Broyons la phalange préhistorique de Denisova et séquençons tout cet ADN

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En 1858, Darwin qui préparait un gros livre sur la sélection naturelle reçut un manuscrit d’un jeune et prometteur naturaliste, Alfred Wallace. Lequel avait également découvert la sélection naturelle (mais moins bien démontrée et détaillée, c’est une autre histoire). Du coup Darwin s’est dépéché de publier un « résumé », ce que l’on connaît aujourd’hui comme « L’origine des espèces ».

Tout ça pour dire que je préparais à pas de sénateur un billet sur les nouveaux résultats concernant le génome de Dénisova quand, paf, le blog Science étonnante publie un excellent billet sur le sujet.

Voyons quand même ce que j’ai encore à dire.

Rappelons donc que les hominidés de Denisova sont une espèce d’hominidés (comme Homo sapiens – vous et moi – ou Homo neanderthalensis) connus par à peine quelques maigres morceaux d’os et de dent découverts en Sibérie. Il y a plein d’éléments intéressants dans cette histoire, et l’un d’entre eux c’est qu’on a découvert cette espèce en séquençant ses restes d’ADN. En effet, les restes d’os sont trop fragmentaires pour permettre de les distinguer de sapiens ou Néandertal.

En 2010, les super-duper-généticiens de l’ancien ADN du groupe de Svante Pääbo ont extrait de l’ADN de phalange, et en ont séquencé assez pour démontrer qu’il s’agissait d’une nouvelle espèce, plus proche de Néandertal que de nous, mais très loin de Néandertal quand même. En octobre de cette année, ils ont séquencé un génome de haute qualité de Denisova. Comment ont-ils fait cela ? Normalement, les restes d’hominidés anciens contiennent beaucoup plus d’ADN moderne (contaminant) que d’ADN ancien. Mais un morceau de la phalange de Denisova contenait ~70% d’ADN ancien (« endogène »). Les chercheurs ont mis au point une nouvelle méthode d’amplification de cet ADN, nettement plus efficace que les méthodes précédentes. En bref, l’ADN double brin (la double hélice, ça vous dit quelque chose ?) est séparé en ses deux brins, qui sont chacun lié à une bille, ce qui permet ensuite une réaction chimique plus efficace dans un petit volume ; on copie ensuite l’ADN simple brin en double brin, et voilà, on a doublé l’ADN. On rince et on recommence. Le protocole ne nécessite pas de purification de l’ADN au départ, ce qui permet de perdre moins de matériel.

Comme dit dans Science étonante, ceci leur a permis de dater à-peu-près la divergence humain moderne – Denisovien. Pour cela, ils ont compté les différences dans l’ADN entre humain et chimpanzé, qui divergent depuis environ 6,5 millions d’années, entre Denisovien et chimpanzé, et entre humain et Denisovien. La divergence Denisovien – chimpanzé a commencé en même temps que la divergence vous-et-moi – chimpanzé, mais a duré légèrement moins longtemps : 6,5 millions d’années moins l’age de la phalange. Si on suppose que les mutations s’accumulent régulièrement au cours du temps dans l’ADN, alors on peut calculer l’age de la phalange à partir de l’ADN :

(Homo sapiens – chimpanzé) – (Denisova – chimpanzé) = age de Denisova

Ils calculent donc un âge de 74’000 à 82’000 ans, ce qui est apparemment en accord avec l’archéologie, bien qu’ils mettent en garde contre les erreurs possibles (taux de mutation variable ou mal estimé). Et le commentaire dans Science dit que les échantillons étaient datés à 30’000-50’000 ans, ce qui n’est pas tout-à-fait la même chose. A suivre quand on aura plus de génomes anciens de bonne qualité comme celui-ci.

Comme expliqué chez Science étonante, la comparaison Dénisova – néandertal – humains modernes leur permet de raffiner l’esimation du taux de gènes humains venant de néandertal : même si européens et asiatiques ont tous deux des ancêtres qui ont fait crac crac avec les néandertals, le taux de variants géniques (allèles) néandertal est 24% plus élevé chez les asiatiques.

Les auteurs ont par ailleurs cherché des morceaux de gènes (codant pour des protéines) qui soient invariants ou presque chez tous les primates y compris Denisova, mais différents chez les humains modernes. Parmi les 23 positions les plus significatives, 8 sont dans des gènes associés au cerveau. Ce qui est cool mais je trouve qu’il manque un peu de contrôles dans cette partie. Combien on en attend au hasard, connaissant la conservation moyenne de ces gènes, la vitesse d’évolution des génomes en question, etc ? J’ai l’impression qu’ils veulent absolument lier à notre super méga intelligence, au risque de rapporter des faux positifs. Ce qui ne veut pas dire que je suis convaincu qu’ils aient tort, mais je ne suis pas persuadé qu’ils aient démontré que ces gènes étaient réellement pertinents à l’évolution humaine.

Je voudrais maintenant aborder un point un peu différent.

En visitant des grottes préhistoriques ornées, on a souvent des histoires d’horreur de la manière dont ces restes très rares et fragiles ont été abimés (Lascaux bien sûr) voire détruits (Arcy-sur-Cure), sans mauvaises intentions mais avec moins de connaissances que l’on n’en a aujourd’hui. C’est facile de se scandaliser de ce qu’on fait des gens qui ne savaient pas mieux dans le passé. Mais du coup je suis mal-à-l’aise avec le fait de détruire pour toujours des restes d’ossements eux aussi très rares et fragiles, pour pouvoir séquencer l’ADN avec nos techniques imparfaites et en constante amélioration d’aujourd’hui. Et si dans 2 ou 5 ans on avait une technique permettant d’extraire et séquencer une seule molécule d’ADN sans abimer l’os ? Est-ce que dans 2 générations nos descendants ne vont pas nous maudir d’avoir laissé détruire ces restes pour obtenir des données partielles avec des techniques immatures ?

Alors j’ai vérifié, dans les papiers de 2010 et 2012 ils ont utilisé toute la portion interne de l’échantillon de phalange, soit 40 mg d’os. C’est pas des tonnes je vous l’acccorde. La répartition de cet os entre les contrôles, l’étude de 2010 (« draft genome ») et celle de 2012 (« this work ») est ci-dessous. Ca paraît raisonnable mais je reste mal-à-l’aise.

Figure en annexe du papier Denisovien 2012

En conclusion, un magnifique exploit technique, de très intéressantes conclusions concernant l’évolution humaine, et un petit doute voire un regret de ma part sur notre capacité à détruire ce qui a résisté si longtemps.

 

12 comments for “Broyons la phalange préhistorique de Denisova et séquençons tout cet ADN

  1. Jean Le Loeuff
    16 novembre 2012 at 10:56

    Que voulez-vous l’homme est impatient ; le paléontologue suédois Stensiö sciait des crânes de poissons primitifs entre deux guerres pour en comprendre l’anatomie interne (le principe des coupes sériées : on use un mm, on dessine, on use un mm, etc) ; si on avait attendu les nouvelles méthodes d’imagerie du XXIe siècle, ça aurait bien retardé notre compréhension de ces petites bêtes… Sur ce que ressent le malheureux conservateur de musée cf. http://www.dinosauria.org/blog/2012/05/25/la-poinconneuse-des-dinos-des-ptits-trous-des-ptits-trous-encore-des-ptits-trous-dans-les-os-dampelosaurus/

  2. 16 novembre 2012 at 13:11

    Du coup le futur « Origine des espèces » c’est ton billet ou celui de Science étonnante ? :)

  3. Céline
    16 novembre 2012 at 13:12

    C’est un article très intéressant!
    Pour la question que tu poses à la fin, je pense que c’est la question première de l’archéologie et de la paléontologie : fouiller un site archéologique, c’est le détruire. Et détruire ainsi des informations que des technologies futures permettront d’extraire…
    Pendant des dizaines d’années, on a lavé les os d’animaux et on les a enduit de vernis pour en conserver l’apparence, sans se douter qu’on éliminait en même temps l’ADN.
    Actuellement, on détruit de toutes petites portions d’os pour extraire l’ADN, mais les scientifiques de dans 15 ou 20 ans nous reprocherons sans doute d’autre chose encore…
    C’est le prix à payer aussi pour permettre l’émergence de nouvelles technologies et surtout de nouvelles questions. Tant que cela se fait en connaissance de cause (ie : quand j’analyse un échantillon, je prends conscience que je le détruis. Est-ce que ma question en vaut vraiment la peine), ça ne me dérange pas.

    En revanche, ce qui me gêne plus avec Denisova, c’est qu’une seule équipe et, parmi cette équipe, quelques personnes, a pu analyser l’échantillon. C’est le seul os de cette espèce connu (en tout cas, le seul contenant de l’ADN) : il aurait été à mon sens, plus rigoureux scientifiquement, d’en donner quelques mg à une équipe concurrente (celle de Willerslev à Copenhague, par exemple) pour voir s’ils obtiennent les mêmes résultats.

  4. MRR
    16 novembre 2012 at 14:27

    Merci Jean et Céline pour ces commentaires intéressants, qui mettent bien cette question en perspective. Je ne suis pas encore convaincu qu’il ne faille pas être plus conservateur dans ce genre de cas. Est-ce vraiment « le prix à payer aussi pour permettre l’émergence de nouvelles technologies » ? On pourrait mettre au point la technique avec des os anciens d’espèces moins rares, par exemple.

    • Céline
      19 novembre 2012 at 14:02

      Le problème n’est pas qu’un pb de technologies mais de questions qu’on se pose.
      Les technologies utilisées par Paabo and co ont d’abord été testées sur des os d’ours des cavernes et de mammouth, moins « précieux » (même si donner une définition de « précieux » dans le cadre de restes fossiles uniques par nature est délicat). Ils les ont ensuite appliqués à des espèces humaines, parce que c’est là que les questions que nous nous posons sont les plus urgentes.

      Ensuite, sur le cas de Denisova en particulier, Paabo pensait au départ qu’il s’agissait d’un échantillon de Neandertal comme on en a des dizaines d’autre. Il n’était là que comme exemple d’une population située très à l’est.
      C’est l’analyse génétique qui a permis de faire émerger cette nouvelle espèce. Combien d’os dans nos collections pourraient ainsi révolutionner notre vision de l’évolution de la lignée humaine et que nous ne testons pas car nous les considérons comme « trop précieux » ?

      • MRR
        20 novembre 2012 at 18:19

        Merci de cet éclairage très intéressant !

  5. Ethaniel
    16 novembre 2012 at 17:29

    Au rayon des grottes saccagées, on peut aussi mentionner http://fr.wikipedia.org/wiki/Grotte_de_Mayri%C3%A8re_sup%C3%A9rieure ;).

  6. 17 novembre 2012 at 03:04

    Oups, désolé d’avoir grillé la politesse :-)

    J’avoue que je n’avais pas été préoccupé par le côté « que vont penser les scientifiques des générations futures », par contre en lisant le papier et en voyant qu’ils avaient utilisé *tout* le contenu de l’os, je me suis dit que le type qui a fait les manips n’avait pas intérêt à laisser tomber la fiole !!

    • MRR
      17 novembre 2012 at 13:03

      Plus on est de (savants) fous, plus on rit. :-)

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