L’expression du gène immunitaire pourrait stimuler le statut social

Une étude sur les babouins sauvages donne un nouvel aperçu de l’évolution de la domination sociale.

Au nord du mont Au Kilimandjaro, des scientifiques observent plus de 1 500 babouins sauvages (Papio cynocephalus) depuis quatre décennies dans le cadre du projet Amboseli Baboon.

Source: Paul Mannix (Baboon, Parc national d’Amboseli, Kenya) [CC BY-SA 2.0]

La hiérarchie sociale provoque un stress psychologique. Composé de ressources limitées, le stress fait des ravages sur le système immunitaire. Il détruit la capacité de l’organisme à repousser les agents pathogènes, à supprimer la croissance des mutations cancérigènes et à s’adapter aux chocs environnementaux. Ainsi, lorsque l’inégalité augmente, les plus démunis peuvent espérer vivre moins longtemps, plus malade et plus généralement misérables que ceux qui sont au sommet. Au moins c’était l’histoire jusqu’à maintenant. De nouvelles recherches suggèrent toutefois que nous avons eu au moins une partie de cette histoire en arrière.

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Un statut social élevé peut être le résultat, et pas seulement une cause, de changements dans l’inflammation, selon une nouvelle étude menée sur des primates au Kenya par une équipe de biologistes de Duke. Cependant, l’équipe n’a découvert le rôle de l’expression des gènes immunitaires que chez les hommes, alors que la même chose ne pouvait expliquer le statut social des femmes. La génétique à elle seule ne pré-déterminait pas le rang de dominance.

“Nous avons trouvé des signatures de statut de dominance dans les voies proinflammatoires. Mais il y avait beaucoup de dépendance au contexte. Toutes les hiérarchies ne sont pas identiques », a déclaré Jenny Tung, professeure agrégée de biologie et d’anthropologie évolutive à l’Université Duke et directrice associée du projet de recherche sur les babouins d’Amboseli au Kenya.

Les scientifiques se tournent souvent vers les plus proches parents de notre espèce dans le règne animal, les primates non humains dans la nature, pour comprendre la relation entre les hiérarchies sociales et la santé. L’un des programmes les plus anciens et les plus réussis est le projet de recherche sur les babouins d’Amboseli au Kenya, où, depuis sa création il y a quatre décennies, quelque 1 500 babouins ont été étudiés sur plusieurs générations. L’effort a commencé lorsque, en 1963, un jeune couple de biologistes de terrain, Jeanne et Stuart Altmann, a parcouru le Kenya et la Tanzanie à la recherche d’un site pour étudier l’histoire naturelle des babouins de la savane. Actuellement, à Princeton, Jeanne Altmann co-dirige le projet avec Susan C. Alberts de Duke, l’étudiante diplômée des couples dans les années 1980. Les autres membres du groupe sont Jenny Tung de Duke et Elizabeth Archie de Notre-Dame, toutes deux formées en tant qu’étudiantes diplômées avec Alberts.

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Des décennies d’observation des babouins dans leur habitat naturel ont permis aux chercheurs de définir avec précision les hiérarchies sociales de groupe. Selon Tung, des chercheurs du projet de recherche sur les babouins d’Amboseli ont enregistré des observations quotidiennes de babouins sauvages dans la savane depuis 1971. En outre, l’accès continu à la population du parc d’Amboseli a permis à l’équipe de Tung de collecter des spécimens de longue durée. observations. Pour recueillir des données pour cette étude, Tung a voyagé au Kenya sur une période de quatre ans avec son étudiante diplômée Amanda J. Lea, première auteure de l’étude et maintenant postdoc à l’Université de Princeton.

Grâce aux récents progrès technologiques, le laboratoire de Tung à Duke est aujourd’hui en mesure d’obtenir des informations sans précédent sur la biologie d’un organisme à partir d’une goutte de sang. Pour comprendre la relation entre la régulation du système immunitaire et le statut social chez les babouins sauvages, l’équipe a combiné des génotypes, des données d’expression génique et d’autres marqueurs moléculaires de 61 babouins avec des données d’observation détaillées du même rang social dans leur habitat naturel. Amboseli, Kenya. Ils ont tenté de répondre à la question de savoir si des changements dans la régulation du système immunitaire pouvaient précéder la position de statut social plutôt que l’inverse. En d’autres termes, l’expression des gènes immunitaires pourrait-elle conduire au rang de dominance au lieu d’en être influencé?

“Fondamentalement, nous essayons d’établir si quelque chose est causal, plutôt que simplement corrélé. Une manière classique de le faire est d’utiliser un dessin contrôlé randomisé, mais nous ne pouvons pas forcer les babouins de la savane sauvage à modifier l’expression de leur gène immunitaire », a déclaré le professeur Tung.

Ainsi, au lieu d’un design contrôlé randomisé, Tung et ses collègues ont utilisé ce qu’on appelle l’approche de randomisation mendélienne. “Peut-être que la nature a fait cette randomisation pour nous”, explique Tung. “Peut-être que la nature a donné de manière aléatoire aux sujets différents gènes de régulation du système immunitaire, et que ces gènes n’ont pas de relation avec la dominance.”

Lea explique que l’approche de la randomisation mendélienne a ses racines dans l’épidémiologie humaine. Par exemple, en évaluant la relation entre les triglycérides et les maladies cardiaques, les épidémiologistes ne peuvent pas attribuer de manière aléatoire des taux élevés et bas de triglycérides à différents patients. Au lieu de cela, ils exploitent le fait que les génotypes sont randomisés à la naissance. Après avoir trié les sujets en fonction des gènes que nous connaissons comme présentant un risque élevé de triglycérides, les chercheurs peuvent déterminer avec plus de précision si les taux de triglycérides dans le sang prédisent encore une maladie cardiaque. Les deux hypothèses clés qui rendent cette approche valide sont (1) que des gènes spécifiques utilisés en fait prédisent les taux de triglycérides dans le sang et (2) que les mêmes gènes ne sont pas liés à d’autres facteurs, tels que l’accès à soins de santé, qui peuvent causer des maladies cardiaques indépendamment des taux de triglycérides dans le sang. En traduisant l’analogie à leur travail, les chercheurs supposent raisonnablement que les gènes dirigent les voies du système immunitaire. Ils supposent également que les génotypes sont attribués de manière aléatoire à la naissance et que les gènes immunitaires ne sont ni déterminés par le rang de dominance, ni causent un rang de dominance par des mécanismes autres que la fonction du système immunitaire.

Forte d’une abondance de données comportementales sur la hiérarchie des babouins dans la nature, l’équipe s’est efforcée d’appliquer cette méthode de randomisation mendélienne afin de déterminer si des changements dans la régulation du système immunitaire pouvaient entraîner un statut social. En utilisant des échantillons de sang de 61 babouins avec des endroits différents dans les hiérarchies observées, l’équipe a présenté l’ADN des sujets pour déterminer le génotype, l’ARN séquencé pour mesurer l’expression des gènes. Ils ont isolé des globules blancs sur la base de leurs récepteurs de surface cellulaire et les ont développés en laboratoire pour étudier leur réponse lorsqu’ils étaient exposés à des lipopolysaccharides, une composante des bactéries à Gram négatif. Au lieu d’observer la réponse de l’organisme entier à une infection, ils ont observé des niveaux précis de biomarqueurs résultant d’une exposition à un antigène connu. La configuration contrôlée du laboratoire a permis à l’équipe d’exclure d’autres facteurs potentiels modifiant la régulation du système immunitaire et de normaliser le stimulus chez des sujets présentant différents niveaux de dominance dans la nature.

Dans l’ensemble, les expériences ont montré que les hommes de haut statut avaient 2 277 gènes régulés différemment et de manière spécifique chez les hommes de statut inférieur. L’équipe a également découvert que ceux-ci étaient enrichis pour le gène codant pour le récepteur 4 (TLR4) responsable de la détection des bactéries à Gram négatif, ainsi que pour un ensemble de gènes activés par TLR4 en Voie proinflammatoire médiée par NFkB. En revanche, l’expression de 25 gènes seulement différait entre les femmes de statut faible et élevé. Plus que de simples différences hiérarchiques, les systèmes immunitaires des hommes de haut et de bas rangs réagissent différemment lorsqu’ils sont stimulés en laboratoire par des lipopolysaccharides, une composante des bactéries à Gram négatif.

L’équipe estime que c’est la dépendance au contexte et la diversité des hiérarchies naturelles qui expliquent les différences spécifiques au sexe qu’ils ont découvertes. Les babouins, hommes et femmes, vivent dans des hiérarchies. Cependant, Tung et son équipe ont observé que les hommes vivent dans des hiérarchies dynamiques et hautement compétitives basées sur la capacité de combattre. Les babouins dominants peuvent être défiés à tout moment par des membres subordonnés de la communauté, et le vainqueur du combat gagne une nouvelle domination sur les vaincus. En revanche, l’équipe a constaté que les femmes vivent dans des hiérarchies basées sur le népotisme relativement stables.

Tung appelle à prendre des précautions en essayant d’appliquer les recherches de l’équipe aux hiérarchies humaines. Elle explique que l’objectif principal de ses recherches est de comprendre les coûts et les avantages d’être social. Elle s’intéresse à la façon dont l’adversité sociale, le statut social et l’intégration sociale sont liés aux caractéristiques de forme évolutives des animaux, dont la principale est leur capacité à se reproduire et à transmettre leur code génétique à la progéniture.

Mais Tung admet également: “Nous, nous sommes des animaux sociaux et il existe de nombreux cas où les structures sociales affectent la santé.” Les scientifiques appellent ce phénomène le gradient social de la santé. “Il est important de comprendre les conditions dans lesquelles les gradients sociaux apparaissent et quels sont les mécanismes physiologiques qui relient les hiérarchies sociales aux résultats en matière de santé et de maladie.”

Les recherches de Tung et ses collègues suggèrent que la raison pour laquelle nous observons le lien entre le statut social et la santé peut être due à ce que l’on appelle la «sélection sanitaire», où certains mécanismes physiologiques et moléculaires entraînent des différences dans la hiérarchie sociale. pour obtenir la domination.

Plus intéressant encore, les mêmes recherches indiquent que tout lien entre la santé et le rang social dépend du contexte. Selon Tung et Lea, les recherches futures devraient également examiner comment les hiérarchies apparaissent, comment elles se chevauchent, comment elles se chevauchent avec les hiérarchies sociales concurrentes et comment elles peuvent être similaires ou différentes selon les espèces.

Le document de l’équipe est publié sur bioRxiv, l’archive en ligne open source des articles de recherche en biologie. L’auteur principal est Amanda J. Lea et l’auteur principal est Jenny Tung. Parmi les autres co-auteurs, citons Elizabeth A. Archie, Susan C. Alberts et une équipe de chercheurs affiliés à l’Institut de recherche sur les primates des Musées nationaux du Kenya: Mercy Y. Akinyi (également chez Duke), Ruth Nyakundi, Peter Mareri, Fred Nyundo et Thomas Kariuki.

Les références

Lea AJ, Atkinyi, MY, Nyakundi, R. et al. (2018) L’expression des gènes immunitaires associés au rang de dominance est répandue, spécifique au sexe et précurseur d’un statut social élevé chez les babouins mâles sauvages. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/366021.

Projet de recherche sur les babouins d’Amboseli, http://amboselibaboons.nd.edu/