L’ADN ancien : histoire d’une (R)évolution

Pour ce premier article, je vous propose de plonger avec moi à la découverte de cette discipline, en empruntant un chemin plutôt épistémologique.

NB : Ce texte est une version française légèrement modifiée d’un article que j’ai écrit pour le blog du projet COMMIOS.

L’ADN ancien : un développement récent

Tout a commencé en 1984 avec Hichugi et son équipe, lorsqu’ils ont récupéré un fragment d’ADN sur un quagga empaillé, une espèce disparue à la fin du XIXe siècle. Cette découverte a été rapidement suivie par le premier ADN ancien humain ! En effet, à peine un an plus tard, en 1985, Svante Pääbo et ses collègues publient les données génétiques d’une momie égyptienne, morte il y a plus de 2000 ans… Pour être honnête , on s’est aperçu par la suite que ce résultat était dû à une contamination moderne. Mais qu’importe ! On savait que c’était possible, alors on l’a fait !
Et c’est ainsi que la paléogénétique est née.

Au cours des années suivantes, nous avons assisté à une course entre les équipes afin de publier l’ADN le plus ancien et, malheureusement, de nombreux résultats se sont avérés dus à des contaminations. Mais, somme toute, cela fut très instructif et a permis de développer des méthodes et d’établir des règles.

ADN ancien : quelques règles

Bon, maintenant que j’ai attisé votre curiosité… Vous êtes très certainement en train de trépigner d’impatience pour avoir la réponse à cette question : comment font-ils ?

Tout d’abord, laissez-moi vous dire quelques mots sur les caractéristiques de l’ADN ancien. Lorsque l’ADN est encore présent dans les échantillons (bah oui, c’est un peu la condition sine qua non), il est fragmenté (donc courts segments de nucléotides), dégradé (présente des altérations chimique) et en faible quantité.

L’un des développements majeurs (et qui n’est d’ailleurs pas seulement utilisé pour l’ADNa) est la PCR. Oui, je sais, cet acronyme est bien connu depuis le début de la crise du Co***, mais savez-vous vraiment ce que ça signifie ? Réaction en chaîne par polymérase. C’est la clef pour amplifier des fragments d’ADN, ce qui est absolument nécessaire lorsque l’ADN est en faible quantité. Et en plus, on a de la chance car ça fonctionne très bien sur les fragments courts (et si vous avez tout suivi vous vous souvenez que l’ADN ancien est fragmenté ! 😉).

Bon, mais encore faut-il pouvoir extraire ces fragments d’ADN… Comme vous l’avez peut-être remarqué, en 1984 et 1985, les résultats ont été obtenus à partir d’un animal empaillé et d’une momie, ce qui signifie que les équipes ont travaillé avec des tissus mous. Bon, je ne vais pas vous mentir, ce n’est pas vraiment ce qu’on trouve le plus souvent en contexte archéologique ! Ce qui nous amène donc au deuxième développement majeur de la paléogénétique : la possibilité d’extraire l’ADN des os et des dents, c’est-à-dire des tissus minéralisés. Je ne vais pas entrer dans les détails, mais c’est comme faire la cuisine, on suit une recette un protocole.
Mais ceci, mes amis, fut une avancée incroyable.

Nous savons donc comment extraire et amplifier l’ADN… Reste à savoir comment le faire correctement. Comme je vous l’ai déjà raconté, les premières publications sont malheureusement des contaminations. Ceci s’explique par des caractéristiques de l’ADN ancien (il est présent en faible quantité et en plus il est altéré, oui je sais, je radote !, mais promis, c’est important de garder ça en tête !). Si on extrait de l’ADN ancien et moderne (accidentellement !) et bien l’ADN moderne va être plus facile à récupérer (car il est présent en de multiples copies, et oui, vous avez tout suivi !). Ces problèmes de contamination ont donc permis de mettre en place des règles.
Ces règles comprennent le travail dans un laboratoire stérile – ou salle blanche (croyez-moi sur parole, c’est moi sur la photo !) -, échantillonner de façon stérile et, si ce n’est pas possible, décontaminer les échantillons… Ces règles ont été publiées par Cooper et Poinard en 2000, soit 16 ans après la première publication en paléogénétique, dans la revue Science, dans un article intitulé “Ancient DNA : Do It Right or Not at All”.

Une personne (ok, moi !) travaillant en salle blanche

De la paléogénétique à la paléogénomique

Il a donc fallu près de 20 ans pour mettre au point une méthode entièrement reproductible dans le domaine de l’ADN ancien (ce qui, à l’échelle de l’archéologie, peut sembler être une seconde). Et, vu que le “Sky is the limit”, comme disent nos collègues américains, les développements se sont poursuivis. Moins de 5 ans après l’article de Cooper et Poinard, et 21 ans après la toute première publication, le premier génome – ou du moins des parties du génome – d’un ours des cavernes datant de 40 000 ans a été publié (Noonan et al., 2005). Je sais ! C’est fou !

Et là vous vous dites ” Mais de quoi elle parle ? D’abord elle nous parle de paléogénétique et maintenant de paléogénomique… Je suis perdu(e) !”. Donc, rapidement : quelle est la différence entre la paléogénétique et la paléogénomique ? Je vous promets de vous en dire plus dans mon prochain article (#teasing de fou), mais en bref : en paléogénétique, nous travaillons a priori, c’est-à-dire que nous ciblons une région spécifique de l’ADN, et nous amplifions ce fragment par PCR. A contrario, en paléogénomique, on amplifie tout et on choisit la séquence d’intérêt a posteriori.

On avance encore un peu dans le temps, et cinq années plus tard, voici le premier génome humain ancien, un Eskimo du Groenland, mort il y a environ 4000 ans (Rasmussen et al., 2010).
On continue notre avancée dans le temps et nous voici en 2021. Hier quoi. Le “record” actuel, le “fameux ADN le plus ancien” a été publié. Il s’agit du génome de mammouth datant de plus d’un million d’années (van der Valk et al., 2021). 1,2 million d’années 🤯.

Prenons cinq minutes pour y réfléchir ensemble, si vous le voulez bien. Premier fragment d’ADN ancien publié en 1984. Plus ancien génome obtenu en 2021.
Trente-sept ans – c’est le temps qu’il a fallu pour accomplir quelque chose d’aussi incroyable.

Le développement de la paléogénomique : un boom depuis 2015

Une autre chose est assez incroyable : le nombre de génomes humains publiés… Et encore le graphique n’est pas à jour car une équipe (dont je fais partie) vient de publier près de 800 nouveaux génomes (Patterson et al., 2021), ce qui est, je crois, le jeu de données le plus important publié en une seule fois…

ADN ancien : le boom (https://reich.hms.harvard.edu/research)

Bon, mais regardons tout ça d’un peu plus près… En 2018, parmi les 1372 génomes humains anciens disponibles, 1144 provenaient d’Europe (et 400 étaient datés du Néolithique à l’âge du Bronze). Ceci témoigne donc de fortes disparités entre les régions et les périodes étudiées, qui s’expliquent, au moins partiellement, par des problématiques de conservation de l’ADN (promis, ce sera le sujet du prochain article !).

Lorsque j’ai terminé mon doctorat, à la fin de 2019, seules 26 données étaient disponibles pour l’âge du Fer en Europe occidentale. Ouaip, 26 (et les données que j’ai produites, of course !).
Et donc maintenant, grâce à un effort conjoint de différentes équipes, dont l’équipe COMMIOS à laquelle j’appartiens, plus de 500 données sont disponibles pour l’âge du Fer. D’ailleurs, je vous encourage vivement à lire cet article : ‘Large-scale migration into Britain during the Middle to Late Bronze Age’. Je pense même que ce sera le premier article que je décrypterai pour vous sur ce blog !

Voilà, c’est tout pour cette fois.
J’espère que vous avez apprécié cette histoire sur l’émergence de cette discipline et que vous êtes aussi impressionné que moi par la rapidité avec laquelle cette méthode a été développée !

2 thoughts on “L’ADN ancien : histoire d’une (R)évolution

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s