La médecine évolutionniste ou médecine darwinienne est un courant de pensée de la médecine cherchant à appliquer des principes actuels de la théorie de l'évolution aux questions concernant la santé et les maladies. Le but de la médecine évolutionniste est de comprendre pourquoi on tombe malade, et pas seulement comment on tombe malade. Les recherches et les pratiques médicales modernes se sont focalisées sur les mécanismes moléculaires et physiologiques qui sous-tendent la santé et les maladies, tandis que la médecine évolutionniste cherche à répondre à la question de pourquoi l’évolution a façonné ces mécanismes. Pour cela, elle étudie l'évolution des parasites, l'évolution humaine et leur coévolution. L’approche évolutionniste a conduit à des avancées importantes de notre compréhension de la résistance aux antibiotiques, du cancer, des maladies auto-immunes, et de l’anatomie. En France, la faiblesse de la situation de la médecine évolutionniste est liée à des facteurs historiques propres (faiblesse de la biologie de l'évolution en France), aux dérives eugénistes du et au fait que le cursus médical est déjà très chargé. Néanmoins, des équipes de recherche se forment peu à peu comme l'équipe de médecine évolutive CNRS à ToulouseMédecine évolutive CNRS à Toulouse.
Concepts clés Compromis : des changements rendant un organisme moins vulnérable à une maladie pourraient conduire à une diminution de sa valeur sélective, via des effets sur d’autres traits. Les pathogènes évoluent rapidement et répondent ainsi très vite aux interventions médicales. Certains symptômes sont des mécanismes de défense utiles. Les changements culturels et démographiques étant plus rapides que l’évolution biologique, les êtres humains sont souvent mal adaptés aux environnements modernes. L’histoire phylogénétique de l’espèce humaine lui a fait hériter de contraintes biologiques. Le cancer est le résultat d’une évolution somatique. Les humains n’ont pas cessé d’évoluer. Tous les phénotypes sont des produits des interactions gènes-environnement et sont souvent empreints d’ajustements développementaux. Parmi les chercheurs importants en médecine évolutionniste on peut citer : Randolph M. Nesse, George C. Williams, Paul W. Ewald, Stephen C. Stearns.
Compromis Un compromis est une situation qui implique le fait de perdre quelque chose en échange du gain d’une autre chose. Les compromis sont très courants en physiologie. La perspective évolutionniste sur les compromis commence par la notion que des changements physiologiques capables de réduire la susceptibilité aux maladies peuvent aussi conduire à une diminution de la valeur sélective via des effets sur d’autres traits. Ceci peut être dû aux limitations en ressources ou à des contraintes sur les capacités physiologiques. Par exemple, le radius est un os dont la forme et la densité ont été façonnées par la sélection naturelle de telle sorte qu’il a atteint un équilibre optimal entre force, fonction, et coûts de son développement et de sa maintenance. Les fractures du radius distal sont relativement fréquentes dans l’espèce humaine (fracture de Pouteau- Colles). La médecine évolutionniste nous aide à comprendre pourquoi nous n’avons pas un radius moins fin et plus solide. La remarquable dextérité humaine a été rendue possible aux dépens de la résistance à ce type de fracture. Un autre exemple est celui de la capacité à réparer et à régénérer les organes en réponse aux dommages extrinsèques, qui est à l’origine de la susceptibilité au cancer. Ainsi, l’inflammation est une réponse essentielle aux blessures. L’inflammation chronique du foie, également connue sous le nom d’hépatite chronique, est un facteur de risque majeur pour le carcinome hépatocellulaire.
Pathogènes Les recherches sur l’évolution adaptative des bactéries, des virus, et des autres microbes et parasites, joue un rôle central en médecine, parce qu’elles sont nécessaires pour comprendre l’évolution de la résistance aux antibiotiques, de la virulence des pathogènes , et de la subversion du système immunitaire par les pathogènes .
Résistance aux antibiotiques
La résistance aux antibiotiques est avant tout un processus d'évolution biologique. Les microorganismes évoluent par le mécanisme de la sélection naturelle agissant sur des mutations apparues aléatoirement, et deviennent résistants aux antibiotiques. Une fois qu’un allèle conférant une résistance apparait, non seulement les bactéries qui le portent prospèrent et se multiplient, mais cet allèle se répand aussi dans d’autres types de bactéries via des transferts horizontaux d’information génétique par échange de plasmides.
Pour plus d’informations à ce sujet, voir la page Résistance aux antibiotiques
Virulence
Les effets des microorganismes sur leurs hôtes peuvent varier, depuis les effets bénéfiques des mutualistes symbiotiques, jusqu’aux effets néfastes des pathogènes, qui réduisent le succès reproducteur de leur hôte. Beaucoup de pathogènes produisent des facteurs de virulence qui sont directement responsables de la maladie, ou manipulent leurs hôtes de telle sorte qu’ils prospèrent et se répandent. La valeur sélective d’un pathogène étant déterminée par sa capacité à infecter d'autres hôtes, on a autrefois pensé que la virulence s’atténuait inexorablement, et que les pathogènes évoluaient vers l'avirulence. Cependant, ce point de vue a été remis en question au début des années 1980 avec la théorie du compromis adaptatif.
Capacité à échapper au système immunitaire Le succès d’un pathogène dépend de sa capacité à échapper au système immunitaire de son hôte. Les pathogènes évoluent donc vers des stratégies qui leur permettent d’infecter un hôte, et ensuite d’échapper aux mécanismes de détection et de destruction de son système immunitaire. Ces stratégies consistent par exemple à se cacher dans les cellules de l’hôte, au sein d’une capsule protectrice (comme le fait M. tuberculosis), à sécréter des composants qui détournent la réponse immunitaire de l’hôte, à se lier aux anticorps, à changer rapidement de marqueurs de surface, ou à les masquer avec les propres molécules de l’hôte.
Défenses La fièvre, la douleur, la nausée, les vomissements, la diarrhée, la toux, l’anxiété, figurent parmi les raisons les plus communes de rechercher une aide médicale. Toutes sont des défenses contre certains dangers. Ainsi, la fièvre est un mécanisme de défense contre l’infection, la toux peut dans certains cas prévenir la pneumonie. Cependant, ces défenses sont des facteurs de morbidité lorsqu’elles sont excessives en amplitude ou en fréquence. Par exemple, l’anémie des maladies chroniques est une défense qui survient dans le contexte d’une inflammation chronique, liée à une maladie auto-immune ou à une infection chronique. Dans ce cas, le frottis sanguin donne des résultats similaires à ceux obtenus en présence d’une anémie due à une déficience en fer, à cause d’une restriction de l’approvisionnement en fer des cellules souches à l’origine des nouveaux globules rouges. Le corps contient cependant suffisamment de fer, mais celui-ci est séquestré par le foie. Ce processus est adaptatif lors d’une infection, parce que le fer est nécessaire à la multiplication bactérienne. Restreindre l’accès au fer pour les bactéries permet de limiter leur prolifération et aide l’organisme à se débarrasser de l’infection. Il est donc impératif de ne pas confondre cette défense avec une maladie : on a nui à de tels patients en situation critique en leur transfusant du sang. La perspective évolutionniste a permis de mettre en lumière cette distinction cruciale. Si le coût associé au fait de ne pas déclencher une réponse de défense en présence d’une menace (faux négatif) est bien plus élevé que le coût associé au fait de réagir à quelque chose qui n’est pas réellement une menace (fausse alarme), on s’attend à ce que le seuil d’activation de la défense soit bas. Ce phénomène a été nommé le « principe du détecteur de fumée » , ou « mieux vaut prévenir que guérir ». On supporte les fausses alarmes des détecteurs de fumée parce que le coût est potentiellement très élevée s’ils échouent à détecter un réel feu, tandis que le coût d’une fausse alarme est mineur. Similairement, la réponse « combat-fuite » a été sélectionnée pour augmenter les chances de survie face à des situations menaçantes (décharge du système nerveux orthosympathique déclenchant une sécrétion brutale de catécholamines, dont l’adrénaline, entraînant toute une série d’ajustements physiologiques facilitant le combat ou la fuite). Parce que le coût de l’absence d’une telle réponse pourrait causer la mort, le seuil de déclenchement de cette réponse est relativement bas. Le trouble panique est un trouble anxieux caractérisé par des activations inappropriées répétées de cette réponse. Le principe du détecteur de fumée permet de comprendre pourquoi l’être humain est susceptible d’être affecté par de telles maladies. Il existe de nombreux autres exemples de maladies qui sont en fait des adaptations exacerbées, tels que la dépression, les nausées de la femme enceinte , la diarrhée , la fièvre.
Adaptations humaines L’adaptation est limitée par des contraintes, elle nécessite souvent des compromis, et elle se produit généralement dans un contexte de compétition.
Contraintes Les adaptations ne sont possibles que sur des traits qui peuvent évoluer. Toutes les adaptations qui pourraient empêcher des maladies ne sont donc pas possibles. Les erreurs de réplication de l’ADN ne peuvent pas être toutes évitées ; ainsi le cancer, qui est dû aux mutations somatiques, n’a pas pu être éliminé par la sélection naturelle. L’organisme humain n’est pas capable de synthétiser la vitamine C, et est donc sujet au scorbut si les sources alimentaires de vitamine C sont insuffisantes. Les neurones rétiniens ont évolué de telle sorte qu’ils sont externes par rapport à la couche de pigments rétiniens photosensibles. Le nerf optique (constitué des axones des neurones rétiniens) est donc obligé de traverser la couche de pigments pour quitter la rétine en direction du cortex, ce qui donne l'explication de la tache aveugle. C’est aussi à cause de cette contrainte qu’une pression intraoculaire élevée entraîne fréquemment une altération de la vision appelée glaucome, car le nerf optique comprimé est endommagé. Il existe plusieurs autres exemples d’innovations adaptatives ayant impliqué des contraintes de ce type.
Compromis L’évolution est également contrainte par le fait que différentes adaptations peuvent être en conflit. La sélection aboutit dans ce cas à un compromis permettant un équilibre optimal entre coûts-bénéfices. Voici des exemples de tels compromis : Chez les femmes, la forme du bassin résulte d’un compromis entre les performances dans la course, et la taille du canal pelvien pour l’accouchement ; Il existe un compromis entre le développement du cerveau et celui de l’intestin, deux tissus extrêmement coûteux ; La pigmentation de la peau protège des dommages causés par les UV mais limite la synthèse de vitamine D par la peau, qui utilise les UV ; La descente du larynx a permis l’évolution du langage, mais a augmenté le risque d’étouffement par fausse-route, car elle a induit le fait que les trajets de l’air et des aliments se croisent.
Compétition Différentes formes de compétition existent, et elles peuvent influencer les processus d’évolution génétique.
Le système immunitaire et la sensibilité aux maladies font partie des critères impliqués dans le choix de partenaires .
Les conflits génomiques entre père et mère sont à l’origine du risque de pré-éclampsie pendant la grossesse, et sont probablement aussi impliqués dans l’autisme et la schizophrénie.
Maladies liées au mode de vie moderne