On a tous en mémoire le célèbre schéma de l’homme qui se redresse progressivement, passant du singe courbé à l’Homo sapiens triomphant. Cette image, séduisante par sa simplicité, est pourtant trompeuse : l’évolution n’est pas une marche linéaire vers un but prédéfini, mais un processus opportuniste, fait de détours et de recyclages. C’est précisément ce que révèle le concept d’exaptation.

        Comme on l’a vu à plusieurs reprises dans ce blog, les scientifiques se sont souvent heurtés aux pseudosciences comme notamment celle de « l’Intelligent Design » des anglo-saxons, qui prétend que c’est la finalité qui explique et légitime tout ce qui la précède. Le concept d’exaptation va exactement à l’encontre de cette croyance. C’est au paléontologue américain Stephen J. Gould (1941‑2002) et à la paléontologue sud-africaine Elisabeth S. Vrba (née en 1942) que nous devons la notion et le terme.

Plusieurs exemples célèbres illustrent l’importance et la fréquence de l’exaptation :

*  les plumes : apparues initialement comme structures filamenteuses pour l’isolation thermique, elles ont été réutilisées chez les oiseaux pour le vol,

*  les nageoires des poissons volants : elles permettent à ces animaux une stabilisation remarquable durant leurs vols planés,

*  les ailes des insectes : issues de structures probablement impliquées dans la thermorégulation ou la locomotion aquatique, elles ont été réaffectées au vol, à la protection ou au camouflage,

*  les osselets de l’oreille moyenne des mammifères : deux d’entre eux proviennent de la mâchoire des reptiles, réaffectés au cours de l’évolution pour transmettre les vibrations sonores. Un exemple parfait d’exaptation.

L’exaptation, aujourd’hui une des clés de voûte de l’évolution

        L’exaptation désigne le processus évolutif par lequel un caractère apparu pour une fonction donnée — ou sans fonction particulière — est ultérieurement coopté pour un rôle différent. Il convient donc de bien la distinguer de l’adaptation proprement dite, qui correspond à l’apparition d’une structure façonnée par la sélection naturelle pour une fonction précise.

L’exaptation peut revêtir d’autres formes,

notamment comportementales

L’exaptation peut également concerner des domaines souvent oubliés comme, par exemple :

* les comportements d’agression transformés en rituel non violents (voir l’article : l’agression) : c’est le cas du chien qui lors d’un combat avec un congénère présente sa gorge en signe de soumission ce qui arrête immédiatement le combat,

* les jeux qui ont évolué pour devenir des formes d'apprentissages,

* les rituels de parade qui, chez les oiseaux, consistaient initialement à montrer sa vigueur pour attirer un partenaire (pour la reproduction). Ils se sont transformés en signaux d’apaisement ou de coordination dans le groupe, voire la reconnaissance d’une hiérarchie,

* le toilettage chez les primates : dans cet exemple, le renforcement du lien entre la mère et son petit a évolué vers la consolidation des liens sociaux et d’alliances chez l’adulte réduisant ainsi les tensions au sein d’un groupe,

  * ou, chez les suricates, la surveillance des petits aboutissant à un rôle de sentinelle pour l’ensemble de la communauté.

        Cette dimension non matérielle de l’exaptation est souvent négligée par les observateurs : pourtant il s’agit bien d’un domaine qui ne « crée » pas une nouvelle fonction mais en modifie une déjà existante et aboutit à une complexification du vivant.

L’exaptation concerne aussi le genre humain

        L’Homme est lui aussi concerné par l’exaptation, à commencer par sa faculté de communiquer par le langage, une faculté absolument fondamentale pour lui et qui n’aurait pas pu se développer sans la réutilisation de circuits cognitifs préexistants.

             A. Le langage est en effet une exaptation chez l’Homme selon deux aspects principaux :

1. les différentes structures du corps humain qui permettent le langage n’étaient initialement pas destinées à la parole : elles associent en effet un appareil vocal (larynx, lèvres et langue) relevant à l’origine exclusivement des appareils digestif et respiratoire, des aires cérébrales dédiées au début à l’audition et à la coordination motrice adaptées secondairement pour la syntaxe et la logique et, enfin, une mémoire et une cognition relevant initialement de l’identification d’un danger ou du repérage d’un lieu.

2. une réaffectation fonctionnelle a été mise en place, authentique recyclage aboutissant à la production de sons articulés (contrôle du souffle et des articulations), à la fonction cérébrale de reconnaissance permettant le traitement des symboles linguistiques et à la capacité cognitive à retenir et restituer une suite d’éléments dans l’ordre exact où ils ont été présentés (mémoire séquentielle aboutissant à l’organisation de la syntaxe).

        Il s’agit bien d’une vraie exaptation puisque nous venons de citer un ensemble de processus adaptatifs réellement réaffectés à de nouvelles fonctions : le langage n’est pas une spécificité  apparue sous l’action directe de la sélection naturelle mais la conséquence du détournement de capacités préexistantes - et secondairement conservées par la sélection naturelle - parce qu’il apportait un avantage évolutif au genre humain, notamment la pensée abstraite et ses multiples possibilités (transmission culturelle, coordination sociale, planification collective, etc.).

         B. Comme pour le langage, la bipédie illustre parfaitement ce recyclage évolutif : en effet, la bipédie que nous avons déjà eu l’occasion d’évoquer (voir l’article : la bipédie, condition de l’intelligence ?) est également  une exaptation. À l’origine, Sapiens possédait déjà un bassin et des membres qui lui permettaient, comme aux autres singes, le déplacement arboricole ; il avait aussi des mains préhensiles et une colonne vertébrale autorisant la marche à quatre pattes. Toutefois, rien de tout cela ne le prédisposait à la marche en position debout.

        C’est le détournement de ces structures qui a permis la bipédie : le bassin s’est réorganisé pour supporter le poids plus important engendré par la position verticale tandis que la colonne vertébrale s’est cambrée pour équilibrer tronc et tête. Du coup, les membres antérieurs libérés des contraintes antérieures ont pu se spécialiser.

        Par la suite, la sélection naturelle a conservé et stabilisé la bipédie car elle apporte à Sapiens d’importants bénéfices secondaires : la libération des mains, la possibilité de parcourir de longues distances et l’acquisition d’une vision panoramique, un avantage certain dans la savane.

En biologie aussi, l’exaptation est présente

        Pour la génétique moderne, l’exaptation est présente en permanence : on sait maintenant que les grandes étapes évolutives ne sont pas forcément la conséquence de l’apparition de nouveaux gènes, mais souvent de la nouvelle façon d’utiliser des gènes anciens. Cet aspect très particulier de la génétique est désigné par l’acronyme américain Evo-devo (evolutionary developmental biology).

        Un exemple emblématique de cette approche nouvelle est le cas des gènes Hox, parfois appelés les « briques du développement ». Ils sont présents chez tous les animaux chez lesquels ils définissent l’axe tête-queue et contrôlent l’édification des différents segments corporels. Or, une modification infime d’un gène Hox peut entraîner des modifications cataclysmiques : transformation d’un membre en nageoire ou en aile, d’une patte en antenne chez l’insecte, voire d’une vertèbre cervicale en vertèbre thoracique, etc.

Organisation des clusters Hox chez la drosophile, les vertébrés et leur ancêtre commun : un exemple classique de colinéarité évolutive

        L‘Evo-devo a totalement transformé la biologie en démontrant que :

* d’une espèce à une autre il y a conservation des plans d’organisation, ce qui apparaît plutôt logique si l’on songe que tous les êtres vivants (poisson, mouche ou… humain) descendent d’un même ancêtre commun

* et la conséquence en est que l’évolution est obligée par le développement : n’importe quelle forme ne peut pas être produite car il y a des contraintes à respecter ;

* c’est la régulation qui permet principalement les grandes innovations évolutives et non l’apparition de nouveaux gènes. Nous avons d’ailleurs évoqué dans un article spécifique l’exemple frappant de la néoténie chez l’Homme, c’est-à-dire la préservation de certains traits juvéniles des primates en raison d’une modification du rythme de développement, un moyen de gagner du temps dans la maturation progressive de l’individu (voir le sujet : la néoténie).

        L’Evo-devo nous montre donc que l’évolution ne modifie pas seulement les gènes eux-mêmes mais les programmes de développement. On pourrait presque avancer que c’est la rencontre entre l’évolution (Darwin) et l’embryologie (développement).

Il ne faut pas confondre adaptation et exaptation

Il apparaît certain que l’adaptation n’explique pas tout : l’exaptation est également un moyen pour le vivant de s’ajuster au milieu dans lequel il évolue et, en pareil cas, il n’y a jamais d’apparition ex nihilo d’un organe ou d’un comportement nouveau mais la réutilisation dans un but différent d’une fonction ou d’un organe préexistants. Cette approche permet d’avancer des certitudes souvent contestées :

* Non, contrairement à ce que pensent à tort les créationnistes, il est totalement erroné de croire qu’un organe « est fait » pour une fonction dont il est la « destination finale »,

* et également faux de penser que l’évolution suit un plan préétabli et que tout est optimisé depuis le départ.

        L’évolution est avant tout opportuniste et contingente : en réalité tout se passe comme si la nature avait recours à une sorte de « bricolage », comme si, dans un véritable souci d’économie, elle se servait de ce qui existe déjà pour s’orienter vers d’autres opportunités.

L’évolution est un art du recyclage

L’évolution réutilise l’existant, parfois le détourne ou le transforme : elle est opportuniste et non finaliste. L’exaptation nous montre que l’évolution n’est jamais acquise une fois pour toutes, que ce n’est pas un chemin écrit d’avance mais un récit progressivement complété.  C’est aussi une invitation à voir le vivant comme un immense « laboratoire de recyclage ».

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