Selon la règle de Bergmann, un climat plus froid favorise les espèces avec une plus forte masse corporelle. © yannpro, Adobe Stock
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Le réchauffement climatique va-t-il faire rétrécir les humains ?

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La règle de Bergmann, qui stipule que les espèces vivant dans les climats froids ont tendance à avoir une masse corporelle plus élevée, peut-elle s'appliquer à l'évolution humaine ? Oui, affirme aujourd'hui une étude, même si cette thèse est sujette à caution.

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[EN VIDÉO] Les animaux sauvages face au réchauffement climatique  Même de très légers changements du climat peuvent affecter fortement la biodiversité d’un secteur, voire entraîner la disparition d'animaux. C’est pourquoi le CLS, spécialisé dans la protection de la faune sauvage, s’attache à surveiller au quotidien et par satellite les espèces vulnérables comme le manchot royal ou l’éléphant de mer. Voici en vidéo un aperçu du travail effectué en Arctique. 

Chez les animaux à sang chaud comme les mammifères ou les oiseaux, on observe depuis longtemps que la taille corporelle est corrélée à la température. C'est ce que l'on appelle la règle de Bergmann, d'après le biologiste allemand du XIXe siècle Carl Bergmann qui avait édicté cette règle en 1847. Selon ce principe, les animaux ayant un plus petit rapport entre la surface et le volume du corps ont une moindre déperdition de chaleur et sont donc mieux adaptés au froid. Cette règle, purement empirique, souffre toutefois de nombreuses exceptions. Le plus gros animal terrestre connu, l'éléphant d'Afrique, vit ainsi dans un environnement chaud.

La règle de Bergmann est-elle valable chez les humains ?

De nombreuses études ont pourtant repris cette règle pour savoir si elle pouvait s'appliquer aux humains. Avec des résultats souvent contradictoires, certaines trouvant une corrélation entre température et taille corporelle, d'autres non. Une étude de 2013 essayant de faire une synthèse globale est elle-même parvenue à des résultats mitigés, les groupes de l'hémisphère nord correspondant à peu près à la règle de Bergmann mais pas les groupes de l'hémisphère sud. Selon ses auteurs, il faut une différence de température d'au moins 30 °C ou de 50° de latitude pour observer des écarts significatifs.

Une nouvelle étude parue dans Nature Communications s'est intéressée à l'application de la loi de Bergmann chez l'humain, non pas dans l'espace mais dans le temps. « Durant les deux derniers millions d'années, le poids moyen de l'espèce Homo est passé de 50 kilos à 70 kilos en moyenne, et son cerveau a triplé de taille, atteste Manuel Will, de l'université de Tübingen en Allemagne et principal auteur de l'étude. De nombreuses hypothèses ont été avancées pour expliquer cette évolution, comme l'alimentation, les facteurs compétitifs ou sociaux, ou le niveau d'avancement technologique. Mais aucune preuve n'a pu être jusqu'ici apportée pour étayer ces hypothèses. »

En l’espace de deux millions d’années, l’Homme a gagné 20 kilos et la taille de son cerveau a triplé. © Giordano Aita, Adobe Stock

La température moyenne, principal facteur de variation de la masse corporelle

Les chercheurs se sont donc demandé si le climat avait pu jouer un rôle dans l'accroissement de la corpulence humaine. Ils ont examiné près de 300 fossiles âgés d'un million d'années à 10.000 ans et les ont comparés aux variations climatiques passées. Ils ont ainsi constaté que les Hommes du Pléistocène moyen et de Néandertal, qui vivaient dans des environnements plus froids, avaient effectivement une masse corporelle supérieure à l'Homo sapiens moderne, apparu il y a 30.000 ans.

« La température moyenne est à elle seule trois fois plus importante que les autres variables sur la variabilité de la masse corporelle dans les différents groupes », attestent les auteurs. En revanche, ces derniers n'ont constaté qu'une faible corrélation entre le climat et la taille du cerveau. « Pour cette dernière, le climat a pu jouer de façon marginale », expliquent les auteurs. Les humains habitant dans les endroits plus secs avec moins de végétation ont par exemple tendance à avoir un plus gros cerveau, peut-être parce qu'ils devaient développer des techniques plus complexes pour chasser des animaux plus gros vivant dans ces savanes, suggèrent-ils.

Le réchauffement climatique va-t-il rendre les Hommes plus petits ?

Faut-il alors en conclure que le réchauffement climatique va nous faire rétrécir ? Sûrement pas à court terme : « Il faudrait des milliers d'années pour que l'on puisse commencer à observer un quelconque effet du réchauffement », tempère Andrea Manica, coauteur de l'étude, sur le site NPR. « Et même si cela se produisait, le changement serait minime, de l'ordre d'un kilo pour un réchauffement de 2 °C », calcule-t-il. En réalité, on observe plutôt l'inverse, c'est-à-dire que les Hommes ont tendance à être de plus en plus gros et de plus en plus grands, en grande partie à cause des modifications de régimes alimentaires (plus de protéines et de calories).

Pour en savoir plus

L'évolution des espèces accélère-t-elle quand le climat se refroidit ?

Article du CNRS publié le 29/04/2017

À l'aide d'un nouveau modèle d'évolution phénotypique, des chercheurs ont évalué, sur une période de 80 millions d'années, l'évolution de la taille de mammifères et oiseaux en fonction de la température. Contre toute attente, ils ont constaté que le taux d'évolution de la masse corporelle des deux classes d'animaux avait été plus élevé lors des périodes climatiques froides.

La manière dont les bouleversements climatiques influencent la morphologie des espèces demeure encore largement méconnue. La théorie de la radiation adaptative place les facteurs biotiques (au premier rang desquels figure la compétition pour l'accès aux ressources alimentaires) comme principaux critères d'évolution phénotypique des espèces. Cette théorie, qui a joué un rôle important dans le développement des modèles d'évolution phénotypique, a toutefois largement ignoré l'importance des facteurs abiotiques (concentration en CO2 de l'atmosphère, température, etc.).

Dans une étude récemment publiée dans Pnas, deux chercheurs de l'Institut de biologie de l'École normale supérieure (Ibens) proposent un nouvel outil d'analyse capable de mieux évaluer l'influence des variables environnementales sur l'évolution des espèces. Afin d'illustrer leur méthodologie, les scientifiques se sont focalisés sur les variations de masse corporelle des mammifères et des oiseaux de -80 millions d'années à nos jours.

La taille des oiseaux, représentée sur l’arbre phylogénétique par des couleurs plus chaudes pour des vitesses d’évolution plus élevées, a varié au cours des temps géologiques en réponse aux changements climatiques, matérialisés ici par la courbe grise. Pendant les périodes géologiques froides, leurs tailles ont évolué plus rapidement. © CNRS

Zoom sur la phylogénie moléculaire

Pour cela, ils ont utilisé des reconstructions des températures moyennes globales au cours des temps géologiques ainsi que des phylogénies moléculaires presque complètes des mammifères et des oiseaux actuels. Les chercheurs ont ensuite comparé divers scénarios d'évolution des masses corporelles le long des branches de ces phylogénies. Au cours des 80 derniers millions d'années, ils ont ainsi constaté que la masse corporelle de ces deux classes d'animaux évoluait plus rapidement à chaque fois que le climat se refroidissait. « Les périodes géologiques froides pourraient être liées à des changements environnementaux rapides et brutaux à l'inverse des périodes plus chaudes qui seraient associées à davantage de stabilité sur le plan écologique », estime Hélène Morlon, chercheuse en écologie évolutive à l'Ibens et cosignataire de l'article.

Au-delà de conclusions pour le moins inattendues, le taux d'évolution moléculaire étant, en règle générale, plus élevé lorsque les températures augmentent, cette étude démontre la pertinence d'une méthodologie reposant sur la phylogénie moléculaire pour étudier l'évolution des traits (taille, poids, métabolisme, etc.) de grands groupes d'espèces.

D'un point de vue fondamental, cette méthodologie pourrait en effet aider la communauté scientifique à déterminer parmi un large éventail de facteurs biotiques et abiotiques ceux qui influencent le plus les variations phénotypiques des espèces. « Des outils analytiques tels que celui-ci devraient notamment permettre de mesurer au cours des temps géologiques le rôle respectif d'un ensemble de paramètres environnementaux sur l'évolution des espèces », illustre Julien Clavel, postdoctorant à l'Ibens et principal auteur de l'article.

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