Quand Homo sapiens s’aventurait dans le froid du nord européen, il y a 45 000 ans

Le climat glacial ne leur faisait pas peur : des groupes pionniers d’Homo sapiens se sont aventurés dans le nord-ouest de l’Europe, il y a 45 000 ans, soit plusieurs milliers d’années avant que les Néandertaliens disparaissent du continent, selon des études publiées mercredi. Jamais des traces aussi anciennes de l’homme moderne n’avaient été identifiées dans cette région de l’Europe. Cette découverte majeure affine le scénario du peuplement du continent par notre espèce, qui a fini par remplacer les populations locales de Néandertaliens, comme toutes les autres lignées humaines archaïques à travers la planète.

En Europe, « ce phénomène de remplacement s’est étalé sur plusieurs milliers d’années, entre le Paléolithique moyen et le Paléolithique supérieur », explique le paléoanthropologue Jean-Jacques Hublin, directeur du département d’évolution humaine de l’Institut Max-Planck à Leipzig (Allemagne), auteur principal des trois études parues dans Nature.

Durant une phase, Sapiens et Néandertal ont coexisté, sans que l’on sache précisément ni où ni comment. Des preuves archéologiques ont révélé la présence de cultures différentes dans des zones géographiques bien délimitées, durant cette période de transition. Mais identifier les auteurs de ces cultures est un casse-tête tant les restes humains sont rares. Les paléontologues butent notamment sur la culture du Lincombien-Ranisien-Jerzmanowicien (LRJ), un type d’outillage en pierre taillée. Retrouvé sur plusieurs sites au nord des Alpes, sur une bande entre l’Angleterre à la Pologne, il est daté entre environ 45 000 ans et 41 000 ans avant notre ère.

Huit mètres sous terre

De 2016 à 2022, une équipe de l’Institut Max Planck a entrepris de fouiller l’un de ces sites à Ranis, en Allemagne, déjà partiellement excavé dans les années 1930.

Une grotte à l’accès périlleux, dont la voûte s’est effondrée. « Il a fallu descendre à huit mètres sous terre et boiser les parois pour protéger les fouilleurs », raconte Jean-Jacques Hublin, professeur au Collège de France. « Par chance », ces derniers tombent sur des outils biface « LRJ » et des milliers de fragments osseux associés. Une première.

Les scientifiques ont fait appel à une technique récente, appelée paléoprotéomique et consistant à extraire des protéines, pour savoir s’il s’agissait d’os humains ou d’animaux. Ils ont aussi récupéré des ossements collectés dans les années 1930, conservés dans un musée près de Leipzig. Une douzaine de restes humains ont ainsi été soumis à une datation radiocarbone et des analyses génétiques. Verdict : Homo sapiens était l’artisan de ces outils façonnés il y a un peu plus de 45 000 ans.

Des humains aux mêmes caractéristique que leurs congénères découverts dans l’est de l’Europe (Bulgarie et République tchèque). Datés eux aussi d’il y a 45 000 ans, ils étaient jusqu’ici les plus anciens représentants de notre espèce sur le continent. C’est à cette période que les tout premiers Homo sapiens, venus d’Afrique, ont abordé le continent eurasiatique, occupé de longue date par les Néandertaliens sur son flanc ouest.

« On a longtemps eu en tête le modèle d’une grande vague de Sapiens qui a déferlé sur l’Europe et rapidement absorbé les Néandertaliens vers la fin de ces cultures de transition aux alentours de 40 000 ans », décrypte Jean-Jacques Hublin.

Froid sibérien

D’après les dernières découvertes, il semblerait plutôt que Sapiens ait peuplé le continent par « vaguelettes » successives, et plus anciennes qu’imaginé. Durant leur incursion en Europe du nord il y a 45 000 ans, nos lointains ancêtres ont très bien pu coexister avec leurs cousins Néandertaliens, dont les derniers survivants se sont éteints dans le sud-ouest du continent il y a 40 000 ans.

es travaux publiés dans Nature dépeignent des « pionniers » se risquant à affronter un climat froid, l’équivalent de la Sibérie ou du nord de l’actuelle Scandinavie, décrit dans un communiqué Sarah Pederzani, qui a mené les recherches sur l’environnement de Ranis.

Ils vivaient par petits groupes mobiles, n’occupant que de manière éphémère la grotte où ils consommaient les animaux chassés (rennes, chevaux…). « Comment ces gens venus d’Afrique ont eu l’idée d’aller vers des températures si extrêmes ? », s’interroge le Pr Hublin. Ils possédaient en tout cas une capacité technique et une « résilience au climat froid » dont on pensait qu’elle s’était développée « plusieurs milliers d’années plus tard » chez Sapiens, complète Sarah Pederzani. Ce que n’avait sans doute pas les Néandertaliens, supposés habitués au froid.

Source : Le Blob du 02/02/2024

Quand Homo sapiens s'aventurait dans le froid du nord européen, il y a 45 000 ans

Le climat glacial ne leur faisait pas peur : des groupes pionniers d'Homo sapiens se sont aventurés dans le nord-ouest de l'Europe, il y a 45.000 ans, soit plusieurs milliers d'années avant que les Néandertaliens disparaissent du continent, selon des études publiées le 1er février 2024.

Jamais des traces aussi anciennes de l'homme moderne n'avaient été identifiées dans cette région de l'Europe. Cette découverte majeure affine le scénario du peuplement du continent par notre espèce, qui a fini par remplacer les populations locales de Néandertaliens, comme toutes les autres lignées humaines archaïques à travers la planète.

Sapiens et Néandertal ont coexisté, sans que l'on sache précisément ni où ni comment

En Europe, "ce phénomène de remplacement s'est étalé sur plusieurs milliers d'années, entre le Paléolithique moyen et le Paléolithique supérieur", explique à l'AFP le paléoanthropologue Jean-Jacques Hublin, directeur du département d'évolution humaine de l'Institut Max-Planck à Leipzig (Allemagne), auteur principal des trois études parues dans Nature.

Durant une phase, Sapiens et Néandertal ont coexisté, sans que l'on sache précisément ni où ni comment. Des preuves archéologiques ont révélé la présence de cultures différentes dans des zones géographiques bien délimitées, durant cette période de transition. Mais identifier les auteurs de ces cultures est un casse-tête tant les restes humains sont rares.

Les paléontologues butent notamment sur la culture du Lincombien-Ranisien-Jerzmanowicien (LRJ), un type d'outillage en pierre taillée. Retrouvé sur plusieurs sites au nord des Alpes, sur une bande entre l'Angleterre à la Pologne, il est daté entre environ 45.000 ans et 41.000 ans avant notre ère.

"Il a fallu descendre à huit mètres sous terre et boiser les parois pour protéger les fouilleurs"

De 2016 à 2022, une équipe de l'Institut Max Planck a entrepris de fouiller l'un de ces sites à Ranis, en Allemagne, déjà partiellement excavé dans les années 1930. Une grotte à l'accès périlleux, dont la voûte s'est effondrée. "Il a fallu descendre à huit mètres sous terre et boiser les parois pour protéger les fouilleurs", raconte Jean-Jacques Hublin, professeur au Collège de France.

"Par chance", ces derniers tombent sur des outils biface "LRJ" et des milliers de fragments osseux associés. Une première. Les scientifiques ont fait appel à une technique récente, appelée paléoprotéomique et consistant à extraire des protéines, pour savoir s'il s'agissait d'os humains ou d'animaux. Ils ont aussi récupéré des ossements collectés dans les années 1930, conservés dans un musée près de Leipzig.

Une douzaine de restes humains ont ainsi été soumis à une datation radiocarbone et des analyses génétiques. Verdict : Homo sapiens était l'artisan de ces outils façonnés il y a un peu plus de 45.000 ans.

Des humains aux mêmes caractéristiques que leurs congénères découverts dans l'est de l'Europe (Bulgarie et République tchèque). Datés eux aussi d'il y a 45.000 ans, ils étaient jusqu'ici les plus anciens représentants de notre espèce sur le continent.

C'est à cette période que les tout premiers Homo sapiens, venus d'Afrique, ont abordé le continent eurasiatique, occupé de longue date par les Néandertaliens sur son flanc ouest.

"On a longtemps eu en tête le modèle d'une grande vague de Sapiens qui a déferlé sur l'Europe et rapidement absorbé les Néandertaliens vers la fin de ces cultures de transition aux alentours de 40.000 ans", décrypte Jean-Jacques Hublin.

Un peuplement par "vaguelettes" successives

D'après les dernières découvertes, il semblerait plutôt que Sapiens ait peuplé le continent par "vaguelettes" successives, et plus anciennes qu'imaginé. Durant leur incursion en Europe du Nord il y a 45.000 ans, nos lointains ancêtres ont très bien pu coexister avec leurs cousins Néandertaliens, dont les derniers survivants se sont éteints dans le sud-ouest du continent il y a 40.000 ans.

Les travaux publiés dans Nature dépeignent des "pionniers" se risquant à affronter un climat froid, l'équivalent de la Sibérie ou du nord de l'actuelle Scandinavie, décrit dans un communiqué Sarah Pederzani, qui a mené les recherches sur l'environnement de Ranis. Ils vivaient par petits groupes mobiles, n'occupant que de manière éphémère la grotte où ils consommaient les animaux chassés (rennes, chevaux...).

"Comment ces gens venus d'Afrique ont eu l'idée d'aller vers des températures si extrêmes ?", s'interroge le Pr Hublin.

Ils possédaient en tout cas une capacité technique et une "résilience au climat froid" dont on pensait qu'elle s'était développée "plusieurs milliers d'années plus tard" chez Sapiens, complète Sarah Pederzani. Ce que n'avaient sans doute pas les Néandertaliens, supposés habitués au froid.

Source : Sciences et Avenir du 31/01/2024

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.

Une mâchoire de 2 millions d’années dévoile une surprenante migration de l’Homo erectus

Une équipe internationale de chercheurs a trouvé une mâchoire d'un enfant Homo erectus dans les hauts plateaux éthiopiens. La datation suggère que nos proches vivaient en altitude plus tôt qu’on ne le pensait. Les preuves des premières migrations humaines et de la fabrication d’outils associées remettent en question les hypothèses sur notre évolution.

La récente identification d’une mandibule d’Homo erectus en haute altitude en Éthiopie réécrit notre histoire évolutive. Cette première espèce humaine s’est non seulement adaptée à l’environnement, mais s’est également rapidement propagée au-delà des savanes de plaine d’Afrique de l’Est jusqu’aux hautes terres éthiopiennes de haute altitude. L’étude a également lié les outils acheuléens et oldowayens à cette période d’habitation dans les hautes terres. Cette découverte, datant de deux millions d’années et publiée dans la revue Science, suggère une plus grande complexité dans le comportement et les capacités d’adaptation de l’Homo erectus, élargissant notre compréhension de la dispersion et de l’évolution des premiers hominidés.

Une adaptation remarquable à l’altitude de la part d’Homo erectus

La mandibule récemment découverte porte affectueusement le nom de « Little Garba ». Les chercheurs l’ont mise au jour dans un site archéologique, à environ 2000 mètres d’altitude dans les hautes terres éthiopiennes. Cette altitude élevée est significative, car elle suggère un environnement bien différent de celui généralement associé aux premiers hominidés.

À une telle hauteur, le climat tend à être plus frais et plus pluvieux. Cela contraste avec les savanes chaudes et sèches des basses terres africaines. Cette différence climatique entraîne également une diversité distincte en termes de végétation et de faune. La présence de l’Homo erectus dans un tel habitat remet en question l’idée largement répandue que nos ancêtres étaient exclusivement adaptés et confinés aux régions chaudes et arides de l’Afrique. Notre ancêtre présentait une adaptabilité et une flexibilité écologiques bien plus grandes qu’imaginées. Ils étaient capables de vivre et de prospérer dans des environnements variés.

Pour confirmer l’identité et l’âge de cette mandibule, les auteurs de l’étude utilisèrent des techniques d’imagerie synchrotron de pointe. Ces méthodes impliquent l’utilisation de rayons X à haute énergie. Elles ont permis d’examiner en détail la structure interne des dents et de la mandibule. Les résultats ont confirmé sans équivoque que ces restes appartenaient à un individu de l’espèce Homo erectus.

En outre, l’utilisation de méthodes de datation paléomagnétique a permis d’estimer l’âge de la mandibule à environ deux millions d’années. Ces procédures se basent sur les changements dans les champs magnétiques terrestres enregistrés dans les roches. Il suffit de comparer l’échantillon à un référentiel. Cette datation fait de « Little Garba » l’un des plus anciens fossiles d’Homo erectus jamais découverts.

Homo erectus et l’évolution des outils lithiques

La découverte a également mis en évidence une transition significative dans la technologie des outils lithiques. À proximité de la mandibule, des outils Oldowan ont été trouvés, caractérisés par leur simplicité.

Ces outils sont souvent constitués de galets taillés ou de fragments tranchants obtenus par la frappe de pierres. Ils témoignent des premières étapes de la fabrication d’outils par les hominidés. Leur simplicité suggère une utilisation principalement pour couper, gratter ou casser des objets naturels.

Cependant, dans des couches légèrement plus récentes, datant d’environ 1,95 million d’années, des outils acheuléens plus avancés ont été découverts. Ces derniers comprennent des haches à main et des couteaux. Ils montrent une sophistication nettement supérieure. Leur fabrication impliquait un façonnage plus complexe et précis, indiquant une compréhension avancée de la géométrie et de la mécanique.

La coexistence des deux technologies d’outils au même endroit révèle une évolution rapide des compétences d’Homo erectus. Elle souligne également une adaptabilité culturelle et cognitive remarquable. Cette transition d’outils simples à élaborés indique une capacité d’innovation et une flexibilité dans l’approche des défis environnementaux.

La diversité des outils suggère que l’Homo erectus n’était pas seulement un utilisateur d’outils. Il était capable de développer de nouvelles techniques pour répondre à des besoins changeants. Cette polyvalence dans l’utilisation et la création d’outils reflète une complexité comportementale significative. Cela remet en question les modèles linéaires d’évolution des outils qui suggéraient auparavant une progression simple et unidirectionnelle.

Expansion géographique d’Homo erectus

La découverte de la mandibule démontre la capacité à survivre et prospérer dans un environnement de haute altitude d’Homo erectus. Il a dû faire face à des défis uniques tels qu’une diminution de l’oxygène, des températures plus basses et un écosystème différent. Leur adaptabilité n’est pas seulement physique, mais aussi comportementale et culturelle. Il devait exploiter diverses ressources alimentaires et matériaux disponibles dans ces environnements variés. Cette polyvalence écologique a probablement été un facteur clé dans leur capacité à migrer hors d’Afrique.

L’étude offre enfin un aperçu des schémas de migration et de dispersion de l’Homo erectus. En maîtrisant leur environnement et en développant des outils adaptés à diverses tâches, de la chasse à la préparation des aliments, l’Homo erectus a pu se disperser efficacement à travers le monde préhistorique, traversant des continents et des climats divers, pavant ainsi la voie à l’évolution humaine et à la colonisation mondiale.

En définitive, l’Homo erectus a probablement migré en altitude pour exploiter de nouvelles ressources et niches écologiques. Les changements climatiques et la recherche de conditions plus clémentes auraient pu les attirer vers les hautes terres. Cette région offrait des ressources alimentaires distinctes et un refuge contre les prédateurs et la concurrence. Cette migration s’inscrit dans leur expansion territoriale, explorant et peuplant activement de nouvelles zones en réponse à l’évolution de leur environnement et de leurs besoins.

Source : Science et Vie du 23/12/2023

Paléoprotéomique

Cours de Jean-Jacques Hublin au Collège de France (4/4)

14/12/2023

Quand l'humanité a failli disparaître

Une étonnante étude génétique montre un très fort rétrécissement de diversité dans la population dont est issue Homo sapiens, qui se serait formé il y a environ 900.000 ans en Afrique. Comment s'explique ce goulot d'étranglement qui aurait duré plus de 100.000 ans ? Des personnes seraient-elles devenues stériles ? Cet événement pourrait aussi être lié au début d'une période glaciaire…

Que s'est-il passé il y a 900.000 ans ? C'est la question que se posent tous les paléogénéticiens depuis la parution en septembre 2023 d'un article montrant les traces d'un grave accident démographique dans la lignée humaine. On y parle d'un "goulot d'étranglement", c'est-à-dire d'un très fort rétrécissement du nombre d'individus dans la population des ancêtres d'Homo sapiens. Pour les chercheurs de laboratoires chinois, italiens et américains qui ont signé cette étude dans Science, les ancêtres de l'espèce humaine ont frôlé l'extinction.

Il faut dresser le décor. Il y a un million d'années, Homo sapiens n'existe pas, pas plus que son ancêtre, qu'il s'agisse d'Homo antecessor ou d'Homo heidelbergensis, les deux prétendants au titre (lire l'encadré ci-dessous). Mais il y a d'autres humains, Homo erectus ou Homo ergaster, probablement plusieurs espèces voire des cousins proches, comme le paranthrope P. robustus.

À la recherche du dernier ancêtre commun

Dans la famille humaine, il y a un aïeul assez spécial, un véritable fondateur de dynastie ; celui que nous avons en commun avec nos cousins Neandertal et Denisova. Qui était-il ? La génétique nous dit qu’il aurait donc surmonté une grave crise démographique et qu’il avait 46 chromosomes. Il aurait vécu il y a 1 million d’années ou 600.000 ans — rien n’est certain —, avant que Neandertal et Denisova ne prennent leurs propres chemins évolutifs il y a plus de 400.000 ans. Il aurait peut-être exploré l’Europe. D’ailleurs, la paléoanthropologie hésite à lui attribuer les fossiles d’Homo antecessor, découverts en Espagne, ou d’Homo heidelbergensis, en Allemagne. Certains pensent plutôt qu’on n’a pas encore trouvé ses ossements. Bref, on ne sait pas grand-chose de lui avec certitude, sauf qu’il a été crucial dans notre histoire.

On regroupe cette humanité au sens large sous le terme d'homininés. Ces espèces se sont établies sur le continent africain et même en dehors, on en a la preuve grâce à des fossiles. "Mais il existe un hiatus dans l'enregistrement des fossiles de la période autour d'il y a 1 million d'années. On a des os d'homininés plus anciens et d'autres plus récents. Mais presque rien à cette période ", raconte Aurélien Mounier, paléoanthropologue au CNRS.

Le chercheur mène d'ailleurs une mission au Kenya pour en savoir plus sur les homininés de la transition du pléistocène moyen, il y a 1,25 million d'années à 750.000 ans. "Nous ne savons pas à quoi ressemblaient les gens qui vivaient à cette période. Mais nous disposons de sites archéologiques. Nous avons des informations sur leurs outils - deux sites ont livré des bifaces - et sur la faune ", précise l'archéologue. Il existe également trois fossiles (un crâne, un autre en morceaux et un pelvis) qui semblent appartenir aux homininés de cette époque.

C'est un moment important pour la lignée humaine. Cette période débouche sur l'émergence de l'ancêtre commun des trois espèces humaines les plus connues : Neandertal, Denisova et sapiens (nous). Pour l'explorer, un groupe international de chercheurs s'est appuyé sur les traces génétiques qu'il a laissées dans les populations actuelles. Ils ont littéralement remonté le temps en analysant la diversité génétique héritée chez 3154 personnes modernes issues de 50 populations différentes, africaines ou non. Claudio Quilodran, paléogénéticien à l'Université d'Oxford (Royaume-Uni), qui n'a pas collaboré à cette découverte, explique : "Leur méthode s'appuie sur la théorie de la coalescence pour aller dans le passé à partir de nos données actuelles. Il s'agit d'estimer le nombre de générations qui sépare deux lignées avant de trouver leur ancêtre commun. " Et le modèle le plus crédible a montré un résultat auquel ils ne s'attendaient pas : un très fort rétrécissement de diversité dans la population dont est issu Homo sapiens, qui se serait formé il y a environ 930.000 ans.

Le principe de la "coalescence"

La machine à remonter le temps qu'exploite la paléogénétique actuelle repose sur l'idée qu'on peut estimer l'ancienneté de l'ancêtre commun de deux personnes, en fonction du volume des différences génétiques entre elles. Il est très proche entre deux sœurs et de plus en plus loin si la fréquence des différences génétiques augmente. Cet aïeul constitue un événement de coalescence, c'est-à-dire un point de rencontre dans l'arbre de vie. Si on part d'une population et non plus de seulement deux personnes, on peut remonter encore plus loin, de rencontre en rencontre, d'un événement de coalescence à l'autre.

Le mathématicien britannique John Kingman a mis en équations cette idée en 1980. Les paléogénéticiens modernes les ont intégrées à leurs modèles démographiques. Le modèle original présenté dans Science s'appelle "processus de coalescence rapide en temps infinitésimal" (en anglais FitCoal, pour Fast infinitesimal time coalescent process). Il imagine des millions de scénarios démographiques et en déduit la fréquence et la distribution de certaines mutations dans les populations actuelles. Les chercheurs peuvent ensuite choisir le plus vraisemblable. C'est comme cela qu'ils ont découvert le goulot d'étranglement ancien.

En ne considérant que les individus qui ont transmis leurs gènes, c'est-à-dire la population effective, celle-ci serait passée en quelques années de plus de 90.000 individus à environ 1300, frôlant peut-être l'extinction. "Nous avons trouvé ce goulot d'étranglement ancien et important il y a environ six ans, raconte Haipeng Li, l'un des coordinateurs de l'étude, spécialiste de la génomique à l'institut Yi-Hsuan Pan pour la nutrition et la santé à Shanghai (Chine). Au début, nous n'étions pas enthousiastes… Cela nous a semblé un peu étrange, c'était peut-être une erreur dans notre programme. " Les chercheurs veulent alors comprendre la cause de cette "erreur". "Au bout de quelques mois, nous n'avions rien trouvé d'anormal. Nous avions peut-être découvert quelque chose de très intéressant. "

Sapiens serait issu d'une série de métissages complexe

Ce goulot d'étranglement n'a d'abord été visible que chez les populations africaines. "Ce n'est pas forcément étonnant car la population non africaine a perdu beaucoup de diversité lors de la sortie d'Afrique. Peu de lignages ont survécu, et c'est difficile d'explorer loin dans le passé ", précise Laurent Excoffier, professeur de génétique des populations à l'Université de Berne (Suisse), qui n'a pas contribué à ces travaux.

Il y a 70.000 ans environ, quelques milliers d'Homo sapiens quittent l'Afrique pour peupler les autres continents. Tous les descendants de non-Africains actuels sont issus de ce petit groupe, et donc d'un goulot d'étranglement secondaire qui a effacé en partie le signal de l'événement plus ancien. Les descendants d'Africains viennent de populations bien plus importantes. Leur diversité génétique ancestrale est plus grande, et y observer un goulot d'étranglement ancien est plus facile.

Mais l'équipe de Haipeng Li n'en est pas restée là. "L'un des relecteurs (un expert qui évalue l'article avant publication, ndlr) nous a demandé de repérer ce goulot d'étranglement dans les populations non africaines, dans lesquelles son signal est très faible. Nous avons suivi son conseil et nous l'avons détecté avec des estimations presque identiques ", nous racontent-ils. Ce travail vient définitivement confirmer un phénomène que plusieurs scientifiques soupçonnaient déjà. "Nous l’avons également trouvé vers -600.000 ans dans un récent article paru de la revue Cell", poursuit Laurent Excoffier. Céline Bon, paléogénéticienne et anthropologue du Muséum national d’histoire naturelle à Paris, abonde en ce sens : "Un article de 2014 montrait un goulot d’étranglement similaire, cette fois à partir de données de Neandertal. "

La théorie du "goulot d'étranglement" développée par l'étude est confortée par la quasi-absence de fossiles trouvés en Afrique entre -950.000 et -650.000 ans. C'est à l'issue de cette période qu'aurait émergé notre dernier ancêtre commun avec Neandertal.

Ce nouvel article confirme donc que quelque chose aurait empêché une partie de la population de transmettre ses gènes à la génération suivante. Ces personnes seraient-elles devenues stériles ? Seraient-elles mortes avant d'avoir eu des enfants ? Les auteurs remarquent qu'une période glaciaire débute il y a un million d'années. "C'est une cause possible ", reconnaît Claudio Quilodran. Une simple hypothèse, car la coïncidence n'est jamais une causalité. Céline Bon insiste : "Il ne faut pas croire que presque tout le monde est mort ! Une barrière écologique a pu fragmenter la population, rendre plus difficiles les échanges de gènes entre deux groupes. "

La chercheuse française fait référence à d'autres travaux, présentés dans Nature en mai 2023 par des équipes canadiennes et américaines. Le généticien américain Aaron Ragsdale y montre qu'il est très vraisemblable sur le plan génétique que des groupes d'homininés pré-sapiens aient été séparés à certaines périodes, puis regroupés à d'autres. Nous serions donc issus d'une histoire de métissages plus complexe et dynamique. "Dans son modèle, l'ancêtre de sapiens aurait ainsi été divisé en deux groupes et l'un des deux a traversé un grave goulot d'étranglement avant de retrouver l'autre population ", poursuit Céline Bon. Dans ce schéma, seule une partie des ancêtres de sapiens aurait connu un goulot d'étranglement très important. L'autre aurait été préservée. Et cela se serait passé à peu près à la même période que l'événement détecté par Haipeng Li. "Les choses sont probablement plus compliquées qu'une histoire avec une seule branche ", conclut la généticienne.

Et d'après le modèle de Haipeng Li et de ses collègues, la petite population se serait maintenue pendant 117.000 ans. "Aussi longtemps, c'est bizarre…, s'interroge Laurent Excoffier. Mais il ne faut pas prendre cette distribution de population au pied de la lettre, c'est une modélisation, les nombres absolus n'ont pas beaucoup de sens. En 100.000 ans, il peut se passer tellement de choses ! " Claudio Quilodran est du même avis : "Comment une si petite population se maintient-elle pendant 117.000 ans ? Il faut des conditions climatiques très instables… " De telles conditions devraient être observées dans les fossiles d'animaux datant de cette époque. C'est une confirmation que le généticien suggère de rechercher.

"On ne sait pas comment la taille de la population ancienne est restée si faible pendant si longtemps, reconnaît Haipeng Li. Cependant, nos ancêtres ont dû s'unir pour lutter contre les changements climatiques. Ils ont dû former une communauté, avec un avenir commun, celui de l'humanité. " Au bout de 100.000 ans, ces pionniers de l'humanité ont vu la lumière au bout du goulot d'étranglement. Haipeng Li détaille : "Une reprise rapide de la population a été détectée vers -813.000 ans. La maîtrise du feu pourrait expliquer en partie cette expansion démographique, comme le montrent les premiers vestiges archéologiques découverts en Israël, datés d'environ 790.000 ans avant notre ère. D'autres facteurs, tels que les changements climatiques, pourraient également être à l'origine de ce rétablissement rapide de la population. " Le groupe a alors une taille effective d'environ 27.000 personnes.

Une période charnière pour la génétique de la lignée humaine

Un événement aussi traumatique a pu avoir des conséquences très importantes pour la lignée d'Homo sapiens. "Un fort goulot d'étranglement produit une très forte pression évolutive. Il est possible qu'il ait conduit à un événement de spéciation ", estime Claudio Quilodran. Et, coïncidence, l'ancêtre commun à sapiens, Neandertal et Denisova aurait émergé durant cette transition du pléistocène moyen.

Il faut savoir que tous les primates et leurs descendants possèdent 48 chromosomes, alors que nous n'en avons que 46, comme Neandertal et Denisova. Dans notre lignée, deux chromosomes ont fusionné pour donner naissance à notre chromosome 2. Cet événement a changé à jamais la génétique de la lignée humaine. Aurait-il pu définir ce dernier ancêtre commun ? C'est l'hypothèse de Haipeng Li et ses collaborateurs. Ils imaginent que cette fusion a pu résulter ou produire le goulot d'étranglement.

Car des travaux de 2022, menés à l'Université de Varsovie (Pologne), estiment que la fusion ne date pas d'il y a 4,5 millions d'années environ, comme on le pensait jusqu'à présent, mais d'il y a environ 900.000 ans. Elle tomberait donc dans notre période si cruciale. "Les dates ici sont très discutées, tempère Céline Bon. On sait que le chromosome 2 était fusionné chez Neandertal et Denisova. Mais cet événement peut être plus ancien… et avoir donné naissance au genre Homo voire à la branche des australopithèques. " Les doutes sont encore nombreux sur ce qu'il s'est passé il y a 900.000 ans, mais on comprend que la vie de nos ancêtres a été chamboulée, peut-être même menacée. Un coup de canif dans l'image de l'humanité conquérante qu'on nous a parfois dessinée.

Source : Sciences et Avenir du 10/12/2023

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Voici le visage du « vieil homme » de Néandertal qui a vécu en France il y a 50 000 ans !

Bien loin des anciennes représentations que l’on se faisait de notre lointain cousin, ce nouveau portrait réalisé à partir du squelette de l’homme de La Chapelle-aux-Saints nous dévoile un Néandertal plus « humain ».

Le « vieil homme » de la grotte de La Chapelle-aux-Saints a désormais un visage ! Découvert par des prêtres en 1908 dans une grotte de ce village en Corrèze, le squelette de cet Homme de Néandertal est exceptionnel à plus d'un titre. Quasiment complet, à l'exception de quelques dents manquantes (d'où son surnom de « vieil homme »), le squelette est la première preuve que Néandertal inhumait ses morts. Enterré au fond d'une fosse il y a 47 000 à 56 000 ans de cela, en position fœtale, la tête calée par des pierres, l'homme de la Chapelle-aux-Saints semble en effet avoir bénéficié d'un rituel mortuaire qu'on ne connaissait pas à l'époque chez Néandertal. Depuis, les découvertes ne cessent d’affluer en faveur de l’intelligence très développée de nos lointains cousins.

Le squelette de Néandertal retrouvé dans la grotte de La Chapelle-aux-Saints, petite commune de Corrèze

L’imagerie médicale au service des artistes

L'histoire n'est d'ailleurs pas finie concernant l'homme de la Chapelle-aux-Saints. Car 115 ans après sa découverte, des artistes ont reconstitué son portrait. La morphologie du visage a notamment été définie grâce à des données d'imagerie médicale (CT-scan). Le visage de cet homme, mort à l'âge de 40 ans (un peu jeune tout de même pour porter le surnom de « vieil homme »), apparaît ainsi étonnement commun.

Un Néandertal plus proche de nous ?

Une représentation bien éloignée des précédentes reconstitutions qui présentaient Néandertal sous des traits bien plus grossiers et animaux. Pour faire la part des choses entre les caractéristiques morphologiques appuyées par des données scientifiques et celles plus spéculatives, comme la couleur de la peau, des cheveux, des yeux et la présence ou non d'une barbe par exemple, les scientifiques ont produit deux portraits, l'un présentant un buste chauve et imberbe, l'autre présentant une version plus interprétative, avec barbe et cheveux.

Source : Futura du 09/11/2023