Généalogie génétique


A la mode aux Etats-Unis, l’analyse ADN pour trouver ses origines ethniques est en pleine expansion. Mais comment sont réalisés ces tests ADN ? Quelles sont les marges d’erreurs et les limites de ces techniques ? Quelles sont les critiques émises et pourquoi des entreprises s’intéressent-elles si fortement à remonter à nos origines ?

Date de publication : 09/12/17


Le patrimoine génétique

Les êtres vivants sont composés de briques élémentaires appelées cellules, qui sont des unités fonctionnelles. Chacune d’entre elles renferme un mode d’emploi : leur ADN.

Une cellule renferme deux types d’ADN : sous forme de chromosomes dans le noyau, et de forme circulaire dans la mitochondrie (la mitochondrie est « l’usine énergétique de la cellule ».

Les chromosomes dans le noyau

  • L’ADN du noyau est hérité pour moitié de papa et pour moitié de maman, formant un total de 23 paires de chromosomes. Chaque paire de chromosomes est donc composée d’une copie issue de papa et d’une copie (un peu différente) gentiment transmise par maman. Dans ces chromosomes on a donc des informations du côté maternel et du côté paternel.
  • Parmi ces 23 paires de chromosomes, la 23ème est particulière. Les chromosomes X et Y qui la composent sont très différents l’un de l’autre et leur combinaison détermine votre sexe : XY pour ces messieurs, XX pour ces dames. Votre maman vous transmet forcément un chromosome X. C’est donc par papa que tout se joue : s’il vous lègue un second X vous êtes une fille, si c’est Y vous voilà garçon (génétiquement). Autrement-dit le Y est une information transmise uniquement par le père, le X provient soit de la mère soit des 2 parents.

L’ADN à l’extérieur du noyau : l’ADN mitochondrial (mtDNA ou ADNmt)

  • Mais si votre sexe dépend de l’héritage paternel uniquement, votre mère vous fait un cadeau très spécial elle aussi : votre ADN mitochondrial, situé à l’extérieur du noyau. En effet, c’est la cellule sexuelle de la mère (l’ovocyte), avec son noyau et ses mitochondries, qui forme la cellule initiale du futur enfant. Lors de la rencontre entre le spermatozoïde et l’ovocyte, seule la tête du spermatozoïde, contenant son noyau, est transmise. Les mitochondries du spermatozoïde sont exclues.


ADN dans la cellule : des informations différentes à différents endroits

Les tests ADN

Il existe trois 3 grands types de tests ADN pour remonter à vos origines :

  • l’analyse de l’ADN mitochondrial (mtDNA) qui informe uniquement sur la mère.
  • l’analyse du chromosome Y (y-DNA) qui informe uniquement sur le père.
  • l’analyse autosomale, qui est l’analyse de l’ensemble des chromosomes autres que X et Y et qui sont un mix entre papa et maman.

Les entreprises proposant des tests génétiques peuvent utiliser tous ces tests ou seulement une partie d’entre eux.

Que peut-on analyser dans l’ADN ?

Tous les humains ont un ADN très similaire, que ce soit l’Inuit ou l’aborigène d’Australie, très peu de choses nous séparent. Les termes de ce mode d’emploi sont globalement identiques, ainsi il y a une unique race humaine composée d’ethnies qui sont différenciées par des détails. 

Ces petites différences ethniques

L’ADN est comme une guirlande portant quatre type de perles (appelés bases) que l’on abrège A, C, G et T, et qui sont comme des lettres dont la combinaison forme des mots. L’enchainement de milliards de ces perles se lit comme un code que les organismes vivant peuvent interpréter. De manière très grossière, sur toute la planète, il faut une suite bien précise de lettre pour devenir un humain. C’est bien entendu plus compliqué que ça, mais l’idée est la suivante : nous partageons tous des séquences strictement identiques. Imaginons qu’un tout petit bout d’une de ces séquences est la suivante :

ACTGAAATTG

En certains endroits, ces séquences peuvent comporter des variations suivant les individus : c’est ce qui crée la différence.

SNPs

TCTGAAATTG
GCTGAAATTG

Les SNP (Single Nucleotide Polymorphism) sont des variations d’une seule base. Elles interviennent toutes les 1000 bases environ2. A titre de comparaison, sur cet article, on compterait 10 substitutions de lettres. Est-ce que cela change radicalement l’histoire racontée ? Non. A tel point que tous les humains partagent en moyenne environ 99,9% d’ADN et que deux bretons peuvent avoir des ADN avec plus de différences entre eux qu’avec un aborigène d’Australie. Pourtant, au sein d’une population native, certaines de ces variations sont communes : elles se transmettent de génération en génération3-5. Si on devait simplifier au maximum, nous pouvons imaginer que la population bretonne se caractérise par un T au début de notre séquence exemple : TCTGAAATTG. Alors que les autres ethnies auront toute un G.

STRs

 

Tout comme certaines lettres du code génétique peuvent varier, certaines courtes séquences peuvent se répéter : ce sont les STR (Short Tandem Repeats : STR). Il est très facile de voir que dans la séquence suivante :

ATTCGTATATATGACCTAG
 

On a un « TATATAT » qui nous saute aux yeux au milieu de la séquence. Les congénères de notre ethnie peuvent partager ce genre de répétitions. Nous voici donc avec deux grandes familles de variations génétiques à utiliser pour les tests ADN généalogiques.


Résumé schématique des variations communes au sein de certains groupes ethniques pouvant servir à les identifier

Des tests ADN pour remonter à vos origines

Il existe des milliers de marqueurs spécifiques de ce type pour identifier des ethnies, mais ils ne sont pas non plus l’alpha et l’oméga. Il intervient 5 principaux problèmes :

  • Certains marqueurs peuvent être communs à certains groupes, ce qui crée des interférences/biais.
  • Les mutations génétiques dont nous sommes individuellement victimes « modifient » notre héritage. Et parfois affectent ces marqueurs.
  • L’histoire complexe de nos ancêtres fait que ces marqueurs se recoupent, s’annulent, s’additionnent. Au final nous sommes chacun un mix de populations. Des différences peuvent être alors difficiles à trouver. L’Europe a connu un mélange de populations assez important, ce qui a abouti un brassage génétique. Les spécificités génétiques sont donc difficiles à établir et ne sont valables que sur quelques milliers de kilomètres1,6,7. La proximité de certaines populations aboutissent à des incertitudes à la fois géographiques (en Normandie, on trouve des gens génétiquement proches des britanniques) et quantitative (la quantification d’une origine peut être associée à de grandes incertitudes).

Les compagnies proposant des tests ADN généalogiques sont en expansion (on en compte environ une quarantaine aux Etats-Unis en 20101,8,9. Pour une centaine de dollars, les compagnies proposent de tester ainsi entre 300 000 et 700 000 marqueurs10,11 afin de déterminer nos origines autour d’une trentaines de régions mondiales. Elle doivent déterminer le poids de chaque indice (variations génétiques que nous avons vu tout à l’heure) et mettre au point des méthodes statistiques qui peuvent donner des résultats différents12. La robustesse de ces tests sera fonction : des marqueurs testés, de leur spécificité, de leur quantité, et de leur mix au sein de chaque individu.


Représentation schématique des marques STR et STN pour estimer l’origine ethnique d’une personne

La National Geographic Society à elle seule a déjà testé 740 000 personnes1,9,13 ! Les tests étant basés sur une science en constante évolution, les critiques concernant la fiabilité des tests sont elles aussi à mettre à jour constamment !

L’Histoire de l’Humain et les limites des tests

Les résultats sont aussi sans indications de temps : les origines révélées grâce à l’ADN peuvent remonter à des centaines ou à des milliers d’années.

Les généticiens et anthropologues ont profité du progrès considérable des outils génétiques pour constituer des arbres des migrations Humaines. Les analyses ADN croisées avec les observations passées ont permis de confirmer et affiner l’origine africaine de l’Homme : Homo habilis il y a 3 millions d’années14-19. Cet Homme a évolué en Homo erectus et a émigré en deux vagues vers l’Asie et l’Europe. Il a co-évolué en Homo neandertalensis en Eurasie et en Homo sapiens en Afrique. Homo sapiens a alors à nouveau émigré et s’est mélangé à Homo neandertalensis. Partant d’Ethiopie il y a seulement 60 000 ans, il s’est disséminé au Moyen-Orient et en Asie Centrale, en Europe, en Asie, en Océanie puis en Amérique11,20,21.


Le périple d’homo sapiens

Notre test

Me voilà à nu, génétiquement parlant, devant vous. J’ai testé l’analyse ADN généalogique. Aussi loin que je puisse remonter (3-4 générations), je suis à 75% français (de l’est et du sud-ouest) et à 25 % italien. Le test ADN sera très surprenant. Je suis ethniquement de la péninsule ibérique (Espagne/Portugal) à 37%, d’Italie/Grèce à 25%, puis (horreur absolue - humour) à 21% de Grande Bretagne et à 5% d’Irlande, à 9% seulement d’Europe de l’ouest (= France, Allemagne, Suisse, Benelux) et de manière sporadique de Finlande (2%) et d’Europe de l’Est (1%). L’origine de mes ancêtres est floue géographiquement (des ancêtres normands peuvent être à l’origine du marquage « britannique », tout comme les ancêtres de la région d’Aquitaine peuvent être assimilés comme ibériques) comme historiquement (ces origines datent-elles d’il y a 5 ou 20 générations ?). Une possibilité pour affiner cela est de tester d’autres membres de la famille et de faire des recherches généalogiques classiques. Les compagnies proposent aussi de trouver vos cousins éloignés, ce qui peut permettre d’affiner les recherches.


La taille des cercles concentriques est proportionnelle au pourcentage d’appartenance ethnique, avec des cercles pour l’appartenance minimale, maximale et la plus probable. Les cercles recoupent aussi les régions définies par le test généalogique quand cela est possible (la région « péninsule ibérique » comprend aussi une partie de la France, la Grande Bretagne une partie de la Normandie etc.).

Le test de Cathy comporte de grandes incertitudes mais un indice d’appartenance à une origine ethnique du Bade Wurtemberg et d’Alsace (non représenté sur le graphique) confirme sa généalogie connue et ses yeux bleus et sa blondeur confirment une origine nordique.

Mais au-delà du fun et des incertitudes, la nature de ces données sont soumises à une critique de la société civile22.

Critiques

ADN et maladies

Analyser son ADN n’est pas sans questionnements, surtout quand ces tests sont associés à des tests de prédispositions à certaines maladies1,23,24. Ces maladies peuvent être des maladies génétiques ou des prédispositions à diverses pathologies. L’hémochromatose (trop de fer dans le sang) est par exemple une maladie génétique qui est plus présente chez les européens et les européens du nord en particulier25. A l’inverse, la drépanocytose (globules rouges déformés) touche de nombreux antillais, afro-américains et brésiliens26. Y aurait-il des maladies typiques liées à certaines ethnies ? Les exemples précédents peuvent fortement altérer notre perception de la problématique car une forte controverse existe au sujet de liens entre maladie et ethnie25. Si on constate chez les africains-américains moins de problèmes cardiaques par exemple27, l’ensemble des biais sociaux et méthodologiques pourraient aussi expliquer cette différence dans ce cas28. En effet, on constate bien des différences de santé entre les riches et les pauvres, il n’y a rien de génétique à cela, uniquement des modes de vie et des couvertures de soins différents29-31. Il y aurait un risque à trop facilement ranger une maladie comme d’origine génétique uniquement32. De plus, la complexité d’une maladie se mesure en une multitude de gènes et de facteurs de risque28, comme pour le cancer par exemple. Il n’existe que très rarement un gène pour une maladie. Plus fou encore : la susceptibilité d’avoir la maladie de Crohn est associée à trois variations génétiques chez les blancs, mais aucune de ces variantes génétiques n’a été trouvée chez les japonais atteints de la même maladie33 ! Contrairement au mythe, les individus ne peuvent pas être uniquement jugés sur leurs gènes. Il faut être très prudent quant aux informations que l’on peut tirer d’une analyse d’ADN sur ces sujets. Ceci étant dit, le premier médicament (BiDil) spécialement conçu pour les africains américains ayant des problèmes cardiaques a été autorisé aux Etats-Unis et fait face à une très grande controverse34. Notamment car son efficacité n’a pas été testée chez les caucasiens…

ADN et vie privée

Faite un test ADN généalogique aux Etats-Unis et vous envoyez vos échantillons dans l’Utah. L’Utah, c’est l’Etat ouest-américain où se situe la plus grande communauté Mormone. Les Mormons caressent le doux rêve de reconstituer la généalogie mondiale afin de remonter jusqu’à Adam et Eve35.

Au-delà de cette anecdote, de sérieuses questions éthiques se posent à la fois sur ces testssur le stockage de l’ADN et des données issues des tests. Imaginez ces données accessibles à un régime autoritaire ou xénophobe, ou encore piratés sur les serveurs. Cet argument fallacieux de la pente savonneuse consistant à s’imaginer le pire n’est peut-être pas tant fallacieux que ça. L’Histoire, récente ou non, nous donne raison : génocides ethniques des Tutsi au Rwanda, des Arméniens, des Afrikaners, des Assyriens etc. (la folie et la bêtise humaine rendent cette liste trop longue pour être exhaustive). Avec une telle base de données, nul besoin d’enquêtes approfondies pour chasser un groupe de personnes issues d’une ethnie particulière.

Une entreprise privée pourrait se voir voler ces information, ou obligée de fournir ces données, ou prendre la liberté de les vendre. Les latinos sont-ils plus enclins à acheter certains produits ou services ? Les populations africaines plus à risques pour certaines maladies ? Si je suis assureur, je vous ferai payer plus chère votre couverture si vous avez un risque particulier. Et comme nous l’avons vu précédemment, les conclusions basées sur les mutations génétiques et les maladies sont à prendre avec des pincettes. L’ADN, contrairement aux empreintes digitales, retient en son sein notre intimité, notre futur, notre présent et notre histoire. L’évolution des techniques d’analyse et de compréhension de notre génome a, fort heureusement, une belle marge de progression. Mais nul ne sait où cela nous mènera, et comme souvent certainement le pire comme le meilleur sera possible. La destruction et l’anonymisation des échantillons seraient certainement déjà une première solution pour les tests qui sont réalisés actuellement.

Conclusions

  • La race humaine est composée d’ethnies
  • Les gens appartenant à une même ethnie ont des détails génétiques communs
  • Ces détails génétiques sont soit des substitutions soit des répétitions au sein de l’ADN
  • La généalogie génétique est empreinte de nombreuses incertitudes géographiques et temporelles
  • La relation entre les maladies et les traits génétiques ethniques est très débattue
  • La confidentialité des données génétiques est aussi une question sociétale
  • Etre à 21% britannique, c’est délicat à porter durant le tournoi des VI Nations.

Merci à : Thinextra, étudiant en biotechnologie et biologie moléculaire, pour sa relecture, ses corrections et ses commentaires.


A consulter et/ou regarder :

hominides.com et la Fantastique conférence d’Evelyne Heyer (préparez-vous à rester scotché 1h30)



Cynecdoche de l’artiste américain d’origine coréenne Byron Kim. Il peint la couleur de peaux d’amis, d’inconnus etc. En savoir plus : https://www.nga.gov/Collection/art-object-page.142289.html



Phosphoré par : Gontier Adrien, Jaeger Catherine

Mots clefs : ADN, génétique, ancêtre

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Références ▼

[1] Royal, C. D. et al. Inferring genetic ancestry: opportunities, challenges, and implications. The American Journal of Human Genetics 86, 661-673 (2010).

[2] Collins, F. S., Brooks, L. D. & Chakravarti, A. A DNA polymorphism discovery resource for research on human genetic variation. Genome research 8, 1229-1231 (1998).

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Extra : Conférence d’Evelyne Heyer (Agora Des Savoirs - 18 mars 2017)



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