ADN fossile

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ADN réticulé extrait du foie d'un prêtre égyptien ayant vécu il il y a 4 000 ans, du nom de Nekht-Ankh.

Le terme ADN fossile fait référence à l'ADN provenant d'un échantillon très ancien, comme les fossiles. L'étude de l'ADN fossile est utilisée en paléogénétique et en génétique des populations. En 2016 les restes d'ADN humains les plus anciens qui soient connus (qui ont pu être récupérés et analysés) appartiennent aux prénéandertaliens de la Sima de los Huesos, un aven de la sierra d'Atapuerca en Espagne[1],[2], et sont âgés de 430 000 ans[3]. L'ADN d'un fossile d'un cheval de 700 000 ans a également pu être analysé [4]. Bien que dans les années 1990 certains scientifiques aient pu croire avoir réussi à construire des séquences d'ADN d'échantillons vieux de plusieurs millions d'années (notamment celui d'un coléoptère[5], voire, en 1994, celui d'un dinosaure[6], qui se révéla en fait être de l'ADN humain [7]) grâce à la technique PCR, on s'accorde aujourd'hui à dire qu'ils avaient en fait été contaminés par l'intervention humaine, et que l'ADN ne parvient pas à résister à une telle échelle de temps [8],[9].

De la technique PCR au next generation sequencing (NGS) et portée des découvertes[modifier | modifier le code]

La possibilité d'extraire les restes d'ADN de cellules issues fossiles, et de les amplifier par PCR (Réaction en chaîne par polymérase) afin d'obtenir une séquence d'ADN suffisamment grande, est récente. Dès la fin des années 1980, cette technique a été utilisée: la premiers restes d'ADN, respectivement de quagga (une sorte de zèbre éteint au XIXe siècle[10]) et d'une momie égyptienne, ont été analysés en 1984 [5].Cependant, on s'est rendu compte que l'utilisation de l'analyse PCR posait des problèmes de contamination, l'ADN fossile étant très souvent contaminé par l'intervention humaine [4]. Des annonces spectaculaires, et attirant de façon substantielle l'attention du public (notamment après la parution de Jurassic Park), faites au cours des années 1990, ont ainsi été rétractées par la suite [4].

Désormais, plutôt que la PCR, on utilise des techniques dites de next generation sequencing (NGS), lesquelles permettent d'extraire de courtes séquences d'ADN, moins susceptibles de contamination [4]. Emergeant vers 2010 [11], cette technique a été utilisée sur des fossiles de Néandertal et de mammouth. Elles ont permis notamment de mettre en évidence une petite portion d'ADN commun entre homo sapiens et Néandertal, accréditant la thèse d'existence de relations sexuelles entre ces deux espèces (ce qui fut d'abord montré par l'équipe de Svante Pääbo, de l'Institut Max-Planck d'anthropologie évolutionniste, avant d'être confirmé par d'autres études) [11]. En 2010, toujours grâce à cette technique, l'équipe de Pääbo identifia une nouvelle espèce, l'Hominidé de Denisova, déclarant qu'elle s'était mêlée à Homo sapiens [11].

Quelques années après, il y eut aussi une multitude de tels exemples chez les plantes[12][réf. insuffisante] et même bactéries[13][réf. insuffisante]. Ainsi, Golenberg et son équipe ont obtenu une séquence partielle d'ADN de chloroplaste appartenant à un fossile de Magnolia latahensis[14][réf. insuffisante]. Selon le Web of Science, le nombre d'articles ayant « ADN fossile » dans leur titre est ainsi passé de 30 en 1995 à 275 en 2014 [4]. Quatorze articles en particulier, datant en moyenne de 2013 et portant sur des fossiles humains, sont cités de façon récurrente [4].

Cependant, la controverse sur la fiabilité des procédures utilisées a persisté[15][réf. insuffisante] . L'ADN fossile permettrait d'établir des relations phylogenétiques entre divers taxons, et en outre de faciliter une vision globale des diverses branches évolutives[16][réf. insuffisante]. De plus, il facilite l'estimation du taux de mutation existant entre taxons liés[14],[17][réf. insuffisante]. Ainsi en mars 2016 les équipes de Svante Pääbo ont pu proposer une hypothèse de reconstruction de l'arbre phylogénétique probable entre les lignées humaines récentes dont l'ADN est déjà connu : homme de Néandertal, l'hominidé de Denisova et l'homme moderne[2],[1].

Arbre phylogénétique des lignées humaines proposé en 2016 d'après l'ADN de la Sima de los Huesos.
Hypothèse de reconstruction des différentes lignées humaines récentes proposée en 2016 d'après l'ADN retrouvé à la Sima de los Huesos[2],[1].

Méthodes[modifier | modifier le code]

Les méthodes proposés sont:

Insectes dans de l'ambre
  • Extraction d'ambre: Cette suggestion, selon un principe non-viable et fictif, a été nourrie dans la fantaisie populaire à travers le roman de fiction (et a posteriori film) Jurassic Park. Dans ce livre, il a été suggéré que des insectes suceurs (tels que le moustique) piégés dans de l'ambre pouvaient parfaitement préserver l'ADN d'autres animaux, comme des dinosaures. En réalité, bien qu'il soit possible d'extraire l'ADN d'insectes conservés dans de l'ambre d'une ancienneté supérieure à 100 millions d'annés, les fragments d'ADN ainsi obtenus correspondent cependant jusqu'à présent aux insectes eux-mêmes, et non pas à d'autres animaux desquels ceux-ci auraient pu se nourrir[18][réf. insuffisante].
  • Extraction d'os partiellement cristallisés: Il fut noté que certains os fossilisés présentent parfois des structures contenant des agrégats cristallins. Des scientifiques ont démontré que l'ADN contenu dans ces agrégats de cristaux se maintenait dans un relativement bon état et dont un traitement à l'hypochlorite de sodium (NaClO) a permis à ces chercheurs d'obtenir des fragments d'ADN plus grands et mieux préservés[19].

Rubriques connexes[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b et c (en) Matthias Meyer, Juan Luis Arsuaga, Cesare de Filippo, Sarah Nagel, Ayinuer Aximu-Petri, Birgit Nickel, Ignacio Martínez Ana Gracia, José María Bermúdez de Castro, Eudald Carbonell, Bence Viola, Janet Kels, Kay Prüfer et Svante Pääbo, « Nuclear DNA sequences from the Middle Pleistocene Sima de los Huesos hominins », Nature, 7595e série, vol. 531,‎ , p. 504-507 (DOI doi:10.1038/nature17405, lire en ligne)
  2. a, b et c (en) Matthias Meyer, Qiaomei Fu, Ayinuer Aximu-Petri, Isabelle Glocke, Birgit Nickel, Juan-Luis Arsuaga, Ignacio Martínez, Ana Gracia, José María Bermúdez de Castro, Eudald Carbonell et Svante Pääbo, « A mitochondrial genome sequence of a hominin from Sima de los Huesos », Nature, vol. 505,‎ , p. 403–406 (DOI doi:10.1038/nature12788, lire en ligne)
  3. (en) Juan Luis Arsuaga, Martínez, L. J. Arnold, A. Aranburu, A. Gracia-Téllez, W. D. Sharp, R. M. Quam, C. Falguères, A. Pantoja-Pérez, J. Bischoff, E. Poza-Rey, J. M. Parés, J. M. Carretero, M. Demuro, C. Lorenzo, N. Sala, M. Martinón-Torres, N. García, A. Alcázar de Velasco, G. Cuenca-Bescós, A. Gómez-Olivencia, D. Moreno, A. Pablos, C.-C. Shen, L. Rodríguez, A. I. Ortega, R. García, A. Bonmatí, J. M. Bermúdez de Castro et Eudald Carbonell, « Neandertal roots: Cranial and chronological evidence from Sima de los Huesos », Science, 6190e série, vol. 344,‎ , sp. 1358-1363 (DOI doi:10.1126/science.1253958, lire en ligne)
  4. a, b, c, d, e et f Elizabeth Culotta, "New life for old bones", Science, 24 juillet 2015, Vol. 349 n° 6246 pp. 358-361
  5. a et b "L'ADN ancien", dans La science au présent, 1997, Encyclopaedia Universalis éditeur, sur le site du CNRS.
  6. Woodward SR, Weyand NJ et Bunnell M, « DNA sequence from Cretaceous period bone fragments », Science, vol. 266, no 5188,‎ , p. 1229–32 (PMID 7973705, DOI 10.1126/science.7973705, Bibcode 1994Sci...266.1229W)
  7. Zischler H, Höss M, Handt O, von Haeseler A, van der Kuyl AC et Goudsmit J, « Detecting dinosaur DNA », Science, vol. 268, no 5214,‎ , p. 1192–3; auteur reply 1194 (PMID 7605504, DOI 10.1126/science.7605504)
  8. Voir A. Rus Hoelzel, "Raising the dead", review de Beth Shapiro, How to Clone a Mammoth: The Science of De-Extinction, Princeton University Press, 2015. 250 pp., in Science, 24 juillet 2015, Vol. 349 no. 6246 p. 388
  9. Willerslev E, Hansen AJ, Binladen J, TB Brand, MT Gilbert, B Shapiro, M Bunce, C Wiuf et DA Gilichinsky, « Diverse plant and animal genetic records from Holocene and Pleistocene sediments », Science, vol. 300, no 5620,‎ , p. 791–5 (PMID 12702808, DOI 10.1126/science.1084114, Bibcode 2003Sci...300..791W)
  10. Higuchi R, Bowman B, Freiberger M, Ryder OA et Wilson AC, « DNA sequences from the quagga, an extinct member of the horse family », Nature, vol. 312, no 5991,‎ , p. 282–4 (PMID 6504142, DOI 10.1038/312282a0, Bibcode 1984Natur.312..282H)
  11. a, b et c Ann Gibbons, "Revolution in human evolution", Science, 24 juillet 2015, Vol. 349 n°6246 pp. 362-366
  12. Sangtae K., Douglas E.
  13. Coolen, M.
  14. a et b Golenberg E.
  15. Hebsgaard, M.
  16. Cooper, A. 1997.
  17. DeSalle R.
  18. Cano, R.
  19. « Relatively well preserved DNA is present in the crystal aggregates of fossil bones », Michal Salamon et col., Proc Natl Acad Sci, 14 septembre 2005, vol. 102, no 39, pp 13783–13788

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Svante Pääbo, Néandertal : À la recherche des génomes perdus, Les liens qui libèrent, , 394 p. (ISBN 9791020903211)