Une parenté étonnante : pourquoi les champignons et l’homme ont tant en commun sur le plan génétique

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De nouvelles études sur la génétique des champignons et celle de l’être humain révèlent un nombre surprenant de points communs – bien plus que ce que l’on pourrait supposer à première vue.
T’es-tu déjà demandé à quoi ressemblaient tes arrière-arrière-arrière-grands-parents ? Ce n’étaient probablement pas des champignons. Ou peut-être que si ? Ce qui semble incroyable est confirmé par la science : la génétique des champignons et celle de l’être humain sont plus étroitement liées que celles des champignons et des plantes à côté desquelles ils poussent souvent en forêt. Un regard fascinant sur notre parenté biologique, qui va bien au-delà de l’aura mystique de la forêt !

Une séparation ancestrale - La découverte de la véritable parenté dans la génétique des champignons et des hommes

Pendant longtemps, les champignons ont simplement été considérés comme une espèce de plantes. Cela se comprend : ils poussent dans le sol, sont généralement sédentaires et présentent souvent des structures ressemblant à des feuilles ou à des tiges. Mais la recherche moderne, en particulier la génétique (la science des gènes et de l’hérédité), a révolutionné cette conception. Elle a mis en lumière le fait que les champignons constituent un groupe d’êtres vivants à part entière, qui ne peut être clairement classé ni dans le règne animal ni dans le règne végétal.

En effet, des études montrent que les champignons et les humains ont des ancêtres communs qu’ils ne partagent pas avec les plantes. Nous appartenons tous les deux – champignons et humains – au supergroupe dit des Opisthokonta (c’est ainsi que les biologistes désignent un très grand groupe d’êtres vivants partageant un ancêtre commun). Cette parenté étroite a été mise en évidence dès 1993 par les biologistes Baldauf et Palmer à partir de plusieurs protéines : selon eux, les animaux et les champignons forment un groupe commun qui se distingue clairement des plantes. La divergence évolutive, c’est-à-dire le moment où nos deux voies de développement se sont séparées, remonte à il y a 1,1 milliard d’années, un chiffre qui dépasse l’entendement. C’est une période qui dépasse notre imagination, et pourtant, nos racines communes sont restées profondément ancrées dans notre histoire biologique.

Gènes communs, fonctions communes - Ce qui lie les champignons et les hommes

Ces découvertes génétiques ne sont pas seulement des connaissances théoriques, mais se traduisent par des similitudes fondamentales étonnantes, qui vont bien au-delà de ce à quoi on pourrait s’attendre de la part d’espèces supposées si différentes. Ce sont ces caractéristiques biologiques communes qui mettent en évidence notre profond lien évolutif :

Énergie : le glycogène remplace l’amidon

• Une différence cruciale avec les plantes est la manière dont les champignons et les humains stockent l’énergie. Alors que les plantes utilisent l’amidon pour stocker de l’énergie (d’où notre pain à base de céréales), les champignons et les humains misent sur le glycogène (également connu sous le nom d'"amidon animal"). Le glycogène est une forme hautement ramifiée de glucose (sucre) qui peut être mobilisée rapidement. Il est métaboliquement (métaboliquement) plus efficace pour les êtres vivants comme les animaux qui doivent se déplacer ou les champignons qui réagissent rapidement aux sources de nutriments dans des environnements complexes. Elle permet de libérer plus rapidement l’énergie lorsqu’elle est nécessaire.

Une respiration sans complications : l’oxygène entre, le CO2 sort

• Le champignon et l’homme sont également d’accord sur la respiration : tous deux consomment de l’oxygène et rejettent du dioxyde de carbone. Il s’agit d’un processus fondamental de la respiration cellulaire, qui permet de produire de l’énergie à partir de nutriments. Les plantes, en revanche, pratiquent la photosynthèse, au cours de laquelle elles absorbent du dioxyde de carbone et rejettent de l’oxygène - une autre différence fondamentale.

Éléments structuraux : chitine

• Qui aurait cru que nous partagions un élément constitutif avec les insectes ? Les champignons produisent dans leurs parois cellulaires un polymère robuste, la chitine. La chitine est un composant tenace et résistant que l’on trouve non seulement dans les exosquelettes (squelette externe) des insectes, mais aussi dans les coquilles des crustacés ou des calmars. Cette caractéristique souligne une fois de plus la nette distinction avec les plantes, dont les parois cellulaires sont principalement composées de cellulose.

Concordance génétique : mi-homme, mi-champignon ?

• Dans une étude très remarquée menée en 2015 par des chercheurs de l’université du Texas à Austin, une équipe dirigée par Aashiq Kachroo et Edward Marcotte a remplacé un à un plus de 400 gènes essentiels de la levure par leur équivalent humain : dans près de la moitié des cas, le remplacement a fonctionné, la levure est restée viable.

Communication cellulaire : langage similaire

• Même au niveau microscopique, il existe des parallèles. Des expériences montrent que certaines espèces de champignons réagissent au stress et communiquent via des messagers chimiques qui ressemblent étonnamment aux voies de signalisation dans les cellules humaines. Il s’agit des mêmes mécanismes de transmission d’informations qui ont fait leurs preuves au cours de l’évolution.

Ces profondes similitudes dans la génétique des champignons et des hommes sont un indice fort de notre origine commune et indiquent que le royaume des champignons n’est pas seulement celui des "petits assistants" de la forêt, mais une véritable fratrie biologique.

Plus qu’une simple curiosité - Les vastes implications des champignons et de la génétique humaine

L’étude de la génétique des champignons et de l’homme n’est pas seulement un voyage dans notre passé, mais aussi une boussole pour notre avenir. La découverte de ce lien biologique profond a cessé depuis longtemps d’être une simple curiosité académique. Elle ouvre les portes à des développements révolutionnaires qui ont le potentiel de changer durablement notre monde en médecine, en science des matériaux et en technologie.

Une révolution dans le domaine médical : de la pénicilline à la recherche sur les principes actifs

L’importance médicale des champignons n’est en aucun cas une nouveauté. La découverte de la pénicilline à partir de la moisissure Penicillium notatum en 1928, qui a marqué le début de l’ère des antibiotiques, en est sans doute l’exemple le plus connu. Mais la recherche sur ce domaine ne cesse de révéler de nouvelles possibilités…

Neuropharmacologie : les substances psychoactives présentes dans les champignons, telles que la psilocybine, font également l’objet de recherches actives en neurosciences. Ce qui est particulièrement intéressant ici, c’est la similitude moléculaire des voies de signalisation : la psilocybine se lie aux récepteurs de la sérotonine dans le cerveau – la même classe de récepteurs qui joue également un rôle dans la régulation endogène de l’humeur et de la perception.

Cette proximité structurelle fait des substances actives issues des champignons un domaine de recherche très prisé des neurosciences modernes.

Autres points passionnants en rapport avec les champignons et la génétique humaine

Dès les débuts de l’histoire de l’humanité, les champignons figuraient apparemment au menu : des analyses du tartre dentaire suggèrent que des groupes de chasseurs-cueilleurs consommaient des champignons, malgré la difficulté à conserver des restes organiques. Cela corrobore l’idée d’une proximité génétique entre les champignons et les animaux : les uns et les autres partagent de nombreux fondements biochimiques, tels que certaines familles d’enzymes et certaines voies métaboliques.

Certains chercheurs discutent du fait que cette proximité moléculaire pourrait contribuer à une haute tolérance générale de nombreux champignons comestibles. Pour simplifier, l’organisme humain ne "reconnaît" pas les structures et les métabolites fongiques comme totalement étrangers - un beau pont entre la pratique culinaire et la biologie moléculaire, qui place notre utilisation précoce des champignons comme source de nourriture dans un contexte génétique plus large.

Une petite digression - car également fascinante :

Matériaux durables issus du mycélium : la révolution verte

Le réseau fascinant des champignons - le mycélium (l’ensemble des cellules filamenteuses d’un champignon, souvent cachées sous la terre) - recèle d’immenses possibilités pour un avenir plus durable. Des chercheurs et des entreprises font pousser des réseaux de champignons sur des déchets organiques afin d’en tirer des matériaux révolutionnaires :

• le cuir et les emballages : Le mycélium permet de fabriquer des matériaux qui ressemblent au cuir ou au polystyrène. Des exemples connus sont MycoLeather (cuir de champignon) ou les solutions d’emballage d’entreprises comme Ecovative Design, qui sont entièrement biodégradables.
• Matériaux de construction du futur : le mycélium peut être compressé en blocs solides qui peuvent être utilisés comme isolants et même comme matériaux de construction. Ils sont légers, résistants au feu et entièrement compostables.
• Avantages pour l’environnement : Par rapport aux produits traditionnels, ces matériaux nécessitent beaucoup moins d’énergie et d’eau et génèrent moins d’émissions de CO2 lors de leur production.

Un exemple fascinant est le champignon Pestalotiopsis microspora, qui peut décomposer le polyuréthane, un plastique couramment utilisé. Découvert à l’origine dans la forêt tropicale équatorienne, ce champignon montre une capacité unique à dégrader les matières plastiques même dans des conditions pauvres en oxygène. Il ouvre ainsi des possibilités passionnantes de réduire les déchets plastiques de manière naturelle et de lutter durablement contre la pollution de l’environnement. L’étude de tels champignons élargit notre compréhension de la bioremédiation et pourrait à l’avenir donner des impulsions importantes pour des solutions respectueuses de l’environnement.

IA et modèles informatiques : S’inspirer de la forêt

Cette parenté génétique surprenante et les découvertes qui en découlent nous invitent à élargir notre perspective. Les champignons sont bien plus que de simples décomposeurs de la forêt ou des remèdes potentiels. Ce sont des maîtres silencieux dont le mode de vie peut nous enseigner de précieuses leçons sur l’interdépendance, la résilience et les cycles de la vie.

Les champignons comme "nœuds Internet biologiques" : mise en réseau et communication

Pensez au mycélium, le réseau souterrain des champignons. Il parcourt le sol de la forêt de manière incroyable et relie les arbres et les plantes sur de longues distances. Ce système fascinant est souvent appelé le "Wood Wide Web" ou "Internet biologique". Grâce à ce réseau, des nutriments et même des informations peuvent être échangés entre les plantes. Des arbres forts peuvent par exemple fournir des nutriments à de petits plants.

Leçon d’interdépendance : sur le plan scientifique, cette parenté nous montre que nous sommes plus profondément liés les uns aux autres que nous ne le pensons. Sur le plan pratique, le mycélium nous enseigne à quel point tout est interconnecté au sein d’un écosystème. Il nous rappelle qu’aucun être vivant n’est une île, mais qu’il fait partie d’un tout plus vaste. Peut-être une source d’inspiration pour notre société humaine ?

L’art de la décomposition : vivre de la décomposition

Les champignons jouent un rôle indispensable dans tout écosystème : ils sont les recycleurs et les décomposeurs. Ils transforment les matières organiques mortes - plantes mortes, troncs d’arbres, feuilles mortes - en sol fertile et en nutriments qui permettent une nouvelle vie. Sans eux, les forêts étoufferaient sous leur propre poids.

Enseignement du cycle : les champignons nous montrent le cycle éternel du devenir et de la disparition. Rien n’est vraiment perdu ; il est simplement transformé. Cette résilience et cette capacité à toujours faire naître du neuf à partir de l’ancien est une sagesse profonde que nous pouvons également appliquer à nos propres situations de vie.

Gérer la complexité : la simplicité en profondeur

L’apparente simplicité d’un champignon qui jaillit du sol cache une immense complexité biochimique et une capacité d’adaptation très intelligente. Les champignons peuvent s’adapter aux conditions les plus extrêmes et sont passés maîtres dans l’art de la réaction biochimique, que nous commençons seulement à comprendre.

La leçon de l’adaptation : cette proximité évolutive et son fonctionnement nous enseignent que la complexité n’est pas toujours synonyme de chaos et que les formes simples possèdent souvent la plus grande capacité de survie.

Cette connaissance change notre vision de la nature - et finalement aussi de nous-mêmes. La prochaine promenade en forêt ne sera peut-être plus jamais la même si nous savons que nos parents biologiques nous attendent au sol de la forêt et qu’ils partagent une histoire de milliards d’années.

Les champignons et l’homme La génétique Conclusion : un regard sur le sol forestier, un regard sur nous-mêmes

Le voyage à travers le monde des champignons et de l’homme La génétique nous a montré que nos hypothèses sur la vie sur terre doivent sans cesse être remises en question. Ce qui apparaît à première vue comme une simple plante se révèle être un être vivant complexe, plus proche de nous au niveau fondamental que nous ne l’aurions jamais imaginé d’un organisme du règne végétal. Les connaissances approfondies sur des caractéristiques telles que le stockage du glycogène, la formation de la chitine et les points communs de la respiration cellulaire sont plus que des détails scientifiques fascinants ; ils sont le résultat d’une histoire évolutive commune de plus d’un milliard d’années.

Cette parenté génétique inattendue a des implications considérables. Non seulement elle stimule le développement de nouveaux médicaments – allant d’approches révolutionnaires en psychothérapie à des facteurs de croissance nerveuse –, mais elle nous ouvre également la voie vers un avenir plus durable grâce à des biomatériaux innovants et à une bioremédiation efficace.

En fin de compte, les champignons nous invitent à voir la nature d’un œil nouveau et à reconnaître notre propre lien avec toute vie sur cette planète. Ils sont les architectes silencieux qui maintiennent l’équilibre des écosystèmes et nous apprennent, grâce à leur biologie unique, comment fonctionnent les cycles, comment s’adapter et comment la disparition fait toujours place à la nouveauté.

Alors la prochaine fois que tu verras un champignon dans la forêt ou que tu le découvriras dans un marché bio, rappelle-toi qu’il ne s’agit pas d’un simple organisme. C’est l’un de nos parents biologiques les plus anciens et les plus fascinants, un travailleur silencieux qui maintient la vie sur cette planète depuis des éons et qui nous en apprend peut-être plus sur nous-mêmes que nous n’aurions jamais osé en rêver. La génétique des champignons et de l’homme est un chapitre passionnant du grand livre de la vie, qui recèle encore de nombreux secrets.

Glossaire : explication succincte des termes techniques

Opisthokonta : supergroupe biologique d’organismes ayant un ancêtre commun, qui comprend à la fois les animaux (dont l’être humain) et les champignons.

Glycogène : forme de stockage très ramifiée du glucose (sucre) que les animaux et les champignons utilisent pour disposer rapidement d’énergie – également appelé « amidon animal » dans le langage courant.

La chitine : un polymère résistant qui constitue les parois cellulaires des champignons ainsi que les exosquelettes des insectes et des crustacés.

Photosynthèse : processus par lequel les plantes absorbent du dioxyde de carbone, rejettent de l’oxygène et produisent de l’énergie à partir de ces éléments grâce à la lumière du soleil – contrairement à la respiration cellulaire des animaux, des êtres humains et des champignons.

Mycélium : réseau fin, souvent souterrain, constitué de cellules filiformes, qui forme la structure d’un champignon – la véritable « plante fongique », dont le corps fructifère visible ne représente qu’une petite partie.

Bioremédiation : utilisation d’organismes vivants (ici : des champignons) pour dégrader ou neutraliser biologiquement des polluants environnementaux.

Orthologue : gène présent chez deux espèces différentes, qui provient d’un ancêtre commun et qui remplit généralement une fonction similaire.

Examens complémentaires

Kachroo, A. H. et al. (2022): La levure humanisée : un modèle pour la biologie, les maladies et l’évolution humaines. Article de synthèse rédigé par le même groupe de recherche, qui fait le point sur l’état actuel de la « levure humanisée » en tant que système modèle pour la biologie humaine.
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9194483/

Laurent, J. M. et al. (2020): Humanisation de gènes de levure ayant plusieurs orthologues humains. Étude approfondie des différences fonctionnelles entre les variantes de gènes humains multiples (paralogues) dans le modèle de la levure.
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7259792/

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