Un an de blog

[caption id="attachment_97" align="aligncenter" width="152" caption="cliquez sur l'image"][/caption]

Le premier billet sur l'incarnation précédente de ce blog (sur blogger.com) est paru il y a tout juste un an. Les début furent assez minables, mais j'ai ensuite trouvé un rythme qui me plaît bien, et après tout personne d'autre n'est obligé à me lire. Le plus difficile au début a été d'écrire à propos de science en français, alors que presque toute mon activité professionnelle est en anglais. C'est également intéressant de voir ce qui est clair ou pas pour mes lecteurs, ce qui vous intéresse plus ou moins, et aussi pour moi ce que j'arrive à expliquer facilement, ce que j'écris vite et sans effort, et au contraire les brouillons que je n'ai jamais fini, ou les billets qui ont demandé plus de travail que je n'aurais pensé.

Au passage, ceci m'aura permis de découvrir un univers de passionnés de science et de vulgarisation en français que je ne connaissais pas du tout, moi qui lisais toujours sur internet en anglais.

Et puis tiens, je vais reproduire le résumé de mon blog que j'avais envoyé pour me présenter aux membres de l'association C@fé des sciences :

J'ai commencé à blogger en mai dernier, parce que je lis beaucoup de blogs en anglais tenus par des scientifiques actifs, souvent chefs de groupe. J'apprécie beaucoup ces blogs, et je constate qu'ils sont lus par un mélange de collègues et de personnes intéressées par la science. Je pense que beaucoup de lecteurs apprécient de communiquer directement avec les chercheurs. J'ai donc cherché à faire un blog similaire en français, parce que je trouve que ça manque.

 

Je suis français mais je suis parti depuis 2003, alors j'ai un point de vue un peu externe sur les débats de politique scientifique française. Donc je m'aventure peu là-dedans, et quand je le ferais j'aurais des chances d'être à contre-courant.

 

Les humains modernes n'échappent pas à la sélection naturelle

[caption id="attachment_147" align="aligncenter" width="189" caption="ne cliquez pas si vous êtes facilement choqués"][/caption]

Un papier récent dans PNAS a fait beaucoup de bruit, peut-être parce que tout le monde croît comprendre les conclusions, mais peut-être aussi parce qu'elles vont contre une intuition très répandue : les auteurs ont montré par une étude détaillée de mariages et de naissances en Finlande entre 1760 et 1849 qu'il existait de fortes variations entre individus. Les rapports sur cet article (Science magazine payant ici, dites-moi si vous avez une source gratuite ou francophone) rapportent ceci comme montrant que la sélection naturelle agissait encore sur les humains très récemment. Or beaucoup de gens ont l'intuition que grâce au confort de la civilisation nous échappons à la sélection naturelle.

Deux remarques :

1. L'article ne démontre pas de sélection naturelle, puisqu'il ne montre pas de composant héréditaire de la variabilité dans les taux de survie et de natalité. D'ailleurs les auteurs écrivent dans leur résumé qu'ils montrent que les changements de ces derniers 10'000 ans "n'ont pas rendu impossible la sélection naturelle ou sexuelle potentielle dans notre espèce" ("did not preclude the potential for natural and sexual selection in our species"). Pas exactement renversant, hein ?


2. L'étude porte sur une société pré-industrielle, et en tant que telle ne porte pas sur les conditions en société industrielle moderne. Or l'intuition notée ci-dessus correpondant à un monde avec des supermarchés pleins, des antibiotiques, et des lunettes de vue.

Mais profitons de ce coup de projecteur pour évoquer quelques autres données pertinentes.

D'abord une équipe a étudié il y a deux ans les données correpondant à une cohorte (un ensemble de personnes étudiées médicalement sur la durée) étudiée depuis très longtemps pour suivre les problèmes cardiaques (noter que les personnes sont choisies au hasard au départ, ce ne sont pas des personnes avec problèmes cardiaques). Il y a 5'209 personnes examinées 29 fois entre 1948 et 2008, et leur 5'124 enfants, examinés 8 fois entre 1971 et 2008. Les données des petits enfants sont disponibles en partie, mais n'ont pas été utilisées ici. Les auteurs n'ont pas plus que ceux de l'étude finlandaise accès à la génétique, mais ils ont accès aux traits caractéristiques des individus. Et ils ont les généalogies, qui leur permettent d'estimer l'héritabilité (à noter qu'il peut y avoir une pseudo-héritabilité culturelle). Ils ont donc cherché des traits qui expliquent la variation en succès reproducteur, au lieu de juste mesurer la variation. Le résultat le plus intéressant est qu'ils détectent une tendance à l'augmentation de la durée de reproduction des femmes, à savoir un premier enfant plus jeune et une ménopause plus tardive. Une interprétation est que, dans la mesure où la sélection n'est effectivement plus très forte sur la survie adulte, il est avantageux d'investir dans la reproduction au maximum. Dans des conditions pré-industrielles, il est probable que d'investir trop d'effort (au sens biologique - répartition de l'énergie au sein du corps si on veut) dans la reproduction pouvait mettre en cause la résistance aux maladies ou à la malnutrition. Dans l'Amérique contemporaine, votre corps sera aidé par la société pour ces problèmes, et peut donc mettre le paquet avec moins de risques sur la reproduction.

Pour le point suivant, je n'ai pas de référence précise (c'est mal, je sais), mais dans une présentation récente par Andy Clark, pointure mondiale de la génétique évolutive et notamment humaine, il a affirmé que le gros de la sélection naturelle chez les humains se faisait in utero, et persiste malgré les changements sociaux. A savoir que la plupart des mutations detrimentales ne permettent pas à l'embryon précoce de survivre, et il y a avortement spontané.

La conclusion de l'étude de la cohorte, qui est cohérente avec d'autres études de ce type, est que la sélection naturelle continue d'agir sur les humains y compris dans les sociétés industrielles riches, mais porte d'avantage sur la reproduction que sur la survie post-natale. Un corolaire est qu'il est probable que la sélection sur les hommes soit en faveur d'une reproduction acharnée même si elle est au détriment de l'espérance de vie. En effet du point de vue succès reproducteur, mieux vaut mourir à 70 ans avec 4 enfants qu'à 90 ans avec 1 enfant.

Darwin not dead.

L'amphioxus, un génome fossile vivant ?

[caption id="attachment_132" align="aligncenter" width="300"] cliquez sur l'image[/caption]

Je vais parler d'un petit article de revue que nous avons publié récemment avec des collègues, sur l'amphioxus.

Les amphioxus sont des chordés, comme nous, mais contrairement à nous pas des vertébrés (voir ce billet de Tom Roud). Ils sont notamment intéressants à étudier parce qu'ils resemblent morphologiquement aux fossiles les plus anciens d'ancêtres de vertébrés. On pense donc que leur anatomie et son contrôle génétique ont beaucoup à nous apprendre sur l'évolution des vertébrés. On a remarqué en préparant notre revue que beaucoup d'articles qui parlent de l'amphioxus utilisent le mot "ancêtre" dans leur titre ou leur résumé, nettement plus souvent que pour d'autres organismes proches des vertébrés (hydres, ascidies). Même si tout le monde sait (ou devrait savoir) que l'amphioxus a continué à évoluer après que nos chemins se soient séparés il y a 700 à 800 millions d'années, on a souvent tendance à le considérer comme un "fossile vivant", et à le traiter dans les analyses comme représentant notre ancêtre. Y compris pour les études génomiques. Nous avons donc décider de vérifier à quel point l'évidence disponible soutient l'idée que le génome d'amphioxus représente celui de l'ancêtre des chordés (y compris des vertébrés, veaux vaches cochons couvée truites  requins et lamproies).

Problème : comme pour la plupart des espèces d'intérêt en biologie évolutive, mais pas d'intérêt en recherche biomédicale, le génome de l'amphioxus a été séquencé, assemblé et annoté avec un budget réduit. Or une séquence de génome ça n'est pas un résultat expérimental. C'est le résultat du traitement de données expérimentales qui sont des centaines de millers de petites séquences d'ADN (selon la technique de séquençage). Ces petites séquences doivent être assemblées en grandes séquences correspondant idéalement aux chromosomes. Mais quand on a n'a pas assez de sous pour faire du séquençage supplémentaire, ni assez de sous pour payer des experts à tout vérifier, on se retrouve avec plein de morceaux d'ADN dont on a la séquence, mais dont on ne sait pas sur quel chromosome ils vont. Pire, comme ça n'est pas une bestiole de laboratoire, on a pour chaque gène deux copies (ou allèles), du papa amphioxus et de la maman amphioxus. Pire de chez pire, l'amphioxus comme beaucoup de bestioles marines (j'essaye de ne pas dire invertébré, ça ne se fait pas) a une variation entre allèles très importante, similaire à celle observée entre deux espèces de mammifères voire plus. Ajoutez à cela que détecter les gènes dans l'ADN une fois séquencé et assemblé pose le même genre de problèmes, et qu'on n'a toujours pas de sous pour payer des experts à tout vérifier, on a une séquence de génome bien malpropre.

Avançons quand même.

Quand on pose la question : "le génome de l'amphioxus est-il similaire au génome ancestral ?", on peut répondre de différentes manières. Nous avons donc choisi différentes métriques, et pour chacune nous avons regardé si l'amphioxus était plus similaire à l'ancêtre prédit (par reconstruction statistique) que d'autres espèces. Nous avons pris comme points de comparaison plusieurs vertébrés : humain, poulet, poisson zèbre, ainsi que des ascidies, une hydre et un oursin, tous relativement proches de vertébrés sans en être (des deutérostomes sauf l'hydre [merci Gabriel pour la correction!]), et plus loin la mouche drosophile, le vers nématode, et une anémone comme espèce ayant divergé il y a très longtemps.

Première métrique : les duplications de gènes. Si on duplique un gène, on passe de une à deux copies dans le génome (ne pas confondre avec des allèles, merci), qui peuvent potentiellement diverger en fonction (objet d'un futur billet de blog, promis). Cela donne une forme de divergence par rapport à l'ancêtre. On sait que l'ancêtre des vertébrés a subi deux duplications complètes du génome, donc tous les gènes fois quatre au moins temporairement, et qu'en plus l'ancêtre des poissons téléostéens (99% des poissons que vous connaissez) en a eu une troisième. Malgrès des pertes très importantes de dupliqués redondants après ces duplications de génomes, on constate qu'elles dominent le paysage des duplications chez les animaux étudiés. Donc l'amphioxus a bien moins de dupliqués que les vertébrés, alors que le poisson zèbre (téléostéen bon teint) en a le plus. Donc l'amphioxus est plus ancestral que nous, mais pas plus que les autres qui ne sont pas des vertébrés.

Deuxième métrique : les pertes de gènes. Encore une petite note méthodologique d'abord. On détecte les gènes à comparer (homologues) par similarité de séquence. Donc on ne peut pas vraiment distinguer des gènes ayant beaucoup divergé en séquence, de gènes ayant été vraimement perdu. On va faire avec ce qu'on a. On constate d'abord que l'amphioxus est l'espèce qui a gardé le plus de gènes en commun avec l'anémone ; l'amphioxus marque des points d'ancestralité ici. Si on compare à l'ancêtre des chordés reconstruit par bioinformatique, l'amphioxus et les vertébrés en ont perdu peu, alors que les ascidies en ont perdu plein (le diagramme de Venn ci-dessous représente une partie de ces résultats). Donc selon les métriques, l'amphioxus gagne tout seul ou ex-aequo.

[caption id="" align="alignnone" width="308"] Diagramme de Venn des pertes de gènes[/caption]

En combinant ces résultats, on trouve que l'amphioxus se trouve à la fois dans le groupe avec peu de duplications, et dans celui avec peu de pertes. Il est donc bien le plus proche de l'ancêtre. Mais il n'est pas ancestral pour autant, car il y a bien dupliqué environ 10% de ses gènes, et perdu environ un tiers.

Enfin, nous avons vérifié la conservation de position des gènes sur les chromosomes. Les ascidies c'est n'importe quoi, aucune conservation ces pauvres bêtes. Les plus conservés sont le poulet parmi les vertébrés, et l'amphioxus parmi les autres. Alors si les duplications de génome ne vous dérangent pas, le poulet représente mieux l'ordre ancestral ; si vous voulez la version non dupliquée, c'est l'amphioxus. A noter que l'amphioxus part avec un désavantage, vu le mauvais assemblage de son génome par nous autres biologistes feignants. Il est possible qu'avec des progrès techniques on trouve une meilleure conservation encore.

Observation intéressante, grâce à la conservation de position des gènes, on a pu étudier des séquences régulatrices conservées entre amphioxus et vertébrés, quelque chose que l'on n'a pas pu faire chez les ascidies. Ce qui veut dire que l'on peut étudier l'évolution du contrôle de l'expression des gènes.

Notre conclusion est donc que l'amphioxus n'a pas un génome fossile, mais qu'il évolue effectivement plus lentement. Donc prendre l'amphioxus pour l'ancêtre, non. Comparer à l'amphioxus pour comprendre notre évolution, oui.

Des médecins américains découvrent que la pauvreté affecte la santé plus que la race

[caption id="attachment_120" align="aligncenter" width="179" caption="cliquez sur l'image"][/caption]

Un billet court, qui fait suite à mon précédent billet sur race et génétique. Une analyse récente par des chercheurs de la prestigieuse université de Stanford examine quelles sont les variables qui expliquent la survie jusqu'à 70 ans dans la population américaine.

Les auteurs ont utilisé 22 variables (voir gros tableau) pour expliquer les différences de mortalité entre noirs et blancs. Le point de départ est l'observation qu'en moyenne, on a d'une part des différences noirs-blancs, et d'autre part des différences géographiques, mais que de plus on a des différences géographiques sur la différence noirs-blancs. Dans le Sud-Est (le "vieux sud" traditionnel) la différence est la plus importante. La variation de départ va quand même de 45% de chances d'atteindre 70 ans pour un homme noir dans les régions les pires, à 85% pour une femme blanche dans les régions les mieux dotées.

[caption id="" align="aligncenter" width="600" caption="variables utilisées"][/caption]

En tentant d'expliquer la variation par plein de paramètres, les auteurs trouvent qu'elle est en fait expliquée par des paramètres sociaux-économiques. Dans la figure ci-dessous on voit que si les noirs avaient les mêmes valeurs des paramètres que les blancs (même revenu, même éducation, etc.), bin ils vivraient aussi vieux. On vit moins vieux si on est pauvre et mal éduqué (cliquez sur l'excellente BD ci-dessus), et dans le sud profond, les noirs sont plus pauvres et moins éduqués que leurs voisins blancs. D'où la différence.

[caption id="" align="alignnone" width="450" caption="différences noirs-blancs réelles (rouge), prédites avec les paramètres réels (bleu), prédites si les noirs avaient les paramètres sociaux-économiques des blancs (verts). (A) hommes, (B) femmes."][/caption]

Alors cette étude suffira-t-elle à ce que les médecins américains arrêtent de classer les gens selon leur signe du zodiac race, et prennent d'avantage en compte les facteurs économiques ? Osera-t-on dire que la pauvreté est le noeud du problème, avec l'ignorance ? Je ne suis pas trop optimiste, quand on voit que les études qui trouvent des différences quelconques entre noirs et blancs sont publiés dans les revues les plus prestigieuses, tandis que cette étude-ci est dans PLoS One, beaucoup moins visible et moins lu. Mais c'est un pas dans la bonne direction je l'espère.

La varation cryptique permet une adaptation rapide par sélection naturelle

[caption id="attachment_91" align="aligncenter" width="223" caption="cliquez pour aller au bouletblog"][/caption]

Il y a quelques semaines, on a parlé de la variation pré-existante dans une population, qui lui permet notamment de s'adapter en cas de changement d'environnement ou autre défi sélectif. Dans un tutorial bloggué avec nos étudiants, nous avons discuté récemment et en anglais un article très intéressant sur ce sujet, que je vais donc essayer de présenter ici et en français.

La variabilité cryptique est un concept suffisamment obscur pour ne pas avoir de page Wikipedia, mais qui pourtant est potentiellement très important en biologie évolutive, et partant pour comprendre le vivant en général (vu que tout ce qui existe en biologie provient de l'évolution). On nomme ainsi la variation génétique qui existe dans certaines conditions, sans avoir aucun effet visible, mais dans d'autres conditions a des effets visibles. Par visible ici, j'entends qui a un effet sélectif, même si c'est cool pour nous si c'est effectivement visible par les chercheurs, genre nombre de poils sur les mouches. Dans la première condition il peut donc s'accumuler de la variabilité qui n'est ni bonne ni mauvaise (on dit neutre) pour l'organisme. Lorsque la deuxième condition apparaît (cela peut être un changement environnemental, une mutation dans un autre gène, etc.), cette variabilité arrête d'être neutre, et certains variants peuvent être avantageux.



La question posée dans l'article de Hayden et al. (référence à la fin du billet) est de vérifier l'hypothèse selon laquelle davantage de variabilité cryptique permettrait une adaptation plus rapide lorsque les conditions changent. En d'autres termes, de la variabilité pré-existante neutre deviendrait adaptative. L'équipe de Andreas Wagner, qui fait plein de trucs cool de ce genre à Zürich, a utilisé un système expérimental élégant d'évolution expérimentale pour étudier cette question. Ils sont partis d'un ribozyme, ce qui est un système simple et efficace utilisé dans pas mal d'études d'évolution expérimentale. En effet il s'agit d'une molécule d'ARN qui à la fois contient l'information génétique et effectue la fonction, à savoir catalyser la coupure précise d'une molécule d'ARN. On va pas rentrer dans les détails biochimiques ici, ça nous détournerais trop de la question. L'important c'est qu'on peut muter un ribozyme et tout-de-suite voir sa fonction (qu'est-ce qu'il coupe ?) dans un tube à essai. De plus c'est une fonction qui se prête bien à l'analyse quantitative, à savoir qu'on peut mesurer avec quelle efficacité il coupe les ARN qu'on lui donne à manger.

Le plan d'expérience de cette étude est le suivant :

1. On laisse de la variation s'accumuler. Pour cela, on utilise une variante de la PCR qui fait de nombreuses erreurs lors de la copie. A chaque génération, on teste pour vérifier que l'activité de départ de coupure de l'ARN est toujours présente. Donc la variabilité qui s'accumule est bien neutre, elle n'affecte pas la fonction qui est sous sélection. Ceci a été fait en double dans deux conditions de sélection légèrement différentes, A et B (quels poètes ces scientifiques).


2. On change et de PCR et de critère de sélection. On utilise une PCR "normale", qui n'introduit que peu de nouvelles mutations. Et on sélectionne les variants sur leur capacité à couper un ARN modifié. Cette deuxième étape est effectuée sur les ribozymes issus de la première étape (conditions A et B), et sur des ribozymes d'origine, qui n'ont pas eu de cycles d'accumulation de mutation.

Il faut bien préciser que la variabilité qui s'est accumulée lors de la première partie de l'expérience était indépendante des conditions de la deuxième partie. En aucune manière elle ne la préparait. Il faut aussi préciser que pour la sélection l'on n'étudie jamais une molécule de ribozyme seule, mais un mélange. C'est donc ce mélange qui doit avoir l'activité souhaitée. Au total, ce plan expérimental permet donc de comparer l'adaptation à un nouvel environnement (2ème partie de l'expérience) entre des populations avec beaucoup de variation cryptique (celles qui ont subi la 1ère partie) et des populations avec peu de variation cryptique (le ribozyme d'origine).

Je ne peux malheureusement pas vous montrer les images ici, parce que Nature n'est pas en libre accès, mais les populations avec variation cryptique s'adaptent beaucoup mieux que celles à faible variation au nouveau substrat ARN. Au départ, les trois populations (conditions A et B, sans manipulation initiale) coupent environ 15% de l'ARN modifié. Au bout de 8 générations, le ribozyme original en coupe 30%, alors que A et B en coupent 45%. Par séquençage des ribozymes de chaque population à différentes générations, les auteurs montrent qu'il y a bien eu une sélection dans les populations A et B de variants qui existaient déjà (cryptiques) à la fin de la 1ère partie de l'expérience.

Un autre résultat est très intéressant : dans la population B, on a juste sélection d'un ribozyme qui coupe très bien l'ARN modifié. Mais dans la population A, on a également sélection d'un variant du ribozyme qui ne coupe pas l'ARN, mais qui permet une coupure très efficace de l'ARN modifié en présence d'un ribozyme actif. Donc l'expérience a fait émerger un nouveau dimère de ribozymes, plus efficace dans les nouvelles conditions qu'aucun ribozyme seul, alors que ça n'était pas l'objectif.

Ce dernier résultat montre que l'on peut très facilement obtenir par mutation + sélection des réponses biologiques complexes, et pas forcément intuitives. Comme un dimère entre une molécule active et une molécule inactive, qui ensemble ont une activité élevée.

Donc en conclusion, oui la variation cryptique permet une adaptation plus rapide à un changement de sélection naturelle.

Au fait, entre ça et les renards de Sibérie, le prochain qui dit qu'on ne peut pas faire d'expériences en biologie évolutive doit peigner le Tyranosaure.

Hayden, E., Ferrada, E., & Wagner, A. (2011). Cryptic genetic variation promotes rapid evolutionary adaptation in an RNA enzyme Nature, 474 (7349), 92-95 DOI: 10.1038/nature10083

(Je ne sais pas pourquoi le résumé du billet sur la page principale de mon blog montre une image différente, à part que j'avais utilisé cette image dans un brouillon précédent. Etrangeté de Wordpress.)

Les articles scientifiques sont écrits de manière chiante, et c'est bien

[caption id="attachment_66" align="aligncenter" width="92" caption="Cliquez sur l'image"][/caption]

Un billet récent sur le blog "carrières" du magazine Science ironisait sur le style très pauvre de l'écriture scientifique. Adam Ruben commence par l'exemple d'utilisation du mot "lone" à la place de "only", qu'il avait déjà utilisé une demi-douzaine de fois.

So I changed the word to “only.” And it hurt. Not because “lone” was some beautiful turn of phrase but because of the lesson I had learned: Any word beyond the expected set -- even a word as tame and innocuous as “lone” -- apparently doesn’t belong in science.

Il avait appris une leçon : l'anglais scientifique est une langue simplifiée et formalisée, et on n'utilise pas la pleine richesse de la langue anglaise. Mais il n'a pas aimé cette leçon. Par la suite, il a donné des cours d'écriture. Les uns à des étudiants non précisés, qui devaient trouver un sujet intéressant en science et écrire dessus. Un peu comme les blogs du C@fé des sciences quoi. Les autres à des scientifiques. Il aimait apprendre aux étudiants à écrire de manière intéressante. Il n'aimait pas apprendre aux scientifiques à écrire de manière sèche. La suite du billet est une parodie des règles d'écriture scientifique.

Il me semble que Adam se trompe lorsqu'il se plaint de ce que les scientifiques "n'ont pas le droit d'écrire comme les autres". J'ai d'ailleurs eu un petit échange twitter à ce propos avec une des responsables d'édition au journal PLoS One (@multidiscipl1ne).

A la base, je pense qu'il faut se rappeler que l'anglais scientifique a pour objectif de permettre une communication claire entre personnes qui partagent un domaine de connaissances et d'intérêts, mais diffèrent énormément dans leur langue maternelle et leur culture. Donc le plus on utilise de l'anglais élaboré ou diversifié, le plus difficile c'est pour les personnes dont la langue maternelle n'est pas l'anglais. A plus forte raison si leur langue maternelle est très éloignée de l'anglais (japonais ou chinois par exemple). De même, le plus on utilise de références culturelles habituelles en littérature et ailleurs, plus c'est difficile à comprendre pour des personnes de culture différente.

A ce propos, une anecdote fort croustillante : dans les années 1990, on a déterminé à partir de séquences d'ADN mitochondrial, uniquement transmises par la mère, de plein de personnes, l'origine commune de cet ADN mitochondrial pour tous les humains. Comme c'est forcément une femme qui a transmis cet ADN, on a appelé cette personne "Eve mitochondriale". Quelques années plus tard, avec des séquences de chromosome Y, uniquement transmis par le père, on a fait de même. Et on a l'a appelé bien sûr "Adam du chromosome Y". Bien sûr pour mes aimables lecteurs je suppose, mais à l'époque un collègue japonais nous a demandé dans une conférence qu'est-ce que c'est ces noms Adam et Eve ? Pour le lecteur de culture chrétienne et autres religions abrahamiques, ces noms transmettent beaucoup d'information de manière compacte : c'est des ancêtres lointains, primordiaux, d'un certain sexe. Pour les scientifiques japonais ou chinois, c'est de l'hébreu, c'est le cas de le dire.

Ces différences culturelles se voient aussi dans la façon d'écrire, et c'est aussi quelque chose qui doit s'apprendre quand on apprend à écrire l'anglais scientifique. Les francophones apprennent à l'école à rédiger avec quelques règles de base qui ne s'appliquent pas du tout dans ce contexte. Premièrement, éviter les répétitions, utiliser des synonymes à la place. Non. Cela dessert la clarté. Si vous voulez parler de la même chose, utilisez le même mot, ça sera plus clair. Ensuite, les mots de liaison ; cette phrase a commencé par le mot "ensuite". C'est souvent malvenu en français d'écrire des phrases simples sujet-verbe-complément sans mots de liaison. Or en anglais, et à plus forte raison en anglais scientifique, ces mots ne sont pas nécessaires, ils sont même souvent de trop, ils alourdissent le texte. Combinez ces deux habitudes, et vous avez une floraison de mots de liaison exotiques du type "therefore" et "consequently". Au secours ! Sans compter qu'en anglais on aime bien les phrases courtes. A nouveau, l'accent doit être sur la clarté. Un concept, une phrase. Court, simple, et pertinent.

Tout ceci ne veut pas dire qu'on ne puisse pas bien écrire des articles scientifiques. Mais les qualités recherchées ne sont pas les mêmes que dans d'autres contexte. C'est la clarté, la capacité à faire passer un message important sans sur-vendre ni sous-estimer l'impact, le déroulement logique et aisé à suivre du raisonnement. Je terminerais en citant Watson et Crick décrivant pour la première fois la structure en double hélice de l'ADN :

C'est pas du style d'écriture class ça ? Zyva, donnez-y ce Nobel.

La variation debout, ou d'où viennent les mutations en évolution ?

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Une question qui revient parfois quand je discute science avec non biologistes, c'est l'origine de la variabilité génétique qui permet l'évolution. En fait, la question est rarement posée comme ça, c'est plutôt moi qui cause là. La question de base c'est : les mutations apparaissent-elles parce qu'il y a en besoin, ou sont-elles déjà là ?

Prenons l'exemple illustré par la BD de ci-dessus, et déjà discuté à Strange Stuff and Funky Things : l'expérience de la ferme aux renards. En résumé, des renards sauvages ont été sélectionnés pendant des générations pour leur docilité par rapport aux humains. Au bout de 40 générations, on obtient des renards gentils et mignons comme tout.

Alors, d'où viennent les mutations qui font qu'ils sont gentils ? Hypothèse 1 : ayant senti que les gentils seraint avantagés, ils se sont mis à faire exprès des mutations vers plus de gentillesse. Bin non, ça ne marche pas comme ça. L'environnement ne peut pas induire des mutations spécifiques. C'est même en cela que l'on dit que les mutations sont aléatoires : ça n'est pas qu'elles sont forcément distribuées au hasard à tous égards, c'est qu'elles sont générées complètement indépendamment de leur rôle éventuel. Une mutation qui rend plus gentil ou une qui rend moins gentil ont les mêmes chances de se produire.

Hypothèse 2 : après être arrivées à la ferme, des mutations se sont produites au hasard donc. Parmi ces nouveaux mutants, des gentils qui n'auraient pas existé dans la nature auparavant, et qui sont donc sélectionnés par les russes (vous n'avez pas lu l'article de Strange Stuff lié là-haut ?). Cette hypothèse n'est pas impossible en principe. Mais elle est très improbable lorsque l'on a une adaptation rapide. En effet, les mutations ont beau être relativement fréquentes, le génome est grand, et le taux de mutations affectant un trait précis est faible (difficile à quantifier quand on ne sait pas le nombre et la taille des gènes impliqués, mais de l'ordre de 1 par million disons). Donc si on a quelques centaines de renards et 40 générations, on a peut de chances d'avoir décroché ce jack-pot.

Hypothèse 3 donc : les mutations qui induisent la gentillesse existaient déjà dans la population de renards sauvages. L'expérience les a simplement sélectionnées. Plus précisément, la gentillesse est probablement affectée par beaucoup de gènes ayant chacun un effet faible. Donc en choisissant les renards un peu gentils au début, on prend ceux qui ont certains de ces gènes mutés dans un sens gentil. Ensuite on les croise, et en re-sélectionnant on choisit ceux qui ont des mutations gentilles des deux parents (et on jette ceux qui ont hérité des mutations méchantes des deux parents, bien fait pour eux). J'ai continué à utiliser le mot mutation, mais quand une mutation reste dans la population comme cela, on appelle ça de la variabilité génétique. Dans toute population qui n'est pas constituée de clones purs, il y a de la variabilité génétique. La quantité de cette variabilité qui est disponible pour la sélection (naturelle ou artificielle) à un moment donné s'appelle en anglais standing variation.

Cette variation est très importante, parce que c'est elle qui va permettre une adaptation rapide si besoin est, malgré le taux de mutation bas. A part des russes fous au fond de la Sibérie, ça peut être un changement climatique, un nouveau parasite, une nouvelle source de nourriture, etc, qui nécessitent une adaptation rapide ou crève.

Un article récent sur la génétique humaine (discuté sur le blog de nos doctorants Genomeeee) suggère d'ailleurs que la plupart des adaptations qui se sont produites chez les humains sortis d'Afrique, lorsqu'ils se sont adaptés au vaste monde, viennent de la variabilité génétique déjà présente chez nos lointains ancêtres des milliers de générations avant l'expansion d'Homo sapiens sapiens. Pour preuve : lorsqu'une nouvelle mutation avantageuse apparaît (je viens d'arriver en Russie, et il apparaît une mutation de résistance à la vodka), elle se fixe très vite, à savoir que les personnes qui ont cette mutation ont un énorme avantage et plein d'enfants qui survivent et ont plein d'enfants. Conséquence, la variabilité génétique proche sur le chromosome est réduite dramatiquement, parce que tout le monde a hérité de ce morceau de chromosome super avantageux. Par contre si le variant avantageux était déjà présent, il fait partie de la variabilité générale, et des morceaux de chromosomes divers contenant ce variant peuvent être sélectionnés. D'où une baisse de variabilité bien moindre. Pour être honnête, les résultats de ce papier sont sujets à discussion, et il est notamment possible que des mutations nouvelles soient apparues avec effet avantageux mais faible.

En conclusion, pour s'adapter, mieux vaut être variable. Comme le lièvre ? Rien à voir, mais excellente question. A la prochaine.

Publications en libre accès : Dépêches du front

[caption id="attachment_29" align="aligncenter" width="280" caption="Cliquez pour voir l'original"][/caption]

Comme Tom Roud le notait il y a quelques temps, il y a un conflit de plus en plus ouvert entre certains scientifiques et certains éditeurs de journaux scientifiques. Cette discussion est en partie liée aux différents modèles de publication, mais il y a plus. Comme je le notait aussi dans un ancien billet, les seuls profits des éditeurs privés pourraient couvrir la publication libre d'accès pour tous. Pas le chiffre d'affaires remarquez, les profits. On va y revenir.

Le débat récent est très bien résumé par Tom Roud, donc je ne vais pas détailler, sinon pour dire que j'ai partagé à 200% le choc de Tom face au cynisme affiché des éditeurs, qui prétendent apporter la valeur ajoutée de la recherche scientifique. Je suis expert pour plusieurs articles par mois, gratuitement, je suis éditeur pour PLoS One, gratuitement, j'ai des collègues qui éditent des journaux, des numéros spéciaux, des livres même, gratuitement (ou contre payement symbolique genre on vous offre un bon pour un livre), et surtout la valeur d'un article c'est 99% le contenu scientifique, lequel vient du travail des chercheurs.

Un truc qui m'a frappé, et j'ai beaucoup suivi cette histoire, c'est que les réactions des représentants des éditeurs, et de personnes apparemment sincères qui y travaillent, sur des blogs, sur twitter, etc, montrent qu'ils sont complètement à la rue. Ils ne comprennent pas ce qu'on fait, ils ne comprennent pas nos motivations, ils ne comprennent pas pourquoi on est faché et ce qu'on veut. Ils travaillent avec nous (et notre argent et notre travail) depuis des années, et ils ne comprennent rien à la recherche scientifique. C'est terrifiant.

Il y a donc eu cette pétition pour boycotter Elsevier, le plus gros éditeur scientifique, et un des plus requins, qui soutient tout ce qui se fait de vil comme lois, publie des pseudo-journaux de médecine truquée, défend le copyright contre la science (sérieux, lisez ce qui est arrivé à l'ETH Zürich), et fait des profits de plus du tiers de leur chiffre d'affaires. A part faire reculer la loi anti-partage des articles aux Etats-Unis, la pétition a aussi bien relancé la discussion.

Alors je vais prendre l'occasion pour parler un peu de points intéressants (pour moi) qui sortent de la discussion.

D'abord un bon point de situation au journal The Scientist : "La publication scientifique est cassée". L'argument fondamental est toujours le même : nous scientifiques, payés avec vos impôts, faisons la science, écrivons les articles, expertisons les articles, dans bien des cas jugeons de la pertinence des expertises, puis les articles appartiennent à des compagnies privées qui nous les revendent, vous en interdisent l'accès, et gardent le copyright.

Un angle très important dans cette discussion, qui est souvent négligé, est le rôle des sociétés savantes. La plupart de ces sociétés publient au moins un journal. Ce journal (ou ces journaux) a plusieurs rôles, et est souvent crucial pour la visibilité de la société. Notamment, il est en général la source financière principale pour la société. Cet argent permet d'aider des étudiants ou des collègues de pays pauvres à venir aux conférences, soutient l'organisation des conférences, et toutes sortes d'autres activités qui varient selon les sociétés (par exemple les sociétés de biologie évolutive doivent parfois combattre le créationisme). En général, ces journaux appartiennent aux sociétés, mais sont publiés par des éditeurs privés. Un billet récent dans le blog d'édition Scholarly Kitchen couvre bien une partie de ces questions. Malgré le ton un peu agressif à mon avis, il montre bien que le choix n'est pas simple entre "libre accès bon" et "accès fermé mauvais".

Tout bien considéré, mon avis reste que le bénéfice social et scientifique des sociétés est moindre que celui de la publication libre accès.

Un autre point du billet dans Scholarly Kitchen est les éditeurs universitaires. Ce sont des éditeurs, comme Oxford University Press, qui appartiennent à des universités, sont généralement à but non lucratif, et qui publient des journaux de société ou autres (environ 70% de journées de société à OUP), des livres spécialisés ou des livres de cours. Ceci dit, je ne vois à nouveau pas le problème : les éditeurs universitaires peuvent bien passer au libre accès. J'ai publié récemment dans Nucleic Acids Research, qui appartient à OUP, et est totalement libre accès avec copyright Creative Commons. L'édition était aussi professionnelle que celle d'un journal Elsevier pro, et OUP fait de jolis bénéfices, reversés à l'université d'Oxford. Donc on peut avoir le beurre et l'argent du beurre, jusqu'à preuve du contraire.

Finalement, le blog d'Oikos a rapporté un exemple très intéressant utilisé en économie : les articles candidats (appelés généralement manuscrits - eh oui les techniques s'envolent les noms restent) sont soumis à un site central, ExpressO, et les auteurs spécifient à quels journaux ils veulent soumettre leur manuscrit. Ils payent un petit forfait ($2,20) par journal choisi. Ensuite les journaux intéressés à leur manuscrit le leur signalent, et les auteurs choisissent auquel de ceux-là faire la soumission finale. Ceci me paraît un excellent système, qui évite les va-et-viens inutiles et coûteux en temps qui résultent de la resoumission d'un manuscrit à une série de journaux différents. De plus, cela optimise le choix pour toutes les parties, puisque les journaux ont une vue d'ensemble de la discipline, et non leurs seules soumissions, et les auteurs choisissent le journal final en connaissance de cause.

J'espère que la discussion va continuer.

Races et génétique, c'est reparti

[caption id="attachment_13" align="aligncenter" width="208"] Cliquez sur l'image[/caption]

Bon alors on a droit à ce débat à intervalles réguliers : tous les humains ne sont pas identiques, donc y a-t-il du vrai dans la notion de races humaines ? Si vous dites "non", vous êtes surement un horrible censeur de la science au nom du politiquement correct. Si vous dites "oui", vous êtes un surement un affreux eugéniste, prêt à réveiller les mânes d'Hitler.

La discussion est repartie récemment suite à des billets sur plusieurs blogs scientifiques anglophones. (OK récemment c'est tout relatif, j'ai eu un peu de boulot ces derniers temps, alors cette note a pris du retard. Bref.) Le point de départ est un article dans American Scientist, qui commente très positivement deux livres récents sur la notion de race et le racisme à la lumière de la génétique moderne. Le biologiste évolutif Jerry Coyne, spécialiste de la spéciation, Professeur à l'Université de Chicago, et très actif sur internet, a rebondi pour dire que tout ça c'est des bétises, et, je cite :

the subject of human races, or even the idea that they exist, has become taboo.  And this despite the palpable morphological differences between human groups—differences that must be based on genetic differences and would, if seen in other species, lead to their classification as either races or subspecies

Pour un tabou, je trouve que c'est fou ce qu'on en parle souvent. C'est comme les misogynes qui se plaignent qu'ils n'ont plus le droit des parler des différences hommes-femmes, mais qu'est-ce qu'on les entend. Bref, revenons à nos moutons.

Donc l'argument de Coyne, c'est que :

• il existe des différences visibles entre humains de différentes origines géographiques, ce qui suffirait souvent à définir des races dans une espèce animale quelconque (il donne l'exemple de pelages de souris) ;


• il existe des différences génétiques entre individus humains ;


• point important, ces différences sont structurées géographiquement.

Un autre point important qu'il note, c'est que la structuration géographique se voit à différents niveaux de résolution, et donc qu'il n'y a pas un nombre clairement défini de races, mais plein de races emboîtées. C'est illustré par les figures ci-dessous :

Ce sont des analyses de structure de génétique de populations humaines, prises de l'article Genetic Structure of Human Populations (Rosenberg et al 2002, accès payant). Dans ces analyses, il faut spécifier à l'avance combien de groupes on veut détecter. Quand on spécifie K=4 groupes pour un échantillon d'humains d'un peu partout, on trouve des groupes africain, européen, asiatique et amérindien. Mais si on spécifie K=5 groupes pour le Proche-Orient, on sépare les bédouins des druzes etc.

A ce point, je note que si la notion de "races" inclut la différence entre palestiniens, druzes et bédouins, je ne suis pas sur que ça soit une notion très utile. On peut sous-diviser à l'infini. Il existe des traits spécifiques dans une famille, même qu'on sait faire des tests de paternité. Et alors ? Le problème récurent c'est que dès que l'on utilise le mot "races" pour les humains, les gens projettent dessus tout l'héritage des races en tant que construction sociales, et donc du racisme. Quand je dis construction sociale, aux Etats-Unis les latinos sont séparés des "caucasiens" (blancs), alors qu'en Europe ils seraient inclus, par contre les arabes sont inclus dans les caucasiens, alors qu'ils sont victimes de racisme en Europe. A la fin du 19ème, des gens très sérieux démontraient que la race irlandaise était inférieure. Je ne sais pas si même le KKK parle encore d'une race irlandaise.

Dans un deuxième billet le lendemain, Coyne s'appuie sur un article plus récent, et d'ailleurs excellent, Genes mirror geography within Europe (Novembre et al. 2008, gratuit d'accès). Dans cet article, plus de 500'000 variations dans le génome ont été compilées pour plus de 3000 personnes venant de toute l'Europe. Seules ont été inclues des personnes dont les 4 grands-parents viennent de la même région. Le résultat super cool est montré dans la figure ci-dessous :

[caption id="" align="aligncenter" width="150"] Cliquez pour voir l'original[/caption]

Le nuage de points colorés montre une classification des génotypes (variations dans le génome) des européens. Les couleurs correspondent aux pays d'origine. Il est important de noter que la méthode de classification est basée uniquement sur les génotypes, pas sur l'information géographique. Et pourtant elle récupère une excellente carte d'Europe. Les personnes qui viennent du même endroit ont presque le même génome, les personnes qui viennent d'endroits proches ont des génomes proches, les personnes qui viennent d'endroits éloignés ont des génomes éloignés. Qui plus est, sur la base du génotype on peut prévoir avec une bonne précision l'origine géographique d'une personne (rappel : ce sont des personnes dont les 4 grands-parents viennent du même endroit).

Coyne note que :

It doesn’t really bear on the question of “races”—except showing that discrete racial groups don’t exist in Europe—but it does show that you can do a pretty good job telling where people came from by looking at their DNA

Pourquoi ? Parce que quand la méthode n'impose pas de trouver des groupes discrets, on n'en trouve pas. Ce que l'on trouve, c'est une variation continue liée à la géographie. D'après beaucoup de commentateurs de ses billets (et d'après moi), c'est ce que l'on attend en l'absence de races.

Sur son blog Sandwalk, le biochimiste Larry Moran commente dans le même sens que Coyne, tandis que sur le blog anti-créationiste Panda's Thumb, Nick Matzke soutient qu'il existe de la varation géographique structurée, mais pas de races.

Pour moi le meilleur jugement était dans les commentaires au billet de Moran par un certain JW Mason. Répondant au commentaire :

nobody--NOBODY--is arguing for an old-school typological or "discrete" race concept, OK?

Il a écrit :

No, not OK.

In common discourse, that is exactly what the word "race" means. If you are talking to e.g. the readership of Scientific American (the audience specified here) and you say "race exists," what you mean is that "race [in the sense that lay Americans use it, i.e. of discrete distinct races] exists." If you want to talk about other distinctions between populations of human beings, quite different from the general meaning of the word race, you should adopt a different word for them.

Pour moi ceci est le coeur du problème. Et je pense que cela va bien plus loin que les lecteurs d'un magazine de vulgarisation. De nombreuses études médicales aux Etats-Unis sont organisées en fonction des "races" socialement reconnues, avec des conclusions sur le risque de mortalité des nourissons chez les latinos par rapport aux afro-américains qui à mon avis ne tiennent pas la route. D'ailleurs il y a un excellent article d'opinion de 2005 dans Science à ce propos : Race and reification in science.

Il faut voir que d'une part on va bientôt avoir l'information génomique directe permettant un traitement personnalisé, sans approximations telles que la "race". D'autre part, ces "races" socialement constitutées sont très inégales en termes de variabilité génétique. Presque toute la variabilité génétique humaine est en Afrique sub-saharienne. Donc on serait d'avantage justifié à partager en San ("bushmen" de Dieux sont tombés sur la tête) <-> le reste, que les races traditionelles. Enfin, la plupart d'entre nous, et de plus en plus, sont d'origine mélangée. Pour des raisons sociales, Colin Powell est considéré comme "afro-américain" aux USA. Mais il est un mélange plus ou moins égal d'Afrique (de l'Ouest ?), d'Asie du Sud-Est et d'Ecosse. Qu'est-ce que cela apporte à notre compréhension de la biologie humaine de le mettre dans une case ?

Il y a de la variabilité génétique entre humains (scoop), elle est organisée géographiquement (re-scoop), on ne connaît pas sa fonction s'il y en a une (à mon avis pas beaucoup mais un petit peu). Voilà, pas besoin du mot "races". Sauf pour augmenter le nombre de clics sur mon premier billet au Café des sciences. Que je remercie de m'avoir accueilli.

Races et génétique, c'est reparti, au Café-sciences.org

Ce blog migre au C@fe des Sciences. Mon premier billet là-bas est :

Races et génétique, c'est reparti (lien corrigé ; and remplacé par et ; oups)


Au plaisir de vous revoir là-bas, et désolé pour la longue interruption.