L’adaptation à l’altitude

L’adaptation des humains à la haute altitude est un des exemples les plus marquants que l’évolution « darwinienne » s’applique aussi aux humains.

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L’adaptation à l’altitude

Publié le 16 novembre 2014
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Par Philippe Guglielmetti

Rives du lac Titicaca Credit  Philippe Guglielmetti (Creative Commons)
Rives du lac Titicaca, 3800 m d’altitude.

 

Cet été, j’ai visité en famille les Andes en passant trois semaines à plus de 3000m d’altitude, en y montant avec le mythique « train de Tintin » qui va en 12 heures de Lima (au bord de la mer) à Huancayo à 3250m d’altitude en passant par un col situé à 4800m, la hauteur du Mont-Blanc.

Là nous avons pu constater que nous avions la chance de ne pas être trop atteints par le mal aigu des montagnes, juste un peu essoufflés et somnolents. Par contre bon nombre de passagers ne se sentaient pas bien du tout, et une dizaine ont même dû être secourus par l’infirmière du train, bien pourvue en bouteilles d’oxygène… Mais nous avons aussi constaté que cette infirmière, le personnel du train et les autres indigènes que nous avons vu travailler à plus de 4000m étaient en pleine forme. Est-ce juste une question d’habitude ?

Comme le savent les alpinistes, on peut s’entraîner à l’altitude, c’est même absolument indispensable si on espère atteindre des sommets himalayens ou andins comme l’Aconcagua qui frise les 7000m. Lorsqu’on monte en altitude, la quantité d’oxygène contenue dans chaque volume d’air inspiré diminue d’environ 10% pour 1000m : à 4000m, on ne dispose plus que de 60% de l’oxygène disponible au niveau de la mer. Le corps réagit automatiquement et presque instantanément au manque d’oxygène en :

  • accélérant le rythme cardiaque
  • accélérant le rythme de la respiration. Selon les spécialistes, il faudrait remplacer ce réflexe par une respiration volontairement plus profonde à cadence normale.

Si ça ne suffit pas à rétablir une oxygénation normale, le corps va commencer à produire plus de globules rouges, donc plus d’hémoglobine pour que le sang puisse transporter plus d’oxygène, mais ce n’est pas forcément une bonne réaction car ça rend le sang moins fluide, ce qui provoque hypertension, maux de tête, acouphènes, voire accidents vasculaires cérébraux. Bref, ça peut suffire pour conquérir un sommet ou passer quelques semaines de vacances en altitude, et c’est aussi utilisé par les sportifs pour redescendre de la montagne avec un taux de globules rouges « naturel » au lieu d’utiliser de l’EPO, mais à long terme ce n’est pas idéal.

Car rester longtemps en altitude, ce n’est pas bon du tout pour nous autres, humains des plaines. Selon une étude1, c’est particulièrement net pour les femmes enceintes : au dessus d’environ 2500m elles souffrent fréquemment d’hypertension, d’hémorragies voire de Pré-éclampsie et accouchent de bébés moins gros, souvent prématurément, et toutes ces complications résultent en morts maternelles nettement plus fréquentes.

Everest
Au sommet de l’Everest. Le sherpa a donné sa dernière bouteille d’oxygène à son client 900m plus bas…

 

Pourtant il y a environ 140 millions d’humains qui vivent au dessus de 2500m, principalement dans l’Himalaya, les Andes et sur les hauts plateaux de l’Éthiopie qui ne souffrent pas de ces problèmes qui auraient pu empêcher leurs ancêtres d’occuper ces régions.

Comme je l’ai découvert dans un article de la Wikipédia très complet, que j’ai presque fini de traduire en français, la réponse, ou plutôt les réponses sont : évolution(s) de l’espèce humaine.

En effet, on sait depuis relativement peu de temps que les Sherpas de l’Himalaya, les Quechuas et les Aymaras des Andes ainsi que les Amharas2 des hauts plateaux éthiopiens ont des gènes particuliers qui leur permettent de vivre normalement à haute altitude. En fait, l’adaptation des humains à la haute altitude est un des exemples les plus marquants que l’évolution « darwinienne » s’applique aussi aux humains, et assez vite. Et ce qui est le plus intéressant, c’est que les trois solutions trouvées par la sélection naturelle pour les différentes populations montagnardes ne sont pas les mêmes3 :

  • Les habitants des Andes sont assez petits, mais possèdent des poumons plus grands que nous, avec une plus grande surface alvéolaire. Ils ont aussi un peu plus de globules rouges, mais surtout leur hémoglobine fixe plus d’oxygène que pour nous grâce à une modification du gène EGLN1. Malgré environ 11000 ans d’adaptation, il arrive que des Quechuas ou des Aymaras souffrent de l’altitude. En examinant ces personnes, on s’est aperçus que les gènes SENP1 et ANP32D jouent un rôle dans l’adaptation à l’altitude.
  • Les Tibétains possèdent aussi un gène EGLN1 modifié, mais surtout un gène EPAS1 différent depuis 3000 ans seulement. Leur version de ce gène est communément appelée « gène du super athlète », et on vient de soupçonner qu’il est hérité des Denisoviens4. Ce gène limite la production de globules rouges ce qui leur évite les problèmes d’hypertension et associés mentionnés plus haut. Pour s’adapter, les Sherpas ont surtout un système circulatoire plus développé, notamment au niveau du cerveau. En plus, leur sang contient près du double de monoxyde d’azote que la moyenne, ce qui favorise la dilatation des vaisseaux sanguins. Ces caractéristiques font que les Tibétains se sentent parfaitement bien à toutes les altitudes, ce qui n’est pas le cas des Chinois notamment. Peut-être que la sélection naturelle va avoir raison de l’invasion, avec le temps…
  • Chez les Éthiopiens, ce sont des modifications de gènes tout à fait différents (CBARA1, VAV3, ARNT2 et THRB) qui semblent liés à leur adaptation beaucoup plus ancienne (25000 ans au moins). Ces gènes sont liés aux facteurs induits par l’hypoxie et font apparemment en sorte que le corps produise plus d’hémoglobine sans produire plus de globules rouges.

Voilà, c’est avec ce multipack d’exotisme alpestre et de jolis exemples d’évolution convergente humaine à asséner à votre prochain créationniste que je vous souhaite une excellente reprise, dans la joie et la bonne humeur.


Sur le web.

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  • Oui j’avais lu un article à ce propos. Cela vient en contradiction avec le fait que l’humain n’évolue pas !
    Plus fort, l’environnement modifie les gènes.

    Question:

    L’homo socialitus a t’il des gènes de débilité ?
    Est ce inné, acquis, ou à cause de la proximité des grandes villes ?

    Voilà un nouveau mystère qu’il nous faut résoudre rapidement pour sauver la planète.

    • « ………….Plus fort, l’environnement modifie les gènes…. »

      Non.
      En fait les variations génétiques qui se produisent en permanence, notamment à cause de la reproduction sexuée, permettent l’apparition d’individus ayants un avantage vis-à-vis du reste de la population, par rapport au milieu dans lequel ils vivent.

      Exemple avec le grand coup de la girafe : Au départ certains individus ont un cou un peu plus long que les autres. Ceci est un avantage pour accéder aux feuillages que les autres individus ne peuvent pas atteindre.
      Ce surplus de nourriture permet aux girafes, qui possèdent ce gène, d’être plus en forme que les autres, donc pour les mâles d’être plus fort dans la compétition avec les autres, pour les femelles d’avoir plus de petits bien nourris.
      Donc génération après génération, ce gène positif pour l’adaptation au milieu, se répand dans la population des girafes.

      La sélection naturelle, ce n’est pas la nature qui modifie les gènes, c’est le milieu naturel qui exerce une pression constante sur une population d’individus dans laquelle apparaissent spontanément, régulièrement, et aléatoirement des individus avec un patrimoine génétique différent.
      SI cette modification génétique apporte un avantage pour l’individu, ce dernier a toutes les chances d’avoir une descendance nombreuse et donc à terme « ce gène va se répandre dans la population. »

      • Rectification : « …avec le grand cou de la girafe.. »

      • Oui. Le darwinisme est contre intuitif mais exact.
        Le lamarckisme est intuitif mais faux.
        La fonction ne crée pas l’organe.
        La nature est sélective.

        • Malheureusement, l’emploi fréquent du verbe « adapter » pour expliquer les mécanismes de l’évolution n’aide pas : on peut croire alors que le corps de l’individu évolue et acquière un changement
          – de son vivant propre (et non par amélioration successive de père/mère en fils/fille)
          – en réponse directe à la cause environnementale (et non le hasard d’une mutation d’un individu sur des milliers).
          Croyance typique: tout petit chinois mis en condition de situation en altitude s’adaptera en développant forcément un « gène de l’altitude » qu’il transmettra à sa descendance.

          • oui ou c’est l’homme en tant qu’espèce qui « s’adapte »….et cette adaptation conduit parfois à une nouvelle espèce… de la part d’un béotien la notion d’espèce m’a toujours paru floue.

            • La notion d’espèce EST extrêmement floue, et reconnue comme telle par tous les spécialistes.

              Actuellement, on parle uniquement de « lignées », « groupes monophylétiques » ou « paraphylétiques ». La notion d’espèce n’est conservée que pour des raisons « d’usage par le grand public ».

              Les lions et les tigres sont deux groupes monophylétiques, qui ne se reproduisent pas ensemble en raisons de barrières comportementales et géographiques, mais qui sont tout à fait interféconds, avec une descendance tout à fait féconde. Sont-ce des espèces distinctes ?

              • je vois, en somme on est pas loin donc de ne considérer que les individus !!!

                mais dès lors que devient l’expression des lois de darwin?

                • Je ne suis pas sûr de comprendre la question au sujet des lois de Darwin.

                  Les « observations » qu’il a fait et les « réflexions » qu’il a eu restent tout aussi valides quel que soit le niveau observé. C’est sûr que le vocabulaire évolue, on affine les modèles…

                  Mendell a établi des « lois ». Darwin a juste fait part de ses réflexions qui se sont révélées extrêmement fertiles !

              • A ma connaissance qu’il s’agisse du tigron ou du ligre, seules les femelles sont fertiles.

                • remarque valide en effet, toutefois une fertilité partielle est souvent suffisante.

                  Dans le cas d’espèces domestiquées, où on peut facilement faire moult essais dans tous les sens, on a des données en ce sens :
                  la vache et la gayal donnent des hybrides dont les femelles sont fertiles mais pas les mâles. Avec un deuxième croisement « hybride femelle / gayal mâle », on obtient des femelles ET des mâles fertiles. La boucle est alors bouclée.

                  Le cheval domestique et le Przewalskii, malgré un nombre de chromosomes différents sont interfertiles, avec des descendants mâles et femelles fertiles.

      • Non, je ne parlais pas de Darwinisme. Je répète, le génome s’adapte à l’environnement.

        C’est Moi qui le Dit !

        Je me base sur un fait très simple. Nous ne sommes pas ce que nous croyons….nous sommes en réalité une association de plusieurs millards de cellules de nous même. Chaque cellule étant autonome et dépendante des autres pour nous donner une forme complète d’individu.

        Les gènes s’adaptent donc, s’organisent pour que le tout (nous) puisse vivre dans de bonne conditions. Oui, c’est trop puissant comme théorie. Mais méditez la, un jour elle sera vraie ! (Ou pas….:)

      • Bonjour.
        Votre raisonnement est rigoureux et en accord avec la science darwinienne, que je partage.
        Question : comment cette évolution est-elle compatible avec la croissance du cerveau humain?
        Il y a 1.7 million d’années, Homo Habilis a vu son volume cérébral croître de façon exponentielle et explosive, pour aboutir à celui du Sapiens. Malheureusement, cette évolution (unique parmi les espèces et dont personne ne connaît la cause car elle est apparemment multi-factorielle) ne pouvait entraîner que des inconvénients.
        Le premier étant l’augmentation parallèle des dystocies, et donc accroissement considérable de la mortalité maternelle et infantile. Rien que ça aurait dû transformer cette évolution humaine en impasse naturelle.
        La seule évolution darwinienne pour surmonter ce handicap a été le raccourcissement de la grossesse. Il en résulte que tous les petits humains naissent prématurés, immobiles, aveugles et attendant un an avant de marcher. Un bonheur pour les prédateurs et donc un nouveau facteur d’extinction de l’espèce à terme.
        Pour contrer ce nouveau handicap, l’évolution n’a pas été darwiniene, mais sociale , par protection des enfants par le groupe.
        Autre handicap secondaire : une enfance prolongée, avec une maturité sexuelle vers 15 ans, à comparer à l’âge moyen des décès de l’époque, vers la trentaine. Soit la moitié de sa vie à l’état infantile et non productif et seulement une quinzaine d’années dévolues à la reproduction de l’espèce.

        Au total, cette poussée cérébrale n’aurait dû n’apporter que des inconvénients à Homo Habilis et surtout pas une meilleure adaptation à son milieu. Or elle est incontestable, même si incompatible avec la sélection naturelle.
        Si quelqu’un a une explication, je suis preneur.

        • Bonjour

          « cette évolution (…) ne pouvait entraîner que des inconvénients. »

          « Or elle est incontestable, même si incompatible avec la sélection naturelle.
          Si quelqu’un a une explication, je suis preneur. »

          Vous commencez avec un biais de raisonnement. Cette évolution n’avait visiblement pas que des inconvénients, sinon on ne l’observerai pas.

          Vous constatez qu’elle augmente significativement la mortalité des individus qui portent une mutation allant dans ce sens. C’est un fait. Mais ce n’est pas le seul. J’ajouterai qu’un gros cerveau coute très cher à l’organisme de son vivant (ça carbure au glucose les neurones…). Mais un cerveau plus efficace a quand même clairement de gros atouts, quand il est combiné à des mains préexistantes.

          Le plus simple pour envisager une explication est de prendre une analogie ridicule et incontestable : le guppy. Dans la nature, les guppys sont de petits poissons gris qui vivent en groupe. Si un (mâle) de ces petits poissons gris devient coloré, il aura plus de succès auprès des femelles ET auprès des prédateurs. Sa mortalité sera donc beaucoup plus élevée que celle du mâle gris. Et il aura beaucoup plus de descendants.

          Cette mutation qui va écourter sa vie à 6 mois au lieux de 1 an en moyenne va se répandre extrêmement vite dans la population, et en un rien de temps, votre population initiale (vous aviez mis dans votre mare10 guppies dont un seul coloré) va héberger une population bariolée !

    • Mais l’environnement a tout de même un effet sur les organismes, amenant des modifications, transmissibles à la descendance, ne concernant pas les gènes en eux-même, c’est l’épigénétique.

      • Je demande à voir !

        • Et bien vous n’avez qu’à regarder, ma foi. Il a fallu des années et des années pour que l’épigénétique soit considérée comme un moteur important de l’évolution, ça date d’il y a une quinzaine d’années, avant cela tout le monde était axé sur la génétique, et rien que la génétique.
          Pourtant les études se multiplient et répondent à des questions, pratiques et théoriques, auxquelles la génétique classique ne peut répondre.

          • Je regarde, je ne vois rien.

            La reproduction se faisant dans le jeune âge.

            La ‘possibilité’ de transmission est évoquée, pas démontrée.

            C’est toute la différence entre science et croyance crédule niaise.

  • Ahhh, c’est très intéressant comme étude, je ne savais pas qu’il y avait des modifications génétiques différentes selon les régions montagnardes, rien sur les habitants des Alpes ? 🙂

    • De récentes études menées aux USA tendraient à démontrer que les populations alpines présentent depuis le paléolithique une acidification plus importante du système digestif en vue de mieux résister à la raclette, mais les résultats sont contestés par un pool de chercheurs vosgiens.

      • Ahah 🙂 ça c’est de l’innovation génétique, indiscutablement nécessaire pour le bon devenir de l’humanité, les Vosgiens sont jaloux, voilà tout 😉
        En tout les cas, c’est agréable de discuter avec vous!

        • Vous me faites des infidélités ?

          Je pense qu’il vous faut un étranger. Les Français ne sont pas drôles et pas assez gentils pour vous.
          Mais vous trouverez, je suis sur 😉

          • Le charme latin du pseudo, E-moi … Pouvez pas test. 🙂

            • Oh, tout de suite les grands maux, E-Moi. Il n’y a que Moi, pas d’infidélités, non.
              Figurez-vous que j’ai bien étudié la question, de l’étranger, vivre à l’étranger, oui pourquoi pas, mais les étrangers les plus drôles et gentils sont sur Cpts et en plus ils me lisent alors vous n’imaginez même pas comme je suis contente 🙂
              Et un charmant viking latin? É-mé? 😉

    • Il est bien connu que, dans les Alpes et ailleurs, l’évolution par adaptation aux pentes a donné le dahut ☺

  • Par contre je me demande:
    Pourquoi les zizi des noirs sont ils aussi énormes !

    Quel est l’avantage ?
    Est-ce une évolution à cause du soleil ?

    Bref, je m’interroge.

    • Oui à cause du soleil

      C’est parce que, à l’origine, le zizi est un cadran solaire,
      plus le soleil est haut plus l’ombre est courte
      Plus le soleil est bas plus l’ombre est longue
      le zizi on s’en sert aussi la nuit.
      Sa longueur augmente quad on s’éloigne du pôle nord.
      Le mien ♂ me sert de boussole ☺

      • Oui, ça (se) tient !

        Pour avoir vécu au froid, je peux vous confirmer:
        En absence de soleil et en présence de froid (très froid)

        L’objet devient vite craintif.
        Nous ne sommes hélas pas tous égaux à cause des éléments (bien entendu)

  • J’aimerais bien voir la tête d’un individu, n’ayant jamais lu Cps et tombant sur les commentaires de cet article, les questionnements d’E-Moi, le racolage de Mathilde, les blagues de Polisson, il y a moyen de bien rire!

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