Le blog du Doc’

La vie d’un étudiant de master n’est pas toujours facile, et en ce moment, j’ai pas mal de travail. ne soyez pas trop déçus de ne pas avoir d’énormes quantités de lecture ici ces prochains jours — peut-être un billet sur le système de bourses de thèses en France, histoire de cracher ma bile, ou du réchauffage de journal club — avant probablement la semaine prochaine.

Sur ce, je me prépare a aller passer ¹/₄ de mes deux prochains jours dans des trains, loin de ma biblio, loin de Twitter, de mon labo, de mes poissons, loin de tout en fait.

En attendant, vous pouvez toujours rendre l’attente plus agréable à grands coups de Mick Jones (c’est plus dur qu’il n’y paraît de n’en choisir que trois…)

J’ai récemment parlé de travaux visant a déterminer les différents facteurs impliqués dans l’émergence d’un agent pathogène. Si mon dernier billet visait à comparer des différences dans la méthodologie, il est temps de passer à des choses plus biologiques, plus proches aussi — je l’avoue — de mes préoccupations quotidiennes. Au programme du billet d’aujourd’hui, donc, une réflexion sur l’importance de la connaissance du spectre d’hôte d’un pathogène quand on fait de la santé publique. On peut être tenté de se demander où cette question trouve son origine. La réponse est assez simple. Mais pour commencer, quelques concepts.

Spectre d’hôte, spécificité, et autres

Il existe différentes manières de définir la spécificité d’un parasite. Certains auteurs ont proposé de mesurer le nombre de tissus, de types cellulaires qu’un pathogène peut atteindre. D’autres — Lymbery en tête — pensent qu’il est tout aussi judicieux de s’intéresser au nombre d’espèces qu’un parasite peut atteindre. J’en profite pour une remarque; il est possible que j’utilise parasite et pathogène de manière assez identique. Question d’habitude. D’autres auteurs enfin ont considéré que si le nombre d’hôtes était important, il fallait aussi prendre en compte leur proximité phylogénétique.

Dans notre cas, nous allons nous contenter du nombre total d’hôtes, même si les autres points de vue sont tout aussi défendables, pour deux – discutables – raisons. D’une part, on va se concentrer sur les émergences, et plus précisément le passage de l’animal à l’homme; d’autre part, la majorité des études précédentes a retenu le spectre d’hôte comme information principale. La première raison peut être contredite en avançant que considérer la proximité phylogénétique est tout aussi pertinent (ce qui est vrai), et la seconde en rappelant que ce n’est pas parce que tous les imbéciles sont d’accord qu’ils ont raison (autrement dit, ce n’est pas parce que tout le monde fait la même chose que c’est une bonne façon de faire).

La tendance globale

Plusieurs études se sont intéressées aux tendances globales, partagées par les maladies émergentes. Plutôt que de maladies, je m’intéresse ici aux pathogènes, c’est-à-dire aux organismes qui provoquent les symptômes — pour faire simple. Le travail de Wollhouse & Gowtage-Sequeria dont je parlai dans mon précédent billet a clairement permis de constater que la “probabilité” qu’un pathogène soit responsable d’une émergence dépend… de son spectre d’hôte. Qu’est-ce à dire?

Mettons à part les virus. Nous y reviendrons dans la dernière partie de ce billet. Pour les autres organismes, on observe que ceux qui n’infestent que l’homme — des spécialistes, donc — sont les moins représentés parmi les pathogènes provoquant des émergences. Ceux ayant un spectre d’hôtes non-humains de 1 (un hôte non humain en plus de l’humain) sont plus représentés parmi les émergents, et ainsi de suite jusqu’aux organismes avec 3 hôtes non humains.

Comment l’interpréter? De manière simple, on constate que “plus on en a, plus on en a”, autrement dit, c’est ceux des pathogènes qui ont le plus d’hôte qui sont le plus susceptibles de passer rapidement chez l’homme. Et ceux qui, évolutivement, n’ont qu’un hôte, s’en satisfont tout à fait. Ce qui devrait nous mettre la puce à l’oreille : on dirait bien qu’on a certains pathogènes capables d’aller un peu partout, et d’autres qui sont plus limités…

Des explications biologiques?

Vous imaginez bien qu’on peut trouver des explications biologiques à cette constatation. La restriction d’habitat – le fait de ne pas pouvoir exploiter toutes les niches, ici tous les hôtes – est une problématique classique, et puisque dans ce cas ça m’arrange, je vais séparer les raisons en deux cas (traditionnellement, on parle de restriction par l’adaptation ou par la dispersion, ce que je vais m’empresser de ne pas faire ici).

Tout d’abord, une influence phylogénétique. Prenons le cas des virus, sur lesquels j’avais promis de revenir. J’ai dit que c’était les seuls à ne pas vouloir respecter la tendance globale, et à avoir tendance à émerger beaucoup quel que soit leur spectre d’hôtes non-humains. Pourquoi? Un virus entre dans une cellule en se fixant a un récepteur membranaire, dont certains sont très fortement conservés au cours de l’évolution (pas forcément en séquence, mais au moins au niveau de leurs formes, ce qui est tout aussi important). Et ce n’est pas une surprise si je vous dit que certains parasites sont très restreints à des taxons – groupes d’espèces apparentées — proches (question d’adaptation, je ne vais pas en noircir des pages).

Mais une influence biologique peut être invoquée. Des travaux ont montré que les parasites généralistes avaient une plus grande variabilité – on a des données génétiques et morphométriques — que les spécialistes. Grâce à cette caractéristique, ils sont éventuellement capables de se trouver plus à leur aise sur un nouvel hôte qu’un spécialiste très adapté à son hôte. D’autant plus que le nouvel hôte est proche; la vérification de cette idée n’est même pas forcément compliquée : il suffit de regarder, dans les pathogènes émergents avec aucun hôte humain, comment les hôtes se répartissent d’un point de vue phylogénétique (plus de grands signes, de rongeurs, d’ongulés,…). On doit sans doute pouvoir trancher entre écologie et phylogénie dans ce cas.

Allez, par cette – par nécessairement – habile pirouette, j’en reviens à la vision classique de la restriction d’habitat: par l’adaptation, ou pas la dispersion. Les deux situations évoquées plus haut tombent sous le coup de l’adaptation : on se transfère sur des hôtes qui ressemble à ce qu’on connaît, ou inversement, on est capable de se transférer si on a la capacité d’être variable.

Et la dispersion alors? Si on possède un nombre d’hôtes important, on est potentiellement fortement présent dans l’écosystème, et on a donc plus de chances qu’une de nos larves entre en contact avec un individu qui va lui convenir, et qui deviendra un nouvel hôte – attention, vision simpliste et idyllique de la chose. Mais là, de nouveaux mécanismes entrent en jeu, avec l’intervention de vecteurs, les effets de dilutions, et plein d’autres choses qui tendent à faire mal aux crânes non avertis…

Note : Pas mal de billets en “stade larvaire” ces temps-ci… A prévoir? Peut-être un peu de reconstitution d’histoire évolutive, ou alors de l’immunologie… Selon le temps dont je dispose…

En décembre 2005, Mark Woolhouse et Sonya Gowtage-Sequeria [1] publiaient un article qui cherchait a déterminer les facteurs impliqués dans l’émergence de pathogènes. En d’autres termes, pourquoi voit-on des maladies apparaître, ou passer de la faune sauvage à l’homme. Leurs résultats indiquaient que parmi les pathogènes émergents, 10% étaient des bactéries, et 37% des virus [2].

Plus récemment, un groupe mené par Kate Jones [3] publiait une étude assez similaire, dans ses objectifs et sa méthodologie. Pas dans ses résultats. Pour Jones et ses collaborateurs, 54.3% des pathogènes émergents sont des bactéries, et 25.4% seulement des virus.

D’où vient cette différence? Il s’agit simplement de s’entendre sur ce qu’est “un pathogène”… Pour Woolhouse & Gowtage-Sequeria, une bactérie = une espèce de bactérie. Kate Jones et son équipe ont décidé de se concentrer sur les souches : une souche résistante = un pathogène. A titre d’exemple, si vous avez trois outbreaks (apparition d’un pathogène) d’E. coli de souches différentes, Woolhouse & Gowtage-Sequeria comptent 1, Jones et son équipe comptent 3.

Une simple différence de la méthode de comptage entraîne au final un écart énorme dans les résultats, et rend la comparaison entre les deux études difficiles — sans compter le fait que la méthode de Jones n’avait que très peu été appliquée.

Alors, laquelle est “la meilleure”? Comparons le pour et le contre dans chaque cas. Pour W&GS, on se concentre sur les espèces, et leur étude est plus “globale” : on ne sait pas quelle espèce est la plus à même de donner des outbreaks à partir de souches diverses, par exemple. A l’inverse, l’équipe de Jones se base sur une réalité plus “biologique” : différentes souches donnent des outbreaks différents, et doivent donc être considérés séparément [4].

Tout comme les équipes de Lambin et Hudson s’étaient pris le bec sur des questions de dynamique des populations, la comparaison des travaux de W&GS et de l’équipe de Kate Jones nous rappelle que le résultat est une chose, mais que sans connaître le protocole par lequel on l’a obtenu, il n’est rien (ou si peu)…

Note : Et pour le prochain billet… nous verrons si connaître le spectre d’hôte des parasites et pathogènes est utile en santé publique…

Notes

1. Woolhouse & Gowtage-Sequeria (2005) Host Range and Emerging and Reemerging Pathogens Emerg Inf Dis 11(12):1842–1847 [↩]
2. Des estimations précédentes donnaient l’intervalle 10–30% de bactéries, 30–44% de virus. [↩]
3. Jones et coll. (2008) Global trends in emerging infectious diseases Nature 451:990–994 [↩]
4. Cohen (2000) Changing patterns of infectious diseases Nature 406:762–767 [↩]

Dans leur tribune publiée le mercredi 16 avril dans le journal Les Echos, Marcel Kuntz et Jean-Paul Oury, sous couvert de revenir sur la « querelle OGM », livrent une vision tronquée et partiale du sujet.

La controverse existant à l’heure actuelle sur les OGM, quoiqu’elle soit effectivement entachée d’idéologie, ne saurait être limitée à un débat technique « entre experts ». Que l’opposition systématique aux OGM relève de l’idéologie, il ne fait aucun doute ; cependant, leur prise de défense tout aussi systématique n’est pas autre chose que du scientisme, à peine moins « dogmatique ».

MM Kuntz et Oury nous offrent des responsables tout désignés pour expliquer l’impasse dans laquelle est le débat à l’heure actuelle : Greenpeace. Certes, le fait de considérer que tout ce qui n’est pas naturel est à bannir d’office n’est pas un comportement enviable. Mais n’est pas plus enviable l’attitude adoptée par MM Kuntz et Oury, qui consiste à placer au dessus de tout soupçon les scientifiques, et de fait exclut la société civile d’un débat qui la touche en tout premier lieu — puisque les OGM ont, au final, vocation à être consommés.

Cet aspect de la technologie OGM, par ailleurs, est mis en avant par MM Kuntz et Oury. Certains projets — Golden Rice par exemple, ainsi que les plantes modifiées pour produire plus, ou dans des conditions plus difficiles — ont effectivement pour but de régler des problèmes d’alimentations dans les pays du tiers monde, projets ayant un attrait particulier à la lumière de l’actualité. Soyons honnêtes, et reconnaissons qu’ils ne concernent qu’une infime fraction des projets de plantes transgéniques à l’heure actuelle.

Pour éviter de tomber dans un choc idéologique, MM Kuntz et Oury nous proposent un débat essentiellement technique. Je pense que ce débat n’est pas viable. D’une part, les bases théoriques nécessaires n’ont pas été transmises, et faire porter le débat sur des éléments techniques revient à le confier tout entier aux mains des experts. D’autre part, les OGM ne sont pas uniquement un objet technique : ils seront introduits dans les champs, consommés, et deviendront un objet sociétal. Il semblerait alors légitime que l’exposition à ces plantes résulte d’un choix informé de la population, et non d’un simple raisonnement scientifique.

Si, comme le disent MM Kuntz et Oury, il [s’agit] de donner des cadres, il faudra veiller à ce que la société dans son ensemble soit libre de les remplir de contenus formels — et l’apport des scientifiques se fera sur ce point — aussi bien que subjectifs.

Le problème actuel est donc dans la qualité de l’information reçue. Que l’on soit face à l’obscurantisme de certains groupes anti-OGM, ou au scientisme de personnes Marcel Kuntz et Jean-Paul Oury (et le scientisme n’est pas une attitude scientifique : de nombreux chercheurs sont opposés aux OGM, malgré le fait qu’ils représentent une avancée de la science), nous sommes confrontés à des visions incomplètes et partisanes du problème, guidées par des opinions personnelles plus souvent que par des faits.

Dans son dernier article paru sur le blog de propagande néo-créationniste Overwhelming evidence, Denyse O’Leary s’est penchée sur le cas d’un sujet qui m’intéresse tout particulièrement, la très fameuse hypothèse Gaïa. Et comme a son habitude, elle part d’un fait scientifique pour tenter de nous montrer que nous sommes le résultat d’un design.

Partons du commencement, et replongeons nous dans un peu de théorie. L’hypothèse Gaïa Enoncée par James Lovelock, en 1969, dans Gaia: A New Look at Life on Earth, et reprise plus tard par Lynn Margulis revient à dire que la biosphère et l’atmosphère sont en interaction forte, et que la terre est globalement en homéostasie. C’est une hypothèse forte, qui a donné lieu a un travail théorique et expérimental important.

La partie que je connais bien de ce travail, c’est l’hypothèse CLAW Charlson, Lovelock, Andreae & Warren(1987) Oceanic phytoplankton, atmospheric sulphur, cloud albedo and climate Nature 326, qui explique comment le phytoplancton peut, à travers la métabolisation et le relargage de composés sulfurés, réguler la couverture nuageuse locale, et la température de surface de l’océan.

Ce modèle est présenté dans l’illustration de gauche, partie “Hypothèse CLAW”. Il fonctionne de la manière suivante : quand le soleil réchauffe l’océan, les colonies de phytoplancton sont stimulées, et produisent des molécules La circulation de ces molécules dans le réseau trophique est connue, mais nécessiterait un billet à elle seule qui favorisent la formation des nuages. Ces nuages vont diminuer le rayonnement solaire incident, et donc abaisser la température de l’eau de surface dans la couche trophique. Cette diminution de température n’avantage pas le phytoplancton, qui va décroître. De fait, on a moins de composés formant les nuages qui sont émis, et le rayonnement incident augmente. L’eau de surface se réchauffe, et le cycle est reparti. Il existe un rétrocontrôle négatif, qui va stabiliser le système, et maintenir l’homéostasie.

C’est à ce moment là que Denyse O’Leary se pose des questions : Pourquoi les partisans […] de l’hypothèse Gaïa ne supportent-ils pas le dessein intelligent?

Il est vrai que quand on regarde ce système avec un oeil d’évolutionniste, on est choqué de voir que l’apparition de la métabolisation des composés sulfurés qui vont, au final, former les nuages, n’est pas évidente Simó, R (2001) Production of atmospehric sulfur by oceanic plankton : biogeochemical, ecological and evolutionary links. Trends Ecol Evol 16(6) — une bonne revue du problème. Dans l’orthodoxie Darwinienne la plus stricte, elle est même éminemment discutable. Nous avons des organismes qui, par leur métabolisme, vont apporter des bienfaits à une communauté. A moins d’accepter qu’il existe effectivement une sélection de groupe Et dans l’orthodoxie, qui se base sur la recherche du bénéfice individuel immédiat, ce n’est pas évident à accepter, il faut aller chercher des hypothèses pour expliquer le rétrocontrôle négatif.

Denyse O’Leary, vous vous en doutez, a une réponse toute prête :

surely the Gaians do not believe that this balancing act is all just some big accident. And if they do, they are undercutting their own positionProbablement que les Gaïans ne croient pas que cette balance est uniquement un accident. Et si ils le faisaient, ils sous-estimeraient leur propre position.

Le système est très bon, certes, et pour autant que je puisse en juger, il a étonné — outre moi — les deux miens enseignants auxquels je l’ai présenté (et qui, pourtant…). Mais il a une explication toute simple (au moins pour la facette “composés sulfurés”, mais après lecture, on trouve des explications aux autres aspects). Faire des nuages, c’est condenser de la masse d’eau, et la reprécipiter sous forme de pluie. Et dans les éléments dissous dans cette pluie, on trouve notamment du nitrogène, qui est un facteur limitant pour la croissance du bactériophytoplancton dans les couches océaniques supérieurs. La solution est simple : tu veux du nitrogène? Make it rain!

D’autre part, en augmentant la couverture nuageuse, vous créez une barrière contre les UV, qui ont tendance à être mutagènes (formation de dimères pyrimidiques dans l’ADN, fortement délétères).

Vous objecterez avec raison — et Denyse O’Leary aurait pu le faire si elle avait daigné se documenter un peu — que cette hypothèse d’acquisition de nutriments couplée à une protection contre les radiations est bien jolie, mais qu’elle reste difficile à gober à large échelle, pour deux raisons.

D’une part, la dépendance au nitrogène et la susceptibilité aux UV ne sont pas des constantes, et que toutes les souches ne sont pas égales. D’autre part, vous auriez le droit de lever votre grand panneau sur lequel est inscrit “Intérêt personnel immédiat?”.

Mais ne nous affolons pas, tout va s’expliquer en ajoutant des paramètres au modèle. Hamilton et Lenton Hamilton & Lenton (1998) Spora and Gaia : how microbes fly with their clouds Ethol Ecol Evol 10 ont remarqué que l’augmentation de la couverture nuageuse entraînait, outre — où alors en plus de, je ne suis pas climatologue — une modification du bilan radiatif, un changement dans les vents de surface. Ces vents vont aider le bactériophytoplancton à se disperser, et donc à se répandre dans de nouvelles niches. Ce qui, vous l’aurez compris, est une augmentation de sa fitnessEn gros, la capacité à produire des petits-enfants.

Et en plus, si on se disperse, on évite de se faire décimer par des virii, qui utilisent la technique du killing the winners, s’en prennant aux populations très denses Pernthaler J (2005) Predation on prokaryotes in the water column and its ecological implications Nature Reviews Microbiology 3 — par exemple, ou directement la figure 4 de ce papier.

On peut donc expliquer la mise en place de ce rétrocontrôle de manière graduelle (des souches qui commencent à modifier le climat à faible dose, sont sélectionnées, gagnent en importance, et ainsi de suite), sans recourir à l’explication d’un designer. Evidemment, ça demandait un peu de réflexion, et plus je lis O’Leary, plus je me dis qu’elle ne comprendra rien d’autres que les écritures…