Le nouvel art de faire parler les fossiles

Depuis les années 2010, l'analyse d'infimes vestiges d'ADN ou de protéines réécrit notre plus lointain passé. Après les métissages Sapiens-Neandertal, elle vient de révéler l'organisation, sur des générations, d'une famille paysanne "bourguignonne" d'il y a 7000 ans.

Dans les années 2000, la petite commune de Gurgy, nichée dans un méandre de l'Yonne, a livré l'une des plus grandes nécropoles françaises du néolithique. Les ossements de cent vingt-huit individus et quantité de sépultures y témoignent d'une longue occupation du site - un millier d'années - à partir du 5e millénaire avant notre ère, époque à laquelle les pratiques agricoles sédentaires s'implantent sur le territoire de la France actuelle. Difficile, cependant, d'en savoir plus sur ces individus et leur société à partir des méthodes morphologiques et archéologiques classiques - datation au carbone 14 ou par luminescence, étude de l'industrie lithique ou de la céramique. Surtout en l'absence d'objets ou de traces écrites…

Vingt ans plus tard, Maïté Rivollat, paléogénéticienne à l'Université de Bordeaux, et ses collègues ont levé le voile sur ce groupe d'humains. Dans une étude parue en juillet dernier, ils ont analysé de l'ADN ancien provenant des ossements de Gurgy et ont ainsi pu reconstituer l'arbre généalogique de deux familles de 63 et 12 individus. Cela leur a permis de mettre en évidence la structuration sociale de cette communauté étendue sur plusieurs générations, axée autour des hommes qui naissaient et mouraient sur place tandis que les femmes venaient de groupes extérieurs.

Mais que s'est-il passé en vingt ans pour qu'un tel mystère puisse être résolu ? Cet exemple n'est en fait que l'un des résultats les plus récents d'une discipline jeune qui a le vent en poupe : la paléogénétique, l'analyse de l'ADN ancien. Depuis ses débuts en 1984 - quand l'équipe du biochimiste néo-zélandais Allan Wilson, à l'Université de Berkeley (Californie), séquence pour la première fois de l'ADN ancien, issu d'un spécimen de quagga, une sous-espèce de zèbre qui s'est éteinte au 19e siècle -, le champ d'investigation s'est élargi et affine de jour en jour notre connaissance du passé.

Sur le papier, son application à la paléoanthropologie est simple. Les chercheurs tentent de voir si les fossiles humains - nouvellement découverts ou conservés dans les collections depuis des décennies - contiennent des fragments d'ADN ayant résisté au passage du temps. Le cas échéant, ils les extraient pour les analyser et réassembler les génomes de nos ancêtres et cousins disparus. Ces génomes anciens sont de véritables mines d'informations sur les populations du passé - la lecture des séquences de nucléotides de l'ADN renseigne sur les gènes de son propriétaire et, par extension, sur les caractéristiques physiologiques et morphologiques que codent ces dernières. Les chercheurs s'intéressent par exemple aux régions qui diffèrent entre ces génomes anciens et des génomes de référence modernes. Mais la tâche n'est pas simple.

Il faut en effet séparer le matériel génétique humain de celui dit environnemental (bactéries, végétaux, animaux) et s'assurer que l'échantillon n'est pas contaminé par la sueur, les poils ou le sang du manipulateur moderne. De plus, extraire une quantité suffisante d'ADN peut aboutir à l'altération, voire à la destruction du fossile… un problème quand certains - souvent ceux du paléolithique (-2,5 millions d'années à -12.000) - sont d'une grande rareté ! Ainsi, l'humérus extrait du squelette découvert en 1856 dans la vallée de Neander, en Allemagne - qui nous a révélé l'existence d'Homo neanderthalensis - est désormais en morceaux…

La révolution du séquençage à très haut débit

"Les débuts ont été enthousiastes mais laborieux, les premiers protocoles ne commençant à être sérieusement développés qu'au début des années 2000, explique Céline Bon, paléo-généticienne au Muséum national d'histoire naturelle. La paléogénomique (la reconstitution des génomes anciens, ndlr) prendra son véritable essor à partir du début des années 2010." Pour cela, il aura fallu attendre l'arrivée des techniques de séquençage de nouvelle génération, à très haut débit, qui permettent de lire l'ADN rapidement et à coût réduit.

Dès lors, la course à l'ADN ancien est lancée, en l'occurrence par le paléogénéticien finlandais Svante Pääbo (qui recevra pour ses travaux le prix Nobel de physiologie ou médecine en 2022) et ses collègues de l'Institut Max-Planck d'anthropologie évolutionniste. En 2010, ils publient un premier séquençage du génome d'Homo neanderthalensis. Quatre milliards de nucléotides, récoltés sur des fossiles de trois néandertaliens découverts dans la grotte de Vindija, en Croatie. Pour la première fois, il est possible de scruter l'intimité de notre plus proche parent, disparu depuis au moins 30.000 ans, et de comparer son génome à celui d'Homo sapiens.

Ces nouvelles données éclairent les paléoanthropologues sur l'origine génétique des différences entre Homo sapiens et néandertaliens, grâce à la comparaison des séquences d'ADN dissimilaires (d'espèces différentes) - on en compte alors 78 - et permettent d'estimer la date à laquelle les deux espèces ont divergé : il y a environ 800.000 ans.

Homo sapiens définitivement déboulonné de son piédestal

Et ce n'est pas tout. Au fil de leurs travaux, les chercheurs vont faire une autre découverte, spectaculaire : le génome des Européens et des Asiatiques actuels possède environ 2 % de gènes d'origine néandertalienne. Il y a donc du Neandertal en nous ! L'analyse de l'ADN ancien a ainsi déboulonné le mythe d'une étanchéité totale entre les espèces du genre Homo et d'une "supériorité" immanente de Sapiens. Un métissage entre des groupes humains a bel et bien eu lieu, et ce n'était vraisemblablement pas chose rare. Observer l'ADN fossile permet désormais de savoir où se sont effectués ces métissages - en comparant les ADN des individus métissés aux génomes d'humains découverts dans des régions particulières - et entre quels groupes d'humains.

Au même moment retentissait un autre coup de tonnerre. David Reich, de la Harvard Medical School, aux États-Unis, et ses collègues, dirigés par Svante Pääbo, publiaient, en 2010 également, l'analyse génétique d'un hominidé inédit, reconstitué à partir de l'ADN d'un fragment de phalange découvert deux ans plus tôt dans la grotte de Denisova, en Sibérie. L'ADN mitochondrial - l'ADN situé dans la mitochondrie, la centrale énergétique de la cellule, et non dans le noyau, et exclusivement transmis par la mère - est sans équivoque : cet hominidé n'est ni un Sapiens ni un néandertalien. Un groupe d'humains entier venait d'être découvert grâce à l'analyse de matériel génétique conservé dans un os de moins d'un centimètre de long ! Pour l'heure, seuls trois génomes attestent de son existence, et très peu d'informations morphologiques permettent de le caractériser.

Pourtant, l'homme de Denisova a fait couler beaucoup d'encre. Des études ultérieures ont notamment révélé, en 2016, qu'il avait légué aux populations mélanésiennes 4 à 6 % de leur ADN ; en 2018, qu'il s'était aussi hybridé avec des néandertaliens ; et en 2019, qu'il aurait été le premier à occuper le plateau tibétain, transmettant aux ancêtres des Tibétains actuels la version du gène qui leur a permis de s'adapter à ce milieu pauvre en oxygène.

"De manière générale, la paléogénétique apporte des éclairages nouveaux sur les mouvements de populations et le métissage des humains anciens, explique Céline Bon. Cette discipline fournit des informations complémentaires en réponse à des questions qui se posent depuis des années. Lorsque l'on détecte, par exemple, au sein d'une population d'agriculteurs, des variants génétiques d'une population de chasseurs-cueilleurs, cela donne lieu à de nouveaux questionnements très intéressants !"

Illustrant ce propos, Johannes Krause, de l'Institut Max-Planck d'anthropologie évolutionniste, et ses collègues publiaient en août 2023 une nouvelle analyse génomique d'Ötzi, la très célèbre momie retrouvée congelée dans un glacier alpin en 1991. Le génome de cet individu, qui a vécu 3.300 ans avant notre ère, révèle que la pigmentation de sa peau était plus sombre qu'on ne le pensait, un constat surprenant au regard des populations contemporaines de la région. Son ADN montre qu'il descendait directement des premières populations agricoles d'Anatolie ; sa communauté vivait donc dans un certain degré d'isolement, avec des apports génétiques des groupes de chasseurs-cueilleurs voisins assez limités.

Autant de résultats qui contredisent les conclusions précoces tirées d'analyses génétiques - vraisemblablement contaminées - effectuées en 2012, et qui attribuaient à la momie une ascendance sarde, avec un influx génétique originaire des steppes. "Cela montre bien comment la reconstitution d'un tel individu peut être biaisée par nos propres préconceptions des humains du néolithique en Europe", note Johannes Krause.

Dans le permafrost, de l'ADN de mastodonte et de plantes boréales

Pour Céline Bon, les possibilités de la paléo-génétique sont multiples. "Elle offre aussi de nouvelles approches pour comprendre certains mécanismes sociaux des populations du passé, remarque-t-elle. Cela passe par la reconstitution des règles de mariage en établissant les relations de parenté, qui peuvent nous en dire long sur les structures sociales et la taille des groupes, comme dans le cas de la nécropole de Gurgy. "

Mais quelles sont les limites de cet outil qui semble défier les outrages du temps ? En 2022, dans le nord du Groenland, l'équipe d'Eske Willerslev, généticien de l'évolution aux universités de Cambridge et de Copenhague, a extrait du permafrost et séquencé de l'ADN environnemental vieux de près de deux millions d'années - l'ADN le plus ancien jamais analysé à ce jour. Le cocktail contenait du matériel génétique de mastodonte, de renne, de lièvre, de bouleau et d'autres plantes boréales. Un exploit rendu possible par la conservation des échantillons dans la glace.

En effet, pour être analysé par les technologies actuelles, l'ADN ne doit pas être conservé plus de quelques centaines de milliers d'années. En 2014 et 2016, Svante Pääbo et ses équipes séquençaient l'ADN issu de restes humains de la grotte de Sima de los Huesos, en Espagne, âgés de 430.000 ans ! Le plus vieil ADN d'humain à ce jour - et un ADN précieux, puisqu'il a précisé l'arbre phylogénétique entre Sapiens, néandertaliens et dénisoviens. Mais la plupart des travaux de paléogénétique se concentrent sur des vestiges de ces 80.000 dernières années. En effet, l'ADN ancien n'est pas une ressource illimitée et infaillible. Il peut se dégrader vite, en particulier dans des milieux chauds ou humides, et ne résiste pas aussi bien au passage du temps que d'autres composés organiques telles les protéines. C'est vers elles, d'ailleurs, que certains chercheurs se tournent aujourd'hui.

Petite sœur en pleine croissance de la paléogénétique, la protéomique arrive sur la scène archéologique en 2009 lorsque Michael Buckley, de l'Université d'York, et ses collègues parviennent à identifier des espèces animales à partir de protéines prélevées sur leurs ossements. "Nous travaillons entre autres avec les collagènes - protéines présentes dans les cartilages ou les os -, à partir desquels nous obtenons des peptides - la sous-unité qui constitue les protéines - spécifiques à certaines familles, genres ou espèces, explique Patrick Auguste, paléontologue et archéozoologue à l'Université de Lille. Encapsulées dans les os, ces protéines peuvent traverser jusqu'à deux millions d'années." Les chercheurs doivent réduire les os en poudre et analyser leur constitution à l'aide de spectromètres de masse.

Difficile à envisager lorsque les fossiles sont trop petits ou trop précieux pour être altérés. Mais en juin 2023, Patrick Auguste, Fabrice Bray, chimiste à l'Université de Lille, et leurs collègues parvenaient à démontrer qu'un milligramme de matière suffit à identifier l'organisme dont proviennent les ossements, grâce à un spectromètre à très haute résolution et à une optimisation des échantillons.

Rendre à Denisova la mandibule qui lui appartient

"Le champ des protéines est vaste, ajoute Patrick Auguste. L'amélogénine, présente dans l'émail dentaire, par exemple, existe en versions X ou Y, et informe donc sur le sexe biologique de son propriétaire." En déterminant l'identité des animaux trouvés sur des sites archéologiques d'humains anciens - leur espèce, leur sexe, leur âge à leur mort - grâce à un large répertoire de marqueurs peptidiques, les paléoanthropologues peuvent donc tirer des conclusions quant aux pratiques de chasse ou d'élevage de ces groupes. "La paléoprotéomique est complémentaire des autres approches de la paléontologie, souligne Patrick Auguste. Elle intervient là où les analyses d'ADN ou morphologiques de vestiges trop anciens ou altérés sont impossibles. "

En 2019, l'équipe de Jean-Jacques Hublin, paléoanthropologue à l'Institut Max-Planck d'anthropologie évolutionniste, employait cette technique pour identifier un fragment de mandibule vieux de 160.000 ans, découvert dans la grotte de Baishiya, en Chine. Résultat : celle-ci aurait appartenu à un dénisovien. Une première depuis l'identification de ce groupe humain en 2010, dont le registre fossile demeure à ce jour très maigre et était inexistant jusqu'alors hors de la grotte éponyme. Avec cette découverte, la carte de répartition de l'homme de Denisova commençait à se dessiner avec plus de précision…

En une quinzaine d'années prolifiques, ADN et protéines ont donc permis de peaufiner notre connaissance de nos ancêtres et de leurs sociétés. Or, déjà, les architectes de ces nouvelles approches se tournent vers de nouveaux défis. Ludovic Orlando, directeur du Centre d'anthropobiologie et de génomique de Toulouse, commence par exemple à s'intéresser aux épigénomes anciens, l'ensemble des modifications de l'expression des gènes. Le microscopique a encore beaucoup de choses à nous raconter sur le passé humain.

Source : Sciences et Avenir du 06/01/2024

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Maladies d'hier et d'aujourd'hui

En 2012, lors des premières analyses des restes d'Ötzi à la recherche d'ADN ancien, une grande partie du génome de Borrelia burgdorferi, la bactérie responsable de la maladie de Lyme, y a été repérée. Cette découverte a fait de la momie le plus ancien porteur connu de cette pathologie, illustrant comment la paléogénétique permet d'étudier la coévolution des humains et de leurs pathogènes. "L'objectif est de déterminer depuis quand les maladies actuelles affectent l'humanité, précise Céline Bon. Mais cette approche ne nous informe pas sur les maladies virales, puisque la plupart, comme la grippe ou récemment le Covid, sont causées par des virus à ARN." Or l'ARN, trop fragile, ne peut pas résister au passage du temps.

Autre question qui taraude la paléopathologie : celle de la pression de sélection des maladies. "Il y a fort à parier que les maladies qui nous affectent aujourd'hui ont émergé assez récemment, note Céline Bon. Et beaucoup de celles qui touchaient nos ancêtres ont disparu." Or, les approches de paléogénétique consistant à comparer l'ADN ancien avec des génomes de référence modernes, il est impossible d'accéder à des séquences de pathogènes anciens. En janvier 2023, Lluis Quintana-Murci, généticien des populations à l'Institut Pasteur, et ses collègues publiaient une étude consacrée à l'évolution du système immunitaire. À partir des gènes de 2.800 individus ayant vécu en Europe ces 10.000 dernières années, ils montraient qu'une augmentation importante des mutations avantageuses dans la lutte contre les pathogènes est survenue après l'âge du Bronze, il y a 4.500 ans.

Mal aimé de la recherche, l’âne domestique vient de trouver son berceau d’origine

L’âne suscite un intérêt scientifique inversement proportionnel aux services qu’il a pu rendre dans l’histoire des civilisations. A Toulouse, des chercheurs viennent d’identifier la région du monde où il a été domestiqué. Bien avant le noble cheval

Bonnet d’âne, âne bâté, coup de pied de l’âne. On ne peut pas franchement dire que l’âne soit le plus glamour des animaux. Il est tout juste bon dans l’imaginaire populaire à mourir tout seul au fond d’une étable ou à faire de la figuration. Peu importe qu’il soit docile, endurant, capable de se coltiner des chargements titanesques et de rendre encore « des services colossaux » dans certaines économies pastorales.

Et cette désaffection générale se retrouve jusque dans les travaux des scientifiques. « Ces biais de représentation se sont propagés dans la recherche, si bien qu’il y a très peu d’études génétiques sur cet animal alors qu’il y en a énormément sur son cousin très proche le cheval », remarque Ludovic Orlando du Centre d’anthropologie et de génomique de Toulouse (CAGT)*. Cet « archéologue moléculaire » est bien placé pour faire amende honorable, il est connu pour ses travaux sur les équidés aujourd’hui éteints et sur l’origine de la domestication des chevaux.

Des milliers d’années plus tôt que le cheval

Mais l’heure de la vengeance de l’âne a sonné. En collaboration avec 37 autres scientifiques mondiaux, l’équipe a mis à profit les techniques développées dans le cadre des recherches sur le noble cheval pour lancer la plus vaste étude génétique jamais produite sur les baudets. Elle a passé au crible les génomes complets de 207 ânes vivants, du monde entier. Mais elle a aussi remonté le temps avec 31 ânes anciens, dont un, médiéval, retrouvé près du Vieux Port à Marseille et un autre paissant à la même époque dans une bourgade de la Meuse.

Le groupe vient de publier ses résultats à la une de la célèbre revue Science. Il y dévoile que, contrairement aux scénarios échafaudés jusqu’ici faute d’éléments concrets et qui laissaient penser qu’il pouvait y avoir plusieurs foyers de domestication, il n’y en a qu’un : « L’Afrique de l’est, plus exactement la corne du continent et au Kenya », précise Ludovic Orlando. Ce, « il y a 7.000 ans », soit plus de 2.000 ans plus tôt que la domestication du cheval cousin dans les steppes de Russie.

L’équipe relève aussi la coïncidence entre l’apparition du premier foyer de l’âne domestique et la désertification du Sahara au sens large. « Elle arrive au moment où la région devient moins verdoyante, plus hostile. Est-ce pour cela que les hommes se sont mis à utiliser une bête robuste comme l’âne ? C’est un modèle de travail dont nous n’apportons pas la preuve », explique le génomicien toulousain. « Il reste maintenant à nos collègues archéologues de passer le terrain au peigne fin pour trouver les preuves tangibles de cette civilisation qui a commencé à manipuler l’âne », ajoute-t-il.

En attendant la mule

L’équipe a aussi eu confirmation que dans la Meuse par exemple, même dans l’Antiquité, il y avait déjà chez les éleveurs une science intuitive des croisements génétiques, et de leur rentabilité. Ils sélectionnaient déjà des ânes hauts au garrot pour les croiser avec des juments et obtenir des mules ayant l’endurance de leurs pères et la rapidité de leurs mères. Mules, par définition stériles, et dont les Romains ont pourtant fait un instrument de domination de leur gigantesque empire pour déplacer armées ou munitions, ou communiquer des messages.

Après avoir identifié le foyer de domestication du cheval puis maintenant celui des ânes, l’équipe de Ludovic Orlando veut maintenant s’intéresser à la façon dont « les grandes civilisations ont modifié leurs chevaux et leurs ânes », et à expliquer cet engouement des Romains pour les mules qui pourrait avoir une importance bien plus grande qu’il n’y paraît dans le cours de l’histoire.

Source : 20 minutes du 21/09/2022

Nous sommes tous des nomades des steppes

Leurs gènes se sont diffusés massivement et rapidement dans la population locale.

Quand leur silhouette s'est découpée à l'horizon, la peur a dû envahir le cœur des paisibles fermiers de l'est de la France. Grands, bien nourris, les arrivants faisaient forte impression. De culture Yamna, ils arrivaient des steppes pontiques, au nord de la mer Noire.

Amis ou ennemis ? Nos ancêtres se sont forcément posé la question… qui taraude encore aujourd'hui les préhistoriens. Les vestiges archéologiques avaient déjà montré la diffusion progressive, dans toute l'Europe, d'une culture venue de l'est entre 4000 et 2500 ans av. J.-C. : céramiques "cordées" - ornées de motifs obtenus en imprimant des cordages -, haches et sépultures individuelles là où elles étaient encore communes…

En quelques générations, les nomades d'Eurasie ont traversé l'Europe. Leurs descendants, arrivés en France, s'y sont mêlés à la population.

En 2015, la paléogénétique avait montré que cette diffusion était portée par des peuples ayant voyagé des steppes d'Eurasie vers l'Europe centrale. De là, leurs descendants ont essaimé jusqu'en France. En étudiant 400 000 polymorphimes chez 69 Européens ayant vécu entre 6000 et 1000 ans av. J.-C., l'équipe dirigée par Wolfgang Haak (Institut Max-Planck d'Iéna) décrivait une migration massive : 75% des individus testés sur le territoire de l'Allemagne affichent alors une ascendance yamnaya !

Les descendants de ces groupes venus des steppes ont infiltré toute l'Europe en une vingtaine de générations. "Quand on regarde les séquençages génétiques au début de l'âge du Bronze, il y a un avant et un après la migration de ces nomades, constate Ludovic Orlando, de l'université de Toulouse. En très peu de temps, un petit millénaire, la génétique des Français a complètement changé."

La rapidité avec laquelle ces gènes se sont diffusés a posé question. En 2017, une étude américano-suédoise faisait sensation. Elle utilisait les séquences génétiques typiques de ces populations et présentes sur le chromosome X pour y calculer le rapport hommes/femmes. Les pères (dotés d'un chromosome sexuel Y et d'un chromosome sexuel X) transmettent leur chromosome X une fois sur deux, tandis que les mères (dotées de deux chromosomes X) le transmettent deux fois plus. Le calcul indique que les groupes d'arrivants comptaient entre 5 et 14 hommes pour 1 femme !

Avantage biologique ou social

Ajoutez à cela une subite prolifération en Europe de sépultures de guerriers mâles, enterrés à la mode Yamna sous des tumulus, parfois avec un cheval domestiqué, et l'imaginaire se peuple de hordes d'envahisseurs mâles violents. Mais, nuance Eva-Maria Geigl, "on ne sait pas du tout comment s'est passée cette rencontre, si elle a été violente ou non. Il n'y a pas de traces archéologiques de violence en France".

Pourtant, la diffusion rapide de chromosomes Y typiques des nomades des steppes mâles dans les populations locales indique bien que les descendants de ces hommes venus de l'est ont fécondé massivement les femmes des populations de fermiers locaux. Mais "il est aussi possible que ces hommes aient été plus fertiles, ou qu'ils aient eu plus de succès auprès des femmes, tempère Ludovic Orlando.

Il suffit parfois d'un petit avantage pour que des séquences génétiques se propagent rapidement dans une population". L'avantage n'était pas forcément biologique : il suffit que les nomades, des éleveurs, aient acquis des positions sociales dominantes pour que leurs gènes se soient propagés plus efficacement.

Sans compter que les fermiers qui peuplaient alors l'Europe étaient en petite forme. En 2015, l'équipe d'Eske Willerslev (université de Copenhague) révélait avoir identifié l'ADN de la bactérie responsable de la peste, Yersinia pestis, sur sept restes humains de l'âge du Bronze, soit 8 % des fossiles testés en Europe centrale. Certes, cette bactérie n'avait visiblement pas encore acquis la capacité de se propager via les puces des rats… mais si elle était moins transmissible, elle était déjà mortelle. Et a dû faire des ravages dans les nouvelles villes fondées par les fermiers de la fin du Néolithique. Toujours est-il qu'en France comme dans le reste de l'Europe, les populations des steppes d'Europe centrale s'imposent. Et avec elles, probablement, les langues indo-européennes. Si l'on s'est longtemps interrogé sur leur origine exacte, l'époque et leur mode de diffusion, les données génétiques indiquent que la vague venue d'Eurasie était massive et a submergé les populations locales. On peut dès lors supposer que les nouveaux arrivants ont imposé leur langue.

Ceux-ci vont se mêler à la population et apprendre à cultiver. La fusion, qu'elle ait été progressive ou brutale, pacifique ou imposée, a eu lieu. Les tests génétiques sur les populations actuelles en témoignent : en moyenne 40 % de notre génome est issu de ces nomades. Avec des différences selon les régions : cette influence est nettement plus prononcée chez les habitants du nord et de l'est de la France que dans le sud.

Source : Sciences & Vie du 21/06/2021

50 000 ans d’épopée humaine dans notre ADN - Quelles conséquences pour l'avenir ?

Grande conférence de l’Académie des sciences, les 2 et 3 février 2021, organisée avec le soutien de la Fondation Minerve - Institut de France

Ce colloque, 100% digital et pour partie en anglais, sera diffusé en direct sur la chaine YouTube de l'Académie des sciences et sera toujours accessible par la suite.

Organisateurs

Bernard Dujon, professeur, Sorbonne Université, Institut Pasteur, membre de l'Académie des sciences
Philippe Janvier, directeur de recherche, CNRS, Muséum national d’Histoire naturelle, Sorbonne Université, membre de l'Académie des sciences
Jean Weissenbach, directeur de recherche, Génoscope, membre de l'Académie des sciences
Pascale Cossart, professeur, Institut Pasteur, Secrétaire perpétuel de l'Académie des sciences

Résumé

Les découvertes remarquables de la paléo-anthropologie, basées sur l’étude des restes humains et de leurs environnements, ont ouvert le livre fascinant de nos origines, illustré de fragments de la vie et de l’histoire de nos ancêtres. Au cours des dernières années, les progrès spectaculaires de la génomique nous ont permis d’accéder au plus intime des individus qui nous ont précédés en différentes régions du monde en des temps reculés. Par analyse de leurs génomes et comparaison avec ceux des hommes modernes, l’épopée de l’espèce humaine au cours des quelques 50 derniers millénaires se reconstruit maintenant graduellement sous nos yeux en nous montrant la diversité des populations qui ont existé au cours du temps. Leurs gènes nous montrent leurs migrations, leurs adaptations aux conditions rencontrées (nourriture, agents pathogènes, domestications) et l’importance des métissages entre les populations. Les structures familiales ancestrales peuvent même être reconstituées.

En illustrant les plus récentes découvertes faites à partir d’ADN ancien, le colloque cherchera à faire apparaître comment l’histoire a laissé ses traces dans les gènes des hommes modernes, comment l’espèce humaine a façonné son environnement immédiat et quelles sont les conséquences pour notre futur.

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Ouverture et session 1 / Populations humaines, migrations, mélanges et peuplement des continents à partir de l’ADN humain ancien et moderne

Session 2 / Traces moléculaires d’anciennes adaptions et sélections dans l’ADN humain ancien et moderne

Session 3 et conclusions / Co-évolution génetique et culturelle des hommes et des organismes domestiqués

Nos ancêtres, ces nomades venus des steppes russes : découverte génétique exceptionnelle à Narbonne

On pensait connaître l'origine des habitants du Narbonnais : des chasseurs-cueilleurs, mélangés ensuite à des fermiers venus d'Anatolie. Voilà qu'une étude révèle une troisième origine plus lointaine encore : des nomades venus des steppes, les Yamnayas.

C'est le Carcassonnais Jean Guilaine, "monument" de l'archéologie française et européenne, spécialiste de la Préhistoire, qui explique simplement l'origine de la découverte : "Nous avons lancé un programme de recherches génétiques sur les populations néolithiques du Narbonnais".

En 1915, Théophile Héléna et son fils Philippe, tous deux archéologues puis conservateurs du musée archéologique de Narbonne, ont fouillé des grottes dans la Clape, au-dessus des Monges et à Combe Longue, vers Armissan. Ils ont ramené de ces ossuaires une importante documentation, dont des crânes et des objets déposés en hommage à côté des défunts.

Ces grottes sépultures ont été analysées. Il est apparu qu'elles ont été fréquentées pendant le néolithique et jusqu'au début de l'âge de bronze, soit de 6000 à 1500 avant notre ère. Les archéologues de l'époque faisaient des études anthropologiques précises mais ne bénéficiaient pas d'outils de datation. Aujourd’hui, chaque individu peut être daté par le radiocarbone. Les choses ont changé aussi avec l'arrivée à Toulouse d'une star de la génétique mondiale, Ludovic Orlando, du CNRS et son épouse, Andaine Seguin-Orlando. Les deux archéologues biologistes moléculaires ont quitté le Danemark pour la Ville rose, où ils ont intégré l'un des rares laboratoires français d'anthropobiologie et de génomique : le tout nouveau CAGT-CNRS, à l'Université Paul-Sabatier.

Le professeur Jean Guilaine a saisi cette opportunité pour les amener à Narbonne, sur les traces de nos ancêtres. Les deux chercheurs se sont penchés sur les crânes exhumés par les Héléna au siècle dernier.

Denisova : notre cousin d’Asie sort de l’ombre

Il y a dix ans, des paléogénéticiens ont découvert une nouvelle espèce humaine fossile, l’homme de Denisova, uniquement grâce à de l’ADN ancien conservé dans une phalange retrouvée dans l’Altaï. Mais pourquoi ce cousin n’avait-il pas laissé de fossiles plus imposants ? En fait, ils étaient sous nos yeux…

À Leipzig, la cafétéria de l’institut Max-Planck d’anthropologie évolutionnaire bruisse souvent des rumeurs annonçant la publication d’une découverte majeure. Il faut dire qu’elles se succèdent à un rythme étourdissant depuis la fondation de cet institut. Pour autant, l’année 2010 reste marquée dans les mémoires par une agitation exceptionnelle autour du buffet des crudités. Car 2010 fut d’abord l’année du décryptage du génome d’Homo neanderthalensis ; puis celle de la découverte d’un type complètement nouveau d’homme fossile par des moyens jusque-là inédits : le séquençage de traces d’ADN dans un minuscule fragment d’os !

Depuis quelques années déjà, la grande aventure de la paléogénétique – c’est-à-dire de l’étude de l’ADN d’organismes du passé ancien – avait pris son essor à l’institut, conduite par mon collègue Svante Pääbo. Elle s’est d’abord concentrée sur une très petite portion du génome de l’homme de Néandertal avec l’analyse de l’ADN mitochondrial – l’ADN contenu dans les mitochondries, des organites localisées en dehors du noyau cellulaire. Puis, pour la première fois, autour de Richard Green, David Reich et Svante Pääbo, une équipe de l’institut a décrypté les chromosomes d’Homo neanderthalensis puis publié en mai 2010 la découverte dans un article retentissant de la revue Science.

Retentissant, car décrypter l’ADN nucléaire ancien est longtemps resté une gageure. Après la mort d’un organisme, alors que la machinerie cellulaire s’est arrêtée, les rubans de l’ADN en effet se brisent en de multiples fragments, qui se mélangent très vite à des milliards d’autres provenant notamment des génomes d’une myriade d’organismes nécrophages (bactéries, champignons…) venus consommer le cadavre. Toutefois, après des années de recherches, les paléogénéticiens ont appris à trier puis à reconstituer la composition de cet ADN fossile à condition qu’il se soit conservé dans un milieu frais ou froid (en zone tropicale, il est vite dégradé et détruit au-delà de quelques millénaires).

"Les Dénisoviens sont génétiquement un « groupe frère » des Néandertaliens"

Ainsi, en 2013, Ludovic Orlando, alors au Muséum d’histoire naturelle de Copenhague, a réussi avec l’équipe danoise à restituer le plus ancien ADN fossile connu, qui provient des restes gelés d’un cheval vieux de 700 000 ans découverts au nord-ouest du Canada. Par son climat, la Sibérie était également toute désignée pour la recherche de génomes anciens. En 2007, une équipe de l’institut, dont je faisais partie, a pu démontrer grâce à la paléogénétique la présence, il y a plus de 40 000 ans, de Néandertaliens dans une grotte de l’Altaï sibérien . Leur domaine géographique s’en était alors trouvé brutalement étendu de plus de 2 000 kilomètres vers l’est. C’est ainsi que nos collègues russes envoyèrent à Leipzig de nouveaux échantillons, et en particulier un morceau de phalange humaine, vieille de 52 000 à 76 000 ans et provenant d’un autre site de l’Altaï en cours de fouille depuis de nombreuses années, celui de Denisova.

Un groupe frère des néandertaliens dans l’altaï

La grotte de Denisova est froide : 5 à 10 degrés l’été, – 10 à – 15 l’hiver, et l’ADN s’y conserve magnifiquement. Lorsque les paléogénéticiens de l’institut firent parler ce minuscule morceau d’os, il livra une histoire extraordinaire. Son ADN mitochondrial n’était ni celui d’un Homo sapiens, ni celui d’un Néandertal, c’était apparemment celui d’un être, dont la lignée avait, estimait-on, divergé de notre buisson évolutif il y a 1 million d’années environ.

L’ADN mitochondrial, rappelons-le, ne donne qu’une information très partielle, et parfois même trompeuse. Sauf cas tout à fait exceptionnel, ce bout de génome logé dans les mitochondries (les « centrales énergétiques » des cellules) n’est transmis que par la mère à sa descendance et surtout, il ne se recombine pas lors de chaque reproduction (ne se « mélange » pas avec le génome paternel). C’est ainsi que des lignées mitochondriales peuvent se perdre complètement, ou encore être transmises à une autre espèce lors d’un épisode d’hybridation. Mais l’année 2010 se clôtura avec la nouvelle publication d’une équipe internationale conduite par Svante Pääbo, qui, elle, décrivait le génome presque entier de cet homme d’autant plus mystérieux que son anatomie restait inconnue. Ce pas fut décisif.

En 2010, les paléogénéticiens de l’Institut d’anthropologie évolutive de Leipzig ont découvert le génome dénisovien dans un petit morceau de cette phalange (partie bleue et verte). Récemment, une équipe de l’institut Jacques-Monod de Paris et de l’université de Bordeaux a réuni ce spécimen fossile à un autre fragment osseux provenant de la grotte de Denisova et ainsi reconstitué la célèbre phalange.

Car l’ADN nucléaire (celui des chromosomes logé dans le noyau cellulaire) de la phalange nommée Denisova 3 livra une information très riche. D’abord, ce « Dénisovien » était une Dénisovienne, une fillette encore loin de l’âge adulte d’après la taille de l’os. Surtout, la comparaison de son ADN nucléaire avec, d’une part, celui des hommes actuels et, d’autre part, celui des Néandertaliens, montrait qu’il s’agissait en fait d’un « groupe frère » de ces derniers. Les deux lignées s’étaient séparées l’une de l’autre il y a entre 473 000 et 380 000 ans, donc plus récemment que le point de divergence de ces formes eurasiennes avec la lignée africaine à l’origine des hommes actuels, daté aujourd’hui, d’après l’horloge moléculaire, autour de 650 000 ans.

Mais du côté des paléoanthropologues, la frustration régnait : un bout de phalange est un bien maigre fossile à étudier ! L’article de Richard Green et de ses collègues en 2010 présentait bien la description d’une molaire humaine découverte sur ce site en 2000 et jusque-là négligée. Mais, mis à part son volume extraordinairement grand, il y avait assez peu à en dire. Dès lors que son ADN mitochondrial la désigna comme dénisovienne, un jeune chercheur de mon département, Bence Viola, consacra toute son énergie à son étude anatomique. Sa morphologie était certes curieuse, mais il s’agissait d’une troisième molaire supérieure, une dent de sagesse dont la forme est assez souvent excentrique. Par la suite, les fouilleurs de la grotte de Denisova travaillant sous la direction d’Anatoli Derevianko et de Michael Shunkov identifièrent quelques autres vestiges très fragmentaires : une dent de lait fort usée, une autre molaire supérieure de grande taille ne montrant pas les traits habituels des dents de Néandertaliens ou d’Homo sapiens.

Aires de répartition des formes humaines dans l’ancien monde
Les aires de répartition vraisemblables des Dénisoviens, Néandertaliens et d’Homo sapiens, avant que cette dernière forme ne se répande dans tout l’Ancien Monde. Les Néandertaliens et Dénisoviens ont été en contact à plusieurs reprises dans la région de la grotte de Denisova, située à la marge de leurs territoires respectifs. Il y a 70 000 ans, H. sapiens sorti d’Afrique avait déjà atteint le Sud-Est asiatique.

Depuis, Bence Viola, maintenant à l’université de Toronto, a présenté un morceau de paroi crânienne découvert dans la strate 11, qui recèle les restes des derniers Dénisoviens, et Isabelle Crèvecœur, de l’université de Bordeaux, a analysé la morphologie des fragments réunis de la phalange fossile Denisova 3. Celle-ci ne montre pas l’élargissement caractéristique des phalanges néandertaliennes, mais une morphologie plus proche de celle des Homo sapiens. L’intérêt de ces découvertes réside surtout dans le fait qu’elles témoignent d’une longue occupation humaine de la grotte. L’agencement des niveaux archéologiques y a été souvent bouleversé par des conditions climatiques parfois extrêmes et les mélanges de couches sont fréquents. Cependant, la génétique comme les datations des sédiments indiquent que les Dénisoviens y ont vécu par intermittence pendant au moins une centaine de milliers d’années entre il y a 250 000 et 45 000 ans.

Hybridation

Un autre résultat important livré par l’analyse de l’ADN nucléaire dénisovien est que ses traces sont toujours présentes dans certaines populations actuelles. On n’en a pas trouvé dans les populations d’Afrique et d’Europe, et très peu dans les populations d’Asie continentale (de l’ordre de 0,2 %). Mais la contribution dénisovienne peut représenter 3 à 5 % du génome de certaines populations de Mélanésie et d’Australie. Les ancêtres des Papous et des Aborigènes australiens arrivés d’Afrique il y a plus de 50 000 ans, ont donc forcément dû rencontrer des Dénisoviens sur leur chemin. Et le plus probable est que cette rencontre a eu lieu dans le sud ou le sud-est de l’Asie, il y a environ 50 000 à 100 000 ans.

"La découverte de la mandibule de Xiahe : une histoire digne de « Tintin au Tibet »"

Cela démontrait que les Dénisoviens avaient eu une répartition très étendue, et que l’Altaï en représentait la marge plutôt que le centre. Cette position en zone frontière de la grotte de Denisova fut confirmée par la découverte par les fouilleurs russes de quelques restes néandertaliens dans le site. Au cours du dernier interglaciaire (entre 130 000 et 80 000 ans avant le présent), une réduction de la taille de la mer Caspienne, des températures hivernales plus clémentes et des conditions plus humides dans le centre de l’Asie ont permis aux Néandertaliens de s’étendre considérablement vers l’est et d’atteindre l’Altaï. Là, ils ont momentanément remplacé les Dénisoviens et se sont même hybridés avec eux. Pour preuve, apportée par l’équipe de Svante Pääbo en 2019 : un fragment d’os long vieux d’environ 90 000 ans trouvé dans le site, dernier reste d’une femme dont la mère était néandertalienne et le père dénisovien (même s’il devait aussi compter quelques lointains ancêtres néandertaliens).

Arbre phylogénétique des hommes fossiles
Trois formes humaines – H. sapiens, Néandertal et Denisova – se sont rencontrées en Eurasie pendant le Pléistocène supérieur (126 000 à 12 000 ans avant le présent). Néandertal a évolué surtout à l’ouest de l’Eurasie ; Denisova surtout à l’est et en Asie du sud-est, où il a fondé une population distincte de celle du nord. Ces deux formes humaines sont sorties de l’Homo heidelbergensis, lui-même sorti de l’Homo erectus ; H. sapiens est une espèce d’origine africaine récente.

Le contraste entre l’abondance d’informations génétiques et l’absence presque totale de données anatomiques sur les Dénisoviens était une situation totalement nouvelle dans le monde de la paléoanthropologie, une discipline historiquement construite sur une succession de trouvailles de fossiles spectaculaires depuis la première découverte d’un squelette d’homme de Néandertal en 1856. Mais, en réalité, une question s’est rapidement imposée aux paléoanthropologues : n’avions-nous pas déjà des Dénisoviens dans nos collections ?

Pour la période allant de leur divergence des Néandertaliens, il y a environ 400 000 ans, jusqu’à l’arrivée d’Homo sapiens dans le nord de l’Asie vers 45 000 ans, il existe de nombreux fossiles humains en Chine. Longtemps, les tenants – chinois, pour la plupart – d’une origine locale des peuples d’Extrême-Orient les ont considérés comme des intermédiaires crédibles entre les Homo erectus (un Homo sorti d’Afrique il y a quelque 2 millions d’années) et les Homo sapiens de la région. Avec l’effondrement progressif de cette hypothèse de continuité régionale au profit de la théorie d’une origine africaine de notre espèce, on ne savait plus trop quoi en faire. Dès les premiers travaux sur les Dénisoviens, Chris Stringer du Muséum d’histoire naturelle de Londres et moi-même avons proposé ces fossiles, parfois très complets comme de très probables Dénisoviens. Mais faute de preuve par l’ADN on en était resté là.

Un dénisovien en altitude

Rebondissement en juillet 2016 : pendant de courtes vacances, je trouvais dans mes courriers électroniques une série de photographies fort troublantes. Un court message d’une collègue chinoise, Dongju Zhang de l’université de Lanzhou, accompagnait les images d’une demi-mandibule fossile provenant du plateau tibétain. Ce courriel fut le point de départ d’une collaboration des plus passionnantes avec Dongju Zhang et son collègue Fahu Chen. La pièce était clairement non sapiens. Elle était très robuste, dépourvue de menton et portait des dents énormes.

L’histoire de sa découverte est digne des aventures de Tintin au Tibet. Recueillie dans les années 1980 par un moine bouddhiste dans une grotte sanctuaire non loin de la ville de Xiahe, elle a été remise au « sixième Gung-Thang Bouddha vivant » au lieu d’être réduite en poudre à des fins médicinales comme c’était habituellement le cas pour les ossements fossiles récoltés dans la grotte. Le dignitaire religieux conserva la pièce quelque temps avant qu’elle ne soit finalement remise à un géologue chinois de ses connaissances et conservée à l’université de Lanzhou. Son origine précise dans la grotte restait inconnue, mais heureusement l’os était encore inséré dans une gangue calcaire qu’il fut possible de dater grâce à la méthode de l’uranium-thorium. Les résultats donnèrent un âge de 160 000 ans. L’âge, la localisation géographique et les caractères morphologiques de ce fossile en faisaient un candidat idéal pour tester la présence des Dénisoviens en Chine.

La mandibule de Xiahe est le premier fossile dénisovien substantiel jamais identifié. Il s’agit en fait d’une demi-mandibule, que les chercheurs ont reconstituée dans son entièreté ci-dessus par symétrie.

La mandibule de Penghu, trouvée au fond de la mer de Chine, entre Taïwan et le continent, ressemble fortement à la mandibule dénisovienne de Xiahe. Elle est aussi très vraisemblablement dénisovienne.

Un des aspects extraordinaires de la découverte de Xiahe est que le karst de Baishiya où la pièce a été trouvée se situe à 3 300 mètres d’altitude. Jamais un homme fossile aussi ancien n’avait été mis au jour à une telle altitude. On pensait jusqu’alors que seuls des Homo sapiens avaient pu coloniser le plateau tibétain, et seulement il y a moins de 40 000 ans. Qiaomei Fu, une paléogénéticienne de l’institut de paléontologie des vertébrés et de paléoanthropologie de Pékin, a d’abord tenté d’extraire de l’ADN ancien de la mandibule de Xiahe. Malheureusement sans succès, de sorte que nous nous sommes tournés vers une technique d’identification encore en développement, fondée sur les protéines. Certaines protéines, comme le collagène, ont en effet une longévité beaucoup plus grande que l’ADN. Et les molécules constituant le collagène sont constituées par une solide chaîne d’acides aminés dont la séquence est codée le long de l’ADN nucléaire. Or nous avons réussi à extraire des protéines dégradées de notre fossile. En comparant leur structure avec celle codée dans l’ADN des Dénisoviens, un des membres de mon équipe, Frido Welker, a pu montrer en mai 2019 qu’elles leur étaient apparentées. Pour la première fois un Dénisovien était identifié à plus de 2 000 kilomètres de la grotte de Denisova.

Ce crâne trouvé dans les sédiments de la rivière Songhua, à Harbin, la capitale de la province du Sahaliyan Ula, dans le nord de la Chine, pourrait aussi être celui d’un Dénisovien. Ni Xijun, de l’Institut de paléontologie des vertébrés et de paléoanthropologie de l’Académie chinoise des sciences, y voit un Homo heidelbergensis. Mais que sont les Dénisoviens, sinon des H. heidelbergensis évolués en Asie ?

Cette découverte permit de résoudre un mystère entourant l’origine d’un allèle du gène EPAS1 répandu chez les habitants actuels du Tibet. La protéine qu’il code améliore le transport de l’oxygène dans l’organisme, et facilite ainsi la vie dans une atmosphère raréfiée en oxygène. Ce gène figurait dans la liste des quelques gènes hérités des Dénisoviens par des populations asiatiques vivant en haute altitude. Pourtant la grotte de Denisova se trouve à une élévation de seulement 700 mètres et point n’était besoin de posséder ce gène pour y vivre. Xiahe apportait la solution : c’est en fait beaucoup plus au sud, aux confins de l’Himalaya que la sélection de ce trait s’était opérée chez les Dénisoviens. Le nouveau fossile levait aussi une partie du voile sur la morphologie dénisovienne et surtout permettait un rapprochement avec d’autres fossiles chinois. Notre étude a notamment souligné la forte ressemblance entre le fossile de Xiahe et une demi-mandibule récoltée au fond de la mer de Chine, entre Taïwan et le continent, celle de Penghu, dont tout porte à croire désormais qu’elle appartenait à un autre Dénisovien. Les dimensions des deux fossiles sont très proches. Ces individus n’ont jamais développé de troisième molaire, à la différence de la très grande majorité des spécimens humains anciens ; et, surtout, tous deux présentent un caractère très particulier : une racine accessoire s’ajoutant à trois autres, dont deux fusionnées. Aujourd’hui, ce type d’enracinement d’une molaire est très rare en Europe, en Afrique, mais sa fréquence peut atteindre 40 % chez les Chinois et les Amérindiens (issus d’Asie du Nord). Ce pourrait être un caractère lui aussi hérité des Dénisoviens. Certains autres détails anatomiques de la denture de Xiahe se retrouvent sur les dents découvertes dans un autre site chinois, celui de Xujiayao situé dans le nord de la Chine, à l’ouest de Pékin. Son âge est assez discuté mais il semblerait daté d’entre 370 000 à 260 000 ans. D’autres fossiles plus complets me semblent également à rapprocher de ce groupe : ils présentent de fortes capacités crâniennes, et l’on a reconnu sur eux des traits évoquant les Néandertaliens, sans toutefois pouvoir les attribuer à ce groupe. Il s’agit notamment des fossiles de Lingjing, dans le comté de Xuchang (province du Henan), qui ont fait l’objet d’une publication en 2017. Il s’agit aussi, beaucoup plus au sud du fossile de Maba, un crâne découvert en 1958 près de la ville de Shaoguan (province du Guangdong). Il s’agit encore de celui de Harbin découvert vers 1933 dans les sédiments de la rivière Songhua près de la ville chinoise de Harbin. Des formes à grand cerveau partageant certains caractères avec les Néandertaliens : pour moi, il s’agit bien là de ce que l’on attend des Dénisoviens.

Les dénisoviens du sud

Aujourd’hui, de plus en plus de paléoanthropologues acceptent notre proposition d’attribuer aux Dénisoviens une bonne partie des hommes fossiles chinois. Mais qu’en est-il des peuplements anciens de régions situées plus au sud, celles où les ancêtres des Mélanésiens et des Aborigènes ont dû rencontrer des Dénisoviens ? Malheureusement, hormis quelques dents, sur la nature humaine desquelles on s’interroge même, le sud-est asiatique n’a guère livré de fossiles qui documenteraient l’évolution des Dénisoviens. Dès la mise en évidence d’ADN dénisovien dans des populations actuelles, on a toutefois remarqué qu’en Mélanésie et en Australie, de nombreuses variations distinguent l’ADN dénisovien des populations actuelles de celui extrait des fossiles de la grotte de Denisova. En fait, l’analyse des génomes actuels montre assez clairement que les Dénisoviens comprennent au moins deux branches principales. Ces deux branches se sont séparées depuis près de 350 000 ans, c’est-à-dire peu après la séparation de leur ancêtre commun avec la lignée néandertalienne. L’une des branches est celle des hommes de la grotte de Denisova et probablement d’une bonne partie des Dénisoviens chinois, la seconde, méridionale, est peu ou pas représentée pour l’instant dans le registre fossile. Chez des Japonais ou des Chinois actuels, on trouve des traces de ces deux sources d’ADN dénisovien, mais en très petite quantité : de l’ordre de 0,1 % chacune. Chez les Aborigènes australiens ou les Mélanésiens, par contre, c’est seulement l’ADN de la branche des « Dénisoviens du sud » qui est représentée, mais à un niveau nettement plus élevé : jusqu’à 4 %. Une des implications de cette longue évolution indépendante de ces deux branches est que, du point de vue morphologique, les Dénisoviens du nord et ceux du sud pourraient avoir été presque aussi différents les uns des autres qu’ils ne l’étaient des Néandertaliens. Les recherches actuelles s’orientent donc vers l’analyse des fossiles et des sites déjà connus en Chine, avec un accent tout particulier sur les techniques moléculaires : paléoprotéomique, recherche d’ADN ancien dans l’os, et dans les sédiments des sites. Mais elles redoublent aussi d’efforts sur le terrain, dans le sud et le sud-est de l’Asie, pour documenter ces Dénisoviens du sud, dont l’aspect demeure encore un complet mystère. La paléoanthropologie de l’Asie a encore beaucoup à nous apprendre.

Source : Pour la Science du 25/11/2019

Le visage de l'Homme de Denisova reconstitué pour la première fois

Grâce à l'ADN retrouvé sur quelques restes, des chercheurs ont reconstitué le squelette de l'Homme de Denisova. Des travaux "prometteurs" mais aux conclusions jugées "un peu prématurées" par un expert.

Voici "la première reconstruction de l'anatomie squelettique de Dénisoviens", annoncent fièrement des chercheurs israéliens dont les travaux sont publiés dans Cell. Des résultats nouveaux et intéressants, que les experts jugent "prometteurs", mais à considérer encore avec prudence, d'après un expert interrogé par nos confrères de La Recherche.

Reconstituer un squelette avec son ADN

Comment reconstituer l'apparence d'un individu dont nous n'avons retrouvé qu'un os, trois dents et une mâchoire inférieure ? C'est en effet tout ce qu'il nous reste des Hommes de Denisova, lointains cousins vivant il y a 100.000 ans, en même temps que les Néanderthaliens et nos ancêtres Homo. Il en fallait plus pour arrêter les chercheurs de l'Université de Jérusalem, qui se sont tournés vers l'ADN retrouvé sur les restes. Et plus particulièrement, les méthylations de l'ADN, c'est-à-dire les modifications activant ou "éteignant" les gènes. L'idée est qu'en comparant cette signalisation apposée sur l'ADN de Denisova à celle retrouvée chez les Néanderthaliens et à la nôtre, il sera possible d'identifier quelles méthylations correspondent à quelles caractéristiques physiques.

Portrait d'une jeune femme de Denisova d'après un profil squelettique reconstitué à partir de l'analyse de l'ADN.

Visage allongé, crâne et bassin larges

Testée sur le chimpanzé et Néanderthal, dont les caractéristiques sont connues, cette méthode a permis de prédire avec succès 85% des divergences de traits entre les deux espèces. Les chercheurs ont ainsi pu reconstituer l'ensemble du squelette des Dénisoviens, en identifiant 56 caractéristiques anatomiques par lesquelles ils différaient de l'Homme ou du Néandertal moderne, dont 34 dans le crâne. Les résultats suggèrent par exemple que les Dénisoviens partageaient probablement des traits de Néandertal, tels qu'un visage allongé et un large bassin, mais avec un crâne probablement plus large.

Des conclusions "un peu prématurées"

Portrait d'une jeune femme de Denisova d'après un profil squelettique reconstitué à partir de l'analyse de l'ADN.

"C'est une méthodologie qui sur le principe peut fonctionner", explique à La Recherche Ludovic Orlando, chercheur au Laboratoire Anthropologie Moléculaire et Imagerie de synthèse (CNRS), à Toulouse. Pour lui, il s'agit d'un "premier pas" certes "prometteur", mais dont les conclusions sont "un peu prématurées". Par exemple, "rien ne dit que l'absence de certains gènes n'est pas compensée par une surexpression d'autres gènes et amènent donc d'autres caractéristiques".

Source : Sciences et Avenir du 19/09/2019