Fiche de révision : Évolution humaine et adaptations

📋 Plan du Cours

1. Repères de l’évolution humaine
2. Classification et rameau humain
3. Introgressions humaines anciennes
4. Caractères des primates et adaptation
5. Cerveau et langage humain
6. Anatomie de la bipédie et course
7. Coévolution humaine et microbes
8. Mutation et résistance au VIH
9. Microbiote intestinal et symbiose
10. Contraintes et réponses à l’altitude
11. Mal aigu et chronique des montagnes
12. Adaptations des populations d’altitude
13. Coca, grossesse et poids de naissance

📖 1. Repères de l’évolution humaine

🔑 Notions clés & Définitions

• Macro-évolution : Évolution globale des formes de vie sur la planète à partir d’un ancêtre commun.
• Micro-évolution : Évolution qui se déroule au sein d’une même espèce.

★ À maîtriser

• Les premières cellules procaryotes apparaissent sur Terre il y a 3,8 milliards d’années, les cellules eucaryotes il y a 1,6 milliard d’années et les premiers êtres pluricellulaires il y a 600 millions d’années.

• Lucy, australopithèque considérée comme liée à l’origine du rameau humain, date d’environ 3,2 millions d’années, tandis que Homo sapiens apparaît il y a environ 300 000 ans.

Compléments

• Les dinosaures dominent la planète entre 250 et 65 millions d’années avant notre époque et disparaissent probablement à la suite de changements climatiques violents liés à la chute d’une météorite.

💡 Astuce mémo

Cosmos, Terre, cellules, pluricellulaires, humains

📖 2. Classification et rameau humain

★ À maîtriser

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

📌 L’évolution du rameau humain est buissonnante : plusieurs lignées évolutives coexistent ou s’éteignent, plutôt que de se succéder sur une seule branche linéaire.

• Avant 1,5 million d’années, les représentants connus du genre Homo sont africains, et Homo erectus est la première espèce du genre à sortir d’Afrique.

• Selon le scénario « Out of Africa » présenté, Homo sapiens est apparu en Afrique puis a migré vers les autres régions du monde.

Compléments

• Plusieurs homininés ont vécu simultanément, particulièrement entre 6 millions et 100 000 ans avant notre époque.

💡 Astuce mémo

Évolution buissonnante, pas une échelle linéaire

📖 3. Introgressions humaines anciennes

★ À maîtriser

• Les humains actuels possèdent environ 4 % d’ADN d’origine néandertalienne, issu de mélanges principalement situés au Moyen-Orient entre 90 000 et 65 000 ans avant notre époque.

• Les mélanésiens possèdent 4 à 6 % d’ADN provenant des dénisoviens, tandis que les Africains actuels ne présentent pas d’ADN d’origine néandertalienne ou dénisovienne selon le cours.

• L’haplotype EPAS1 hérité de Denisova est retrouvé chez les Tibétains et est associé à une meilleure utilisation de l’oxygène en haute altitude.

Compléments

📌 Un variant néandertalien associé à une meilleure résistance à Helicobacter pylori est aussi associé à davantage de phénomènes allergiques, illustrant des effets favorables et défavorables d’une introgression.

• Des héritages génétiques néandertaliens sont associés à une tendance accrue aux thromboses et aux cancers de la peau dans le cours.

📖 4. Caractères des primates et adaptation

★ À maîtriser

• Les primates ont des yeux frontaux permettant la vision en relief et une main à cinq doigts avec un pouce opposable favorisant la préhension.

• Les primates se caractérisent notamment par une longue gestation et maturation, peu de descendants et des soins parentaux étroits.

• L’adaptation humaine est biologique par sélection naturelle, culturelle par les modes de vie et technologique par les progrès scientifiques.

Compléments

• Les primates possèdent une dentition peu spécialisée et omnivore, ainsi qu’une à deux paires de mamelles pectorales et éventuellement une queue.

• L’Homo sapiens est le seul primate humain présent sur toutes les zones du globe et sa population dépasse 7 milliards, contre moins de 10 millions il y a 12 000 ans.

📖 5. Cerveau et langage humain

★ À maîtriser

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

📌 L’aire de Broca commande la production motrice du langage, tandis que l’aire de Wernicke intervient dans sa compréhension sensitive.

• Une lésion de l’aire de Broca peut provoquer une aphasie empêchant de parler, tandis qu’une lésion de l’aire de Wernicke peut empêcher la compréhension.

Compléments

• L’audition humaine est particulièrement performante entre 1 et 6 kHz, zone correspondant au langage.

• La configuration anatomique de Néandertal est considérée comme assez proche de celle de l’Homme moderne pour permettre probablement un langage articulé.

💡 Astuce mémo

Broca produit, Wernicke comprend

📖 6. Anatomie de la bipédie et course

★ À maîtriser

• Chez l’être humain, le foramen magnum est basculé vers l’avant, ce qui place la tête en équilibre au-dessus de la colonne vertébrale en position verticale.

• Le bassin humain est plus court et relativement plus large que celui des grands singes, ce qui améliore la stabilisation en bipédie.

• Le gros orteil humain est aligné avec les autres orteils et la voûte plantaire amortit les chocs et transmet l’énergie lors du pas.

• L’Homme est adapté à la course d’endurance mais ses capacités de vitesse sont inférieures à celles de nombreux animaux, et le guépard est présenté comme le plus rapide.

Compléments

• La cage thoracique humaine en forme de tonneau, contrairement à celle en cône des grands singes, est élargie dans sa partie supérieure et favorise un volume pulmonaire accru.

• Les courbures accentuées du rachis humain contribuent à absorber les chocs lors du contact avec le sol.

📖 7. Coévolution humaine et microbes

★ À maîtriser

• Les défenses humaines contre les microbes comprennent :

  • les barrières anatomiques et les sécrétions
  • le système immunitaire associé au CMH
  • la fièvre
  • le détournement du fer vers les macrophages
  • les mutations de l’ADN hôte

• Lors d’une inflammation, des médiateurs détournent le fer vers les macrophages, réduisant sa disponibilité pour l’érythropoïèse et entraînant une anémie inflammatoire.

• Les modifications associées à une meilleure résistance au paludisme comprennent : les variants de l’hémoglobine S et C, les thalassémies, certaines modifications de la membrane du globule rouge, le déficit en glucose-6-phosphate déshydrogénase

• Les individus dépourvus d’antigènes Duffy sont résistants à Plasmodium vivax, qui utilise normalement ces antigènes pour pénétrer dans les globules rouges, mais certaines souches peuvent employer d’autres récepteurs.

• La mutation CCR5-Δ32 est associée à une résistance à l’infection par le VIH ; à l’état homozygote elle confère une résistance complète selon le cours, tandis qu’à l’état hétérozygote elle atténue la maladie sans empêcher les symptômes.

Compléments

📌 Le cours indique qu’il faut éviter d’apporter du fer aux patients atteints de paludisme ou de tuberculose, car cet apport peut augmenter la mortalité.

💡 Astuce mémo

La pression infectieuse favorise des variantes protectrices, parfois au prix d’autres effets

📖 8. Mutation et résistance au VIH

★ À maîtriser

📌 Pour cette mutation, les individus homozygotes sont totalement résistants à l’infection par le VIH, tandis que les hétérozygotes développent une forme atténuée de la maladie avec des symptômes.

Compléments

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

• L’hypothèse d’une sélection naturelle liée à un agent infectieux reste incertaine : Yersinia pestis et le virus de la variole ont été proposés, sans preuve formelle, tandis que le VIH n’était pas présent en Europe à l’époque de l’apparition de la mutation.

💡 Astuce mémo

Homozygote résistant, hétérozygote atténué

📖 9. 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.

★ À maîtriser

• L’être humain héberge environ 10 fois plus de bactéries que de cellules, soit 10^14 bactéries pour 10^13 cellules.

• Le microbiote contribue à la synthèse des vitamines K, B9 et B12, à la défense antimicrobienne et à la stimulation immunitaire, ainsi qu’à la digestion de l’amidon et de la cellulose.

Compléments

• Le microbiote intestinal comprend environ 540 000 gènes issus de 160 espèces par individu.

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

• Une dysbiose est observée dans certaines maladies fréquentes, notamment l’obésité et des maladies inflammatoires et neuropsychiatriques.

📖 10. Contraintes et réponses à l’altitude

🔑 Notions clés & Définitions

• Processus adaptatif : Dobzhansky, 20ème siècle - Modification biologique, structurale ou fonctionnelle, ou culturelle, notamment comportementale, qui permet à un organisme de vivre et de se reproduire dans un environnement donné.

★ À maîtriser

• La haute altitude impose plusieurs contraintes : une baisse de la pression partielle en oxygène, le froid, une exposition accrue aux UV, des déplacements difficiles liés au relief, des ressources alimentaires et énergétiques rares

• La pression partielle en oxygène représente 70 % de sa valeur au niveau de la mer à 3 200 m, 60 % à 4 000 m et 30 % à 8 800 m.

• L’hypoxie détectée par des récepteurs artériels et rénaux stimule la production d’érythropoïétine, qui agit sur la moelle osseuse pour augmenter la production de globules rouges.

• À court terme, l’hypoxie entraîne une baisse de la saturation en oxygène, une augmentation de la fréquence cardiorespiratoire et du métabolisme de base, ainsi qu’une diminution des capacités physiques et du rendement musculaire.

Compléments

• L’air contient 20,9 % d’oxygène, et l’oxygène permet les réactions métaboliques, notamment la production d’ATP dans les mitochondries.

💡 Astuce mémo

Altitude → hypoxie → réponses physiologiques

📖 11. Mal aigu et chronique des montagnes

★ À maîtriser

• Le mal aigu des montagnes peut apparaître dès 2 500 m, et 42 % des cas surviennent à 3 000 m.

• Les symptômes du mal aigu des montagnes apparaissent généralement 6 à 10 heures après l’ascension et comprennent des céphalées, une perte d’appétit, des nausées ou vomissements et de la fatigue.

📌 L’œdème pulmonaire peut empêcher les échanges d’oxygène et provoquer une détresse respiratoire, tandis que l’œdème cérébral comprime le tissu cérébral et peut entraîner des signes neurologiques, un coma ou une perte de connaissance.

• Le mal chronique des montagnes, ou maladie de Monge, survient après des mois ou des années de séjour en altitude et résulte d’une augmentation excessive de l’hémoglobine qui accroît la viscosité sanguine et le risque cardiovasculaire.

Compléments

• Lors du mal aigu des montagnes, l’hypoxie augmente la pression capillaire et la perméabilité vasculaire, ce qui fait passer du liquide vers le compartiment interstitiel et peut provoquer un œdème.

📌 Les Tibétains et les Éthiopiens ne répondent pas à l’altitude par une augmentation importante du taux d’hémoglobine, contrairement aux Andins exposés au mal chronique des montagnes.

💡 Astuce mémo

Aigu après l’ascension, chronique après des années

📖 12. Adaptations des populations d’altitude

★ À maîtriser

📌 Au repos, la ventilation spontanée des Tibétains est environ 50 % plus élevée, tandis qu’elle n’est pas particulièrement augmentée chez les Andins.

• La saturation artérielle en oxygène est élevée chez les Andins et les Éthiopiens, tandis que le taux d’hémoglobine est élevé chez les Andins, non augmenté chez les Tibétains et légèrement augmenté chez les Éthiopiens.

• Le profil physiologique présenté comme le plus adaptatif à la haute altitude est celui des Tibétains, en particulier des Sherpas.

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

Compléments

• À l’effort en hypoxie, la réponse ventilatoire est faible chez les Andins et comparable à celle observée au niveau de la mer chez les Tibétains.

• La consommation de coca dans les Andes était rapportée chez les trois quarts des adultes à 3 500 m, autant chez les hommes que chez les femmes.

• La coca présente plusieurs effets et apports : elle réduit la fatigue et aide à lutter contre la baisse de température corporelle par vasoconstriction des extrémités, elle coupe la faim, elle apporte des vitamines A et B ainsi que du calcium, du fer et du phosphore, elle régule la glycémie

💡 Astuce mémo

Tibétains : adaptation sans hausse importante d’hémoglobine

📖 13. Coca, grossesse et poids de naissance

★ À maîtriser

• La haute altitude favorise des complications de grossesse, notamment le décollement placentaire et la prééclampsie, qui peut conduire à un avortement ou à une mort in utero.

• L’hypoxie peut réduire l’apport d’oxygène à l’unité fœtoplacentaire et entraîner un retard de croissance intra-utérin, malgré une augmentation paradoxale du poids du placenta.

• Chez les Tibétaines adaptées à l’altitude, l’augmentation du débit de l’artère utérine et l’hyperventilation améliorent l’apport d’oxygène au fœtus.

• Dans les Andes, le poids de naissance diminue d’environ 100 g par tranche de 1 000 m d’altitude, tandis que cette baisse est beaucoup moins importante chez les Tibétains.

Compléments

📌 Au Tibet, la prématurité et la mortalité fœtale sont plus importantes chez les Hans non autochtones que chez les Tibétains adaptés à l’altitude.

• En Bolivie, les nouveau-nés Aymaras pèsent en moyenne plus de 143 g de plus que ceux des Européens et des métis vivant à la même altitude.

💡 Astuce mémo

Hypoxie → croissance fœtale réduite, sauf adaptation protectrice