Un gène pourrait expliquer pourquoi les humains sont nés pour courir

Une seule mutation génétique a rendu nos ancêtres terriblement bons coureurs de fond.

En tant que personne qui aime la course ultra-distance et qui est également un grand fan de Bruce Springsteen, «Born to Run» a toujours été l’une de mes chansons préférées. Oui, je sais que c’est un cliché. Mais, chaque fois que je fais un long jogging et que j’entends Bruce Belt, «le jour où nous transpirons dans les rues d’un rêve américain en fugue», je ne peux pas m’empêcher d’avoir des flash-back sur une autre période de notre évolution lorsque nos ancêtres humains poursuivaient leurs proies dans la savane africaine.

Source: Rangizzz / Shutterstock

Il y a plus de dix ans, j’ai d’abord écrit sur certaines raisons évolutives expliquant pourquoi «des chimpanzés comme nous sont nés pour courir» dans La voie de l’athlète: la sueur et la biologie du bonheur. Pour cette section de mon livre, j’ai fait référence aux conclusions d’un document historique «Course d’endurance et évolution de l’ homo » (2004) de Dennis Bramble et Daniel Lieberman du département de biologie évolutive de l’Université Harvard.

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Au cours de leur étude, qui a duré 13 ans, Bramble et Lieberman ont identifié 26 traits qui ont fait des humains extraordinaires les coureurs de fond extraordinaires. Comme l’expliquent les auteurs dans le résumé de l’étude:

«La bipédie progressive est un comportement dérivé clé des hominidés, probablement né peu de temps après la divergence des lignées de chimpanzés et d’êtres humains. Bien que les allures bipèdes incluent la marche et la course, la course est généralement considérée comme n’ayant joué aucun rôle majeur dans l’évolution humaine, car les humains, comme les grands singes, sont de mauvais sprinteurs comparés à la plupart des quadrupèdes. Nous évaluons ici les performances des humains lors de courses longues et prolongées et examinons les bases physiologiques et anatomiques des capacités de course en endurance chez l’homme et d’autres mammifères. Jugés selon plusieurs critères, les humains se comportent remarquablement bien en endurance, grâce à un large éventail de caractéristiques, dont beaucoup laissent des traces dans le squelette. Les preuves fossiles de ces caractéristiques suggèrent que la course à l’endurance est une capacité dérivée du genre Homo , née il y a environ 2 millions d’années, et pourrait avoir joué un rôle déterminant dans l’évolution de la forme du corps humain. ”

Une nouvelle étude (2018) sur des souris de la faculté de médecine de l’Université de Californie à San Diego offre un suivi fascinant de cette recherche pionnière sur la course d’endurance. Le document potentiellement révolutionnaire, «L’inactivation de la Cmah chez l’homme chez la souris augmente l’endurance de course et diminue la fatigabilité musculaire: conséquences pour l’évolution humaine», a été publié dans le numéro du 12 septembre des Actes de la Royal Society B.

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Pour cette étude unique en son genre, les chercheurs de l’UCSD ont pu identifier une mutation génétique spécifique qui aurait pu aider nos premiers ancêtres humains à passer du statut d’arboricole à devenir l’une des meilleures créatures de longue distance dans le règne animal. .

Les premiers hominidés semblent avoir évolué avec une biomécanique et une physiologie squelettiques spécifiques à la course, telles que des muscles fessiers plus forts, des pieds plus grands, des crânes avec une protection contre la surchauffe, une articulation nucale pour maintenir la tête stable lors des mouvements de va-et-vient et un réseau étendu. glandes sudoripares qui ont refroidi le corps à un degré non observé chez les autres grands mammifères.

Parmi les mammifères, l’homme fait partie des coureurs d’endurance ultra-distance les plus efficaces. Seuls les chevaux, les chiens et les hyènes peuvent nous distancer à long terme. Et notre capacité à courir plus vite et plus loin sans fatigue a fait de nous des chasseurs exceptionnels. Nos ancêtres pouvaient chasser leurs proies dans une chaleur torride au milieu de la journée, lorsque d’autres carnivores étaient endormis. De plus, ils étaient capables de chasser leurs proies sur de très longues distances, ce qui poussait tous les mammifères moins endurants à un point d’épuisement. Cette technique d’épuisement de la proie, appelée la survie du plus apte, est appelée «chasse de persistance».

Dans le cadre de l’évolution humaine, les scientifiques supposent qu’il y a environ 2 ou 3 millions d’années, la suppression fonctionnelle d’un gène appelé «CMP-Neu5Ac hydroxylase (CMAH)» a déclenché une réaction en chaîne dans le genre Homo qui conduirait finalement à l’ Homo sapiens moderne. Le genre original Homo comprenait également des espèces éteintes telles que Homo habilis et Homo erectus .

Pour la dernière étude UCSD sur la course en endurance, les chercheurs ont mis au point une souche de souris dépourvue du gène CMAH, puis ont testé leur capacité à courir de longues distances par rapport à un groupe témoin de souris dont le gène était intact. Le premier auteur, Jon Okerblom, qui est un étudiant diplômé, a dirigé la construction de machines ressemblant à des tapis roulants ainsi que de roues pour les longues distances destinées aux souris. “Nous avons évalué la capacité d’exercice (des souris dépourvues du gène CMAH) et avons constaté une performance accrue lors des tests sur tapis roulant et après 15 jours de roulage volontaire”, a déclaré Okerblom dans un communiqué.

Après cette première découverte, Okerblom et son auteur principal, Ajit Varki, ont consulté leur collègue, Ellen Breen, chercheuse scientifique à la division de physiologie de la UC San Diego School of Medicine. Breen a observé que les souris dépourvues du gène CMAH présentaient une plus grande endurance et moins de fatigue, ainsi qu’une meilleure respiration mitochondriale et une force musculaire des membres postérieurs. Notamment, ils semblaient également avoir plus de capillaires pour fournir du sang et de l’oxygène aux muscles en mouvement.

Varki suppose que ces découvertes suggèrent que la mutation du gène CMAH il y a des millions d’années aurait peut-être aidé les humains primitifs à devenir des coureurs d’endurance exceptionnels de longue distance.

Les auteurs résument l’importance de cette recherche: «Prises ensemble, ces données suggèrent que la perte de CMAH contribue à améliorer la capacité des muscles squelettiques à utiliser de l’oxygène. Si elle pouvait être traduite en ressources humaines, la perte de CMAH aurait pu offrir un avantage sélectif à l’ Homo ancestral pendant la transition de l’habitat forestier à l’exploration accrue des ressources et au comportement des chasseurs / cueilleurs dans la savane ouverte. ”

Références

Jonathan Okerblom, William Fletes, Hemal H. Patel, Simon Schenk, Ajit Varki, Ellen C. Breen. «L’inactivation de la Cmah chez l’homme chez la souris augmente l’endurance à la course et diminue la fatigabilité musculaire: implications pour l’évolution humaine.» Actes de la Royal Society B. (Première publication: le 12 septembre 2018) DOI: 10.1098 / rspb.2018.1656

Dennis Bramble et Daniel Lieberman. “Endurance Running et Evolution of Homo .” Nature (première publication: le 18 novembre 2004) DOI: 10.1038 / nature03052