Génétique humaine

Caryotype humain

L'être humain possède 46 chromosomes répartis en 23 paires : 22 paires d'autosomes et 1 paire de gonosomes ou chromosomes sexuels, appelés X et Y. Les hommes possèdent un chromosome X et un chromosome Y. Les femmes possèdent 2 chromosomes X.

En plus des chromosomes contenus dans le noyau, les cellules humaines possèdent de l'ADN contenu dans les mitochondries (ADN circulaire)

Cette information génétique est transmise essentiellement par la mère à 99 %, car les mitochondries sont surtout transmises par le cytoplasme de l'ovocyte. Comme cet ADN n'est pas soumis aux lois génétiques de la reproduction sexuée, il n'est pas ou peu soumis aux recombinaisons génétiques. Cependant le taux de mutation reste relativement élevé. Ces raisons font que cet ADN a été privilégié pour l'étude des grandes migrations humaines depuis 200 000 ans.

On estime le nombre de gènes codant une protéine chez l'être humain à environ 20 000. Ces estimations ont été rendues possibles depuis le séquençage du génome humain. Cependant, les estimations varient encore, donnant des chiffres compris entre 18 877 et 22 619 en 2009. Au démarrage du projet génome humain on estimait ce nombre à 100 000 en 1990, contre 6 700 000 en 1964.

Notons par ailleurs que la majorité du génome humain est composée de séquences ne codant pas de protéines. Ces séquences correspondent notamment à des régions régulatrices de l'ADN. En effet, ces gènes codants ne représentent qu'environ 1,1% du génome (35 Mb), en ne tenant compte que des régions codantes (exclusion des régions régulatrices).

Ainsi, la taille du génome humain est approximativement de 3,2 milliards de paires de nucléotides. Ainsi chaque cellule humaine contient 2 mètres d'ADN environ, ce qui correspond, dans les cellules diploïdes, à 6,4 milliards nucléotides.

Le séquençage du génome humain a été achevé en 2003, grâce au Projet Génome Humain (PGH). Il s'agit, en fait, d'une compilation de données recueillies sur plusieurs individus.

Le premier séquençage fait sur un seul individu a été publié en septembre 2007[1]. La variation entre deux génomes humains est d'environ une base pour 1000[2], ce qui est environ un tiers de moins que pour les gorilles[3] et dix fois moins que chez la mouche drosophile[4].

Depuis, plusieurs entreprises américaines proposent aux particuliers une analyse de leur génome par séquençage de quelques centaines de milliers de nucléotides sélectionnés comme étant les plus intéressants, permettant d'établir un profil de risque théorique. Cette attitude, essentiellement commerciale, est contestable car non étayée scientifiquement pour le tout venant et au bénéfice incertain[5].

L'ascendance des humains se reflète dans leur signature génomique[6]. La génomique comparative montre que sur les 23 000 gènes humains, 37 % ont des homologues chez les procaryotes, 28 % chez les eucaryotes unicellulaires, 16 % chez les animaux, 13 % chez les vertébrés et 6 % chez les primates[7].

Près de 8 % du génome humain est constitué de séquences d'origine rétrovirale[8]^,[9]. Ces rétrovirus endogènes représentent des vestiges d'intégrations virales ancestrales qui font maintenant partie du génome humain. La plupart de ces séquences ont subi plusieurs mutations dues à l'évolution, rendant le rétrovirus généralement défectif mais certains ont gardé leur pouvoir infectieux et jouent même un rôle dans certains aspects physiologiques associés à la reproduction et au développement humain (comme le HERV-W de l'être humain, qui participe à un des mécanismes assurant la formation du placenta)[8].

La taille et la composition du génome sont le résultat de nombreuses pressions évolutives qui s'exercent sur les populations. La taille du génome n'est pas corrélée, pour autant, à la complexité de l'organisme considéré, et la composition du génome humain réfute la vision anthropocentrée d'une marche linéaire de la vie vers la complexité et le « progrès » (du plus simple, les bactéries et les unicellulaires, vers les différents groupes d'invertébrés, puis vers les vertébrés pour finir aux mammifères et à l'être humain)[10]. Comme le dit le généticien Michael Lynch (en) : « Malgré les aspects uniques de la biologie humaine, notre génome n'est pas particulièrement remarquable quant à sa structure ou l'organisation de ses gènes, au moins du point de vue multicellulaire, et il a la plupart des caractéristiques qui sont la marque de l'évolution des génomes eucaryotes[11] ».

Beaucoup de spécificités individuelles ou familiales comme la couleur de la peau, la taille, dépendent d'un grand nombre de gènes. Seuls quelques caractères ne dépendent que d'un seul gène. C'est le cas de la plupart des maladies génétiques, mais aussi de certains caractères physiques et physiologiques :

Mosaïcisme génétique : Hors des maladies génétiques, un certain nombre de variants de gènes ont été identifiées comme des facteurs de risque de survenue de maladie commune (cancer du sein, maladies cardio-vasculaires...). Malgré l'existence d'un gène TP53 (aussi dénommé «gardien du génome»), dont le rôle est de réparer les dommages causés à l’ADN, plus le corps humain vieillit, plus il se présente en réalité comme une mosaïque complexe de « grappes de cellules » aux génomes légèrement différents. Ceci est du aux mutations issues d'erreurs de duplication de l'ADN, ou accumulée, à la suite notamment de l'exposition aux UV solaires, à des polluants, aliments et produits cancérigènes (fumées...) qui induisent dans certaines cellules des mutations, ensuite transmissibles aux cellules filles. Une étude récente ayant porté sur 29 types de tissus humains différents a confirmé que la mosaïcité des organes est plus élevée pour ceux dont les cellules doivent se reproduire fréquemment (peau, sang, et muqueuse pulmonaire, tube digestif, œsophage notamment)[22]^,[23]^,[24].

Des variantes génétiques peuvent aussi modifier la réponse de l'individu à certains médicaments (clopidogrel, antivitamine K...). L'étude de ces derniers cas fait l'objet de la pharmacogénomique.