génome humain de 4000 siècles

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Le séquençage du génome mitochondrien d’un enfant mort il y a 400 000 ans dans le Nord de l’Espagne révèle une surprenante proximité génétique avec les Denisoviens, des homininés sibériens qui auraient disparu il y a 40 000 ans.

Le site de Denisova est situé en Sibérie centrale ; celui de Sima de los Huesos (la fosse aux os), dans le Nord de l’Espagne. Pourtant, le génome mitochondrial d’un enfant mort à Denisova il y a 80 000 ans et celui d’un autre enterré dans la Sima de los Huesos il y a quelque 400 000 ans sont étonnamment proches. C'est ce qu'a constaté l’équipe de Matthias Meyer, de l’Institut Max Planck pour l’anthropologie évolutive de Leipzig, en Allemagne.

La morphologie de l’enfant et des spécimens de la même époque trouvés à la Sima de los Huesos invite à les rattacher à Homo heildelbergensis. Cette espèce, difficile à définir clairement, a abouti en Europe à l’homme de Néandertal, qui n’est pleinement caractérisé qu’à partir d’il y a 200 000 ans environ. De fait, certains traits des homininés de Sima de los huesos évoquent les Néandertaliens, notamment leur morphologie dentaire, mandibulaire et crânienne (bourrelets supra-orbitaires). Avant de séquencer le génome mitochondrial - porté par de petits organites cellulaires, les mitochondries – de l’enfant de Sima de los Huesos, les chercheurs avait fait un galop d’essai sur celui d’un ours des cavernes, dont le fossile avait été retrouvé sur le site. L'âge de cet animal, indiqué par l’horloge moléculaire (technique fondée sur hypothèse que les mutations génétiques s'accumulent dans le génome proportionnellement au temps), est d'au moins 400 000 ans, ce qui fixe une estimation pour celui de l’enfant.

Or le séquençage de cet ADN mitochondrial, qui s'est dégradé depuis des centaines de milliers d’années, semblait illusoire jusqu’à présent. Les mitochondries, des organites cellulaires d’environ un micromètre qui transportent l’ATP à l’origine de l’énergie des cellules, contiennent un petit génome de seulement 16 500 nucléotides. Elles sont vraisemblablement issues d’une endosymbiose très ancienne entre nos ancêtres eucaryotes et une bactérie. Fait précieux en paléoanthropologie, le génome mitochondrial n’est transmis que par la mère, si bien qu’il permet d’établir les filiations féminines. La difficulté de retrouver des microfragments d’ADN mitochondrial au bout de centaines de milliers d’années (malgré la présence de milliers de mitochondries dans chaque cellule) est encore aggravée par le fait qu’ils ont noyés dans un océan de fragments d’ADN non humain, provenant des bactéries et des champignons ayant proliféré dans les os après la mort.

Toutefois, les chercheurs ont pu résoudre ces difficultés grâce à l’expérience acquise ces dernières années, lors du séquençage presque complet des quelque trois milliards de nucléotides du génome nucléaire néandertalien. Ils ont extrait moins de deux grammes d’os de l’un des fémurs de l’enfant, puis, après avoir extrait l’ADN de l’os sans le dégrader, ils ont obtenu 21 « bibliothèques de gènes » intéressantes, c’est-à-dire des collections de nombreux fragments d’ADN divers contenant entre 0,1 et 8,4 pour cent d’ADN humain. Les chercheurs ont ensuite distingué les séquences d'ADN humain en leur adjoignant des marqueurs moléculaires fabriqués à partir d’ADN mitochondrial humain. Après la « lecture » de ces bibliothèques par de puissantes machines de séquençage et le tri informatique des divers segments d’ADN, les chercheurs ont pu placer dans l’ordre 16 302 nucléotides des 16 500 nucléotides d’un génome mitochondrial humain (soit 98 pour cent). L’horloge moléculaire indique un âge de quelque 400 000 ans, qui coïncide parfaitement avec celui de l’ours. Un âge record dans le séquençage d'un génome humain !

Les chercheurs ont ensuite comparé cet ADN à celui des Néandertaliens, de l’enfant de Denisova, des hommes modernes et des singes. Or malgré les caractères prénéandertaliens de l’enfant de la Sima de los Huesos, son génome mitochondrial s’est révélé plus proche de celui de l'homininé de Denisova. C'est surprenant, car on pense que cet homininé contemporain des Néandertaliens, avec qui il partage des caractères, aurait occupé l’Asie orientale, alors que l’homme de Néandertal occupait l’Eurasie occidentale. Plus proche génétiquement des Néandertaliens que des Homo sapiens, il a contribué, a-t-on constaté, à entre 4 et 6 pour cent du génome des Océaniens actuels, tandis que l’homme de Néandertal a contribué pour sa part à entre 1 et 4 pour cent des gènes des Eurasiens (et, par suite, des Amérindiens).

Comment s’explique la parenté génétique de lignées distantes de plus de 7 000 kilomètres et de 320 000 ans ? Selon les chercheurs, le scénario le plus plausible serait que les hominidés de la Sima de los Huesos soient apparentés aux ancêtres communs des Néandertaliens (ce qui expliquerait leurs traits prénéandertaliens) et aux Denisoviens (ce qui expliquerait leur génome mitochondrial). D’autres scénarios sont envisageables, et pour les discriminer, les chercheurs veulent maintenant tenter de séquencer l’ADN nucléaire de l’enfant de la Sima de los Huesos, ce qui promet d'être très difficile. Quoi qu'il en résulte, la voie vers le séquençage d’ADN fossile vieux de centaines de milliers d’années a été ouverte, ce qui est spectaculaire.

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