ; l’EPO stimule ensuite l’érythropoïèse dans la moelle osseuse, ce qui augmente les globules rouges.

📌 Le mal chronique des montagnes, ou maladie de Monge, apparaît après des mois ou des années de résidence en altitude et résulte d’une hausse excessive de l’hémoglobine, contrairement au mal aigu qui suit rapidement l’ascension.

• L’excès d’hémoglobine du mal chronique augmente la viscosité sanguine et favorise les troubles circulatoires et les complications cardiovasculaires ; cette affection est plus fréquente chez les hommes et sa fréquence augmente avec l’âge.

📌 Les Andins présentent généralement une hémoglobine élevée et sont exposés au mal chronique des montagnes, tandis que les Tibétains ne présentent pas d’élévation de l’hémoglobine et les Éthiopiens n’en présentent qu’une légère.

• Le gène EPAS1, probablement d’origine dénisovienne par introgression, est retrouvé chez les Tibétains et les Éthiopiens.

Compléments

• L’augmentation de la production de globules rouges liée à l’altitude nécessite au minimum une semaine et parfois plusieurs semaines.

• La ventilation spontanée au repos est environ 50 % plus élevée chez les Tibétains ; leur profil physiologique est présenté comme le plus adaptatif à la haute altitude.

💡 Astuce mémo

Andins : hémoglobine élevée ; Tibétains : ventilation accrue sans hausse d’hémoglobine

📖 9. Coca et grossesse en altitude

★ À maîtriser

• Les complications associées à la grossesse en haute altitude comprennent : le décollement placentaire, la prééclampsie, le retard de croissance intra-utérin, l’augmentation paradoxale du poids du placenta

• Chez les Tibétaines autochtones, l’adaptation à la grossesse en altitude comprend une augmentation du débit de l’artère utérine et une hyperventilation, améliorant l’apport d’oxygène au fœtus.

Compléments

• Dans les hauts plateaux andins, les trois quarts des adultes consommaient la coca vers 3 500 m, autant les hommes que les femmes.

• La coca diminue la fatigue, limite la baisse de température corporelle par vasoconstriction des extrémités, coupe la faim, apporte notamment des vitamines A et B, du calcium, du fer et du phosphore, et régule la glycémie.

• La coca était utilisée pour faciliter les activités minières, agricoles et pastorales, et ses usages thérapeutiques incluaient le soulagement du mal des montagnes et de troubles gastriques.

• La culture de la coca a été interdite dans la période moderne en raison de son usage possible pour fabriquer de la cocaïne, avec une autorisation restreinte notamment pour certaines cérémonies.

📖 10. Poids de naissance et altitude

★ À maîtriser

• Dans les Andes, le poids de naissance diminue d’environ $100\,\text{g}$ par tranche de $1\,000\,\text{m}$ d’altitude, sous l’effet de l’hypoxie.

📌 La baisse du poids de naissance avec l’altitude est moins marquée chez les Tibétains que chez les Hans, et les nouveau-nés tibétains ont un poids supérieur à celui des nouveau-nés Hans aux altitudes élevées.

Compléments

• À altitude égale en Bolivie, le poids de naissance moyen des Indiens Aymaras dépasse de 143 g celui des Européens et des métis.

📊 Tableaux de synthèse

Adaptations des populations d’altitude