Les jumeaux Mark (à gauche) et Scott Kelly. Les scientifiques ont conçu une expérience comparable impliquant des jumeaux sur le mont Everest pour déterminer si les changements dans l'expression des gènes de Scott étaient dus à l'espace ou au stress. Peter Kramer/NBC/NBC NewsWire via Getty Images Vous vous souvenez peut-être de l'étude des jumeaux de la NASA dans laquelle 10 équipes différentes de chercheurs ont étudié l'astronaute Scott Kelly, qui a passé un an à bord de la Station spatiale internationale en 2015 et 2016, et l'a comparé à son jumeau identique, son collègue astronaute Mark Kelly, qui était resté sur Terre.
Une partie de cette recherche impliquait d'étudier et de comparer l'ADN des jumeaux, et comme le détaille cet article de l'Atlantique, cela a fait sensation lorsque de nombreux organes de presse ont mal interprété les résultats et ont rapporté à tort que l'ADN de Scott Kelly avait été considérablement modifié par son séjour dans l'espace. En réalité, comme l'explique ce communiqué de presse de la NASA, L'ADN de Scott Kelly n'a pas fondamentalement changé. Mais les chercheurs ont observé des changements dans l'expression des gènes, c'est-à-dire comment les gènes réagissent à l'environnement.
La plupart de l'expression des gènes de Scott est revenue à la normale après son retour sur Terre, mais 7 pour cent de son expression génique ne s'est pas inversée. Comme le note la publication de la NASA, cette différence de 7 % indique d'éventuels changements à plus long terme dans les gènes liés au système immunitaire de Kelly, Réseaux de réparation de l'ADN et de formation osseuse. Les changements pourraient également affecter la façon dont les gènes de Kelly réagissent à l'hypoxie, ou la privation d'oxygène, et hypercapnie, la condition d'avoir trop de dioxyde de carbone dans le sang. (Ce dernier est un problème potentiel sur l'ISS, où, comme le note cette étude de 2012, les niveaux ambiants de CO2 s'élèvent au-dessus des conditions atmosphériques normales sur Terre, et les équipages signalent régulièrement des symptômes tels que maux de tête et léthargie.)
Mais les changements dans l'expression des gènes de Scott Kelly ont-ils été déclenchés par le fait d'être dans l'espace, ou simplement le résultat d'un environnement extrêmement stressant ? Une façon de répondre à cette question serait d'étudier les alpinistes à haute altitude, où l'atmosphère raréfiée et les basses températures contribueraient au stress, et les comparer à des jumeaux qui sont restés à une altitude inférieure.
Christophe Mason, un professeur agrégé à Weill Cornell Medicine à New York qui a dirigé l'étude d'expression génique de la NASA, a conçu une expérience comparable, impliquant deux grimpeurs, Willie Benegas et Matt Moniz, qui ont prévu une ascension au sommet du mont Everest en mai. Selon un compte rendu dans le magazine Science, les deux grimpeurs ont des jumeaux qui restent à des altitudes inférieures - un jumeau identique pour Benegas et un jumeau fraternel pour Moniz - à titre de comparaison. (Les jumeaux identiques partagent 100 pour cent des mêmes gènes, tandis que les jumeaux fraternels se partagent 50 pour cent, selon le Michigan State University Twin Registry.)
C'est si tout se passe comme prévu. Le site Web du magazine Outside a rapporté le 11 mai qu'un problème de réglementation au Népal pourrait interférer avec l'ascension. Cependant, Benegas a déclaré dans un e-mail du 14 mai que l'ascension était toujours en cours, avec les deux alpinistes visant le 20 mai comme jour pour atteindre le sommet.
Mais il existe déjà des preuves scientifiques que s'aventurer à haute altitude sur Terre peut altérer l'expression des gènes. Zac Cheviron, professeur assistant à l'Université du Montana, a participé à des recherches sur l'effet de l'altitude sur la souris sylvestre. Cette petite créature a la particularité d'avoir la plage d'altitude la plus extrême de tous les mammifères nord-américains, du niveau inférieur de la mer dans la Vallée de la Mort aux flancs des montagnes plus de 14, 000 pieds (4, 300 mètres) vers le haut.
Cheviron - qui n'est pas impliqué dans l'étude Everest - dit que les souris sylvestres des plaines, lorsqu'il est soumis à une haute altitude simulée, subissent des changements dans l'expression des gènes qui affectent la structure de leurs muscles. Les changements d'expression les amèneront à développer des contractions plus lentes, fibres musculaires oxydatives, et de développer plus de vaisseaux sanguins. Ces changements sont une réponse d'acclimatation qui permet aux souris de faire face à l'environnement de la montagne, où l'air plus fin rend plus difficile l'apport d'oxygène nécessaire au tissu musculaire.
L'expression des gènes est une extension de la physiologie, augmenter et diminuer les gènes, parce qu'il améliore la survie dans ces conditions, Cheviron explique. "Pour certains traits, la plasticité induite par l'expression des gènes semble imiter l'adaptation telle qu'elle est induite par l'évolution, " il dit.
Mais ce n'est vrai que jusqu'à un certain point, Cheviron souligne. Souris sylvestres nées sur les montagnes, les descendants des générations précédentes de souris qui ont évolué à haute altitude, ont une mutation qui leur permet d'exprimer ces mêmes gènes affectant les fibres musculaires et les vaisseaux sanguins à des niveaux beaucoup plus élevés que ne le pourraient jamais les souris des plaines.
"Si vous prenez un oiseau des plaines et que vous l'exposez à des altitudes élevées, il obtiendra une expression génétique pour développer plus de vaisseaux sanguins, " dit Cheviron. " Mais ils n'en auront pas autant que les montagnards. "
Toutes les adaptations d'expression génique que font les habitants des plaines à haute altitude ne sont pas nécessairement bonnes, Soit. Comme le détaille cet article du magazine Science de 2014, de nombreux Tibétains qui vivent à haute altitude ont hérité de gènes qui permettent à leur corps d'utiliser l'oxygène plus efficacement, sans avoir un nombre élevé de globules rouges chargés d'hémoglobine. Quand un habitant des plaines s'aventure dans les mêmes hauts lieux, son corps essaiera de faire face en fabriquant plus de globules rouges - un changement qui épaissit le sang, rendant une personne plus vulnérable aux caillots sanguins et aux accidents vasculaires cérébraux.
Maintenant c'est intéressantComme le détaille cet article du Smithsonian 2016, Le scientifique de l'ère victorienne Francis Galton, un demi-cousin de Charles Darwin, a été l'un des premiers chercheurs à utiliser des comparaisons entre jumeaux pour étudier quels traits étaient hérités par rapport à ceux qui étaient des réponses à l'environnement.
