HÉTÉROSE: AMÉLIORATION CHEZ LES ANIMAUX, LES PLANTES, L'HOMME - LA BIOLOGIE - 2025

L' hétérosis, également appelé avantage hétérozygote et vigueur hybride, est un phénomène génétique qui se manifeste par l'amélioration par rapport aux parents, les performances physiologiques dans la première génération du croisement entre parents éloignés de la même espèce, ou entre différentes espèces, de plantes et d'animaux.

L'amélioration des performances physiologiques se produit, par exemple, dans l'augmentation de la santé, de la capacité cognitive ou de la masse, en référence à des caractéristiques phénotypiques avantageuses résultant du fait d'avoir un génotype plus approprié.

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Il convient de noter que par parents éloignés, nous entendons les individus issus de populations génétiquement isolées, ainsi que les variétés, souches ou sous-espèces de la même espèce.

Dépression de consanguinité

L'hétérose est le résultat de l'exogamie. C'est le contraire de la consanguinité, qui peut produire de l'homozygotie. En raison de la recombinaison génétique, les avantages des hétérozygotes peuvent disparaître, par réapparition de l'homozygotie, et même par stérilité, dans la deuxième génération.

Cependant, le partage génétique entre parents éloignés peut conférer des avantages adaptatifs à long terme.

La dépression de consanguinité est la réduction de l'adaptabilité (fitness) causée par la consanguinité. Il est exprimé comme une réduction de la survie et de la reproduction chez la descendance d'individus apparentés par rapport à la descendance d'individus non apparentés. C'est un phénomène universel qui a été documenté chez les plantes et les animaux.

Lorsqu'il y a un croisement entre des parents éloignés de la même espèce, ou entre des espèces différentes, il en résulte généralement l'incorporation d'allèles nouveaux ou rares (introgression) au pool de gènes de la population à laquelle les membres de la génération résultant de la première traversée.

En fait, l'exogamie est souvent une source plus importante d'allèles nouveaux ou rares que la mutation. Ces allèles confèrent deux avantages: 1) ils augmentent la variabilité génétique et donc la fréquence des individus hétérozygotes dans ladite population; 2) introduire des gènes codant pour des traits phénotypiques qui représentent de nouvelles préadaptations.

Avantages génétiques

Du point de vue de la génétique mendélienne, les avantages de l'hétérosis ont été expliqués par deux hypothèses: 1) la complémentation, également appelée modèle de dominance; 2) interaction allélique, également appelée modèle de dominance excessive.

L'hypothèse de complémentation postule que, à plusieurs locus génétiques, les descendants hétérozygotes expriment moins d'allèles récessifs légèrement délétères que leurs parents homozygotes.

Dans la descendance hybride, les allèles supérieurs d'un parent masqueraient les allèles inférieurs de l'autre parent. Cela signifierait que, pour chacun des loci génétiques impliqués, la descendance n'exprime que le meilleur des allèles des deux parents.

Ainsi, la première génération posséderait un génotype cumulativement plus ajusté avec les meilleures caractéristiques de chaque parent.

L'hypothèse d'interaction allélique postule que les deux allèles de chaque loci génétique expriment des compléments, c'est-à-dire qu'ils ajoutent leurs effets. Cela signifie que les caractères phénotypiques codés par les deux allèles pourraient produire une réponse plus large à la variabilité environnementale rencontrée par la descendance que ce que permet l'homozygotie.

Ces deux hypothèses ne sont pas mutuellement exclusives en ce sens que chacune d'elles pourrait être appliquée à différents ensembles de loci génétiques chez le même individu hybride.

Dans les plantes

Au début du 20e siècle, George Shull a montré que l'hybridation de deux variétés de maïs cultivées aux États-Unis, qui avaient perdu une partie de leur productivité en raison de la consanguinité, produisait des plants plus gros et plus vigoureux avec un rendement supérieur. Actuellement, dans le maïs hybride, l'hétérosis permet d'obtenir des récoltes 100 à 200% plus importantes.

À la fin des années 1970, la Chine a commencé à cultiver du riz hybride qui produisait des rendements 10% plus élevés que le maïs conventionnel. Actuellement, des récoltes 20 à 50% plus importantes sont réalisées

Les augmentations de rendement obtenues par hétérosis chez d'autres plantes cultivées comestibles sont: aubergine, 30–100%; brocoli, 40–90%; courgettes, 10–85%; orge, 10–50%; oignon, 15–70%; seigle, 180–200%; colza, 39–50%; fèves, 45–75%; blé, 5–15%; carotte, 25–30%.

Chez les animaux

Les mules sont l'hybride animal le plus célèbre. Ils résultent de l'accouplement d'un cheval mâle (Equus caballus) avec une âne (E. asinus). Leur utilité comme bêtes de somme est due à l'hétérosis. Ils sont plus gros, plus forts et plus résistants que le cheval. Ils ont le pas sûr du cul. Ils ont également une plus grande capacité d'apprentissage que leurs parents.

L'hybridation de macaques (Macaca mulatta) d'origine chinoise et hindoue produit des mâles et des femelles qui présentent une hétérosis du fait qu'ils ont une plus grande longueur tête-corps et une plus grande masse corporelle que leurs parents. Cette différence est plus marquée chez les mâles, ce qui pourrait améliorer leur capacité à concurrencer les mâles non hybrides pour les femelles.

La grenouille comestible (Pelophylax esculentus) est l'hybride fertile de Pelophylax ridibundus et P. lessonae (famille des Ranidae) qui vivent en sympatrie en Europe centrale. P. esculentus résiste à des pressions d'oxygène plus faibles que les espèces parentes, ce qui lui permet d'hiberner dans des eaux très pauvres en oxygène. Là où ils coexistent, P. esculentus est plus abondant.

Dans l'être humain

Actuellement, notre planète est habitée par une seule espèce humaine. Il existe des preuves génétiques selon lesquelles il y a 65 000 à 90 000 ans, les humains européens modernes (Homo sapiens) s'hybridaient parfois avec des Néandertaliens (Homo neanderthalensis).

Il existe également des preuves pour indiquer que les humains mélanésiens modernes (Homo sapiens) se sont croisés assez fréquemment avec les Denisovans, une mystérieuse espèce humaine éteinte, il y a 50 000 à 100 000 ans.

On ne sait pas si ces hybridations anciennes ont abouti à une hétérosis, mais il est possible que ce soit le cas basé sur l'observation d'hétérosis positive et négative chez l'homme moderne.

Il a été démontré que les personnes dont le père et la mère venaient de différentes parties de la Chine avaient des hauteurs et des résultats scolaires plus élevés que les moyennes des régions d'origine de leurs parents. Cela peut être interprété comme une hétérosis positive.

De nombreux groupes ethniques différents vivent au Pakistan, caractérisés par des niveaux élevés d'homozygotie dus à la fréquence élevée des mariages consanguins. On pense que ces groupes souffrent d'hétérosis négatif, qui se traduit par une incidence plus élevée que la normale des cancers du sein et des ovaires.

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