Et si on reprenait les bases (azotées – hahaha) ?

Comme promis… nous allons nous aventurer un peu plus en détail dans les méandres de l’ADN.

Et comme je ne sais pas qui me lit (bah ouais…) je vais reprendre un peu les bases. Juste histoire de.

L’ADN, c’est quoi ?

Je ne sais pas vous, mais moi quand j’entends « ADN », je revois le titre de mon cours de biologie de Seconde.

« ADN : unité et diversité du monde vivant »

Pourquoi unité ? Car c’est la base de tous les êtres vivants. On retrouve de l’ADN dans les plantes, les insectes, les animaux, les humains… Et même les virus et les bactéries. Ce qui, au passage, permet d’appliquer la paléogénétique à plein de domaines : certains bossent sur la domestication des plantes, sur l’évolution des espèces animales comme la vache, la chèvre ou le cheval… Et puis d’autres, comme moi, bossent sur de l’humain, sur Homo sapiens ou sur des espèces plus anciennes comme Neandertal, Denisova… et détectent des métissages entre ces espèces. Oula tiens je pense que je ferai un post rien que pour ça car c’est assez passionnant. Bref. Je me perds. Donc je disais, l’ADN est une molécule commune au vivant, mais pour ma part, pour ne pas dire de bêtise, je me contenterai de parler de ce que je connais le mieux, c’est-à-dire l’humain. 

Et donc le corollaire, pourquoi diversité ? Car malgré une structure commune, faite d’une double hélice composée de nucléotide. Tiens zut ça me fait penser, est-ce que quelqu’un vous a déjà dit ce que signifie ADN ? Acide DésoxyriboNucléique. Bon là j’ai tout dit et je n’ai rien dit… Donc l’ADN se compose : 

  • De bases azotées (aussi appelées bases nucléiques) au nombre de 4 : Cytosine (C), Guanine (G), Adénine (A) et Thymine (T)
  • De sucre (désoxyribose)
  • De phosphate
Structure de l’ADN (Par Pradana Aumars — Travail personnel, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=69714634)

J’en profite pour rappeler que la découverte de la structure en double hélice de l’ADN a été réalisée par Watson & Crick, en 1953. Ce qui leur a d’ailleurs valu un Prix Nobel. L’Histoire, comme souvent, a oublié la Femme derrière tout ça : Rosalind Franklin. Je m’égare, pardon.

Donc structure commune et diversité car le nombre de paires de bases constituant le génome n’est pas le même, les gènes qui codent pour des protéines sont différents…

Revenons-en à notre ADN humain. On en distingue 2 types au sein de nos cellules :

  • L’ADN nucléaire, contenu au sein du noyau de la cellule – et dont il n’existe qu’une seule version par cellule – se compose de plus de 3 milliards de paires de bases qui s’organisent en 23 paires de chromosomes (22 dit autosomes et 1 paire de chromosome sexuel, XX ou XY). On hérite à la fois de l’ADN de notre père et de notre mère ;
  • L’ADN mitochondrial, contenu dans les mitochondries est présent en de nombreuses copies dans une cellule et se compose de 16569 paires de bases. Contrairement à l’ADN nucléaire, c’est un ADN circulaire qui n’est transmis que par la mère. 

Voilà pour les généralités.

ADN mitochondrial et nucléaire
ADN mitochondrial et nucléaire
(Figure : © vetopsy.fr)

Et maintenant : les caractéristiques de l’ADN ancien

Comme je le disais ☞ ici, lorsque l’ADN est conservé, il est fragmenté, chimiquement modifié et présent en faible quantité.

Ceci est dû à l’action des enzymes (de l’individu et de l’environnement) qui vont venir agir sur la molécule d’ADN. Et comme l’individu est mort (oui, c’est le principe en archéologie), les mécanismes de réparation de l’ADN n’existent plus !

Bon déjà, vous l’aurez compris, la 1e condition c’est que l’ADN existe encore. Ça parait tout con mais bon, finalement, on n’a jamais la garantie qu’un échantillon contiendra de l’ADN. C’est d’ailleurs variable d’un élément anatomique à un autre et d’un individu à l’autre au sein d’un même contexte. Il existe des études qui ont tenté de calculer combien de temps l’ADN pouvait survivre. Mais je crois que l’étude de van der Valk et al., 2021, qui publie un ADN de mammouth de plus d’un million d’années a mis à mal ces théories…

Que signifie « l’ADN est fragmenté » ? Tout simplement que les brins sont cassés. De façon générale, la taille des fragments attendue en ADN ancien est d’environ 65-70 paires de bases. On est donc loin, très loin, de la molécule de 3.109 paires de bases ! C’est d’ailleurs un des critères d’authenticité de l’ADN ancien.

Ensuite, les modifications chimiques. On en distingue 4 types : l’oxydation (flèches bleues), l’autolyse, l’hydrolyse (flèches vertes) et les déaminations (flèches rouges). Cette dernière catégorie est aussi un critère d’authenticité de l’ADN ancien.


Dommages affectants une molécule d’ADN fossile (Hofreiter et al., 2001)

Et puis enfin, la quantité d’ADN endogène… Elle est très variable, comme je le disais, d’un élément anatomique a un autre (par exemple le taux d’ADN endogène est plus important dans le pétreux que dans une dent ou que dans un os long…) mais aussi d’un individu a un autre.

Mais comme vous êtes des lecteurs assidus, je suis sûre que vous vous dites que j’oublie aussi un paramètre !

 Eh oui ! ça dépend, aussi, de « quoi » on parle ! Étant donné que l’ADN nucléaire est présent en une seule copie, on aura plus de mal, ou moins de facilité comme vous préférez, à le récupérer que l’ADN mitochondrial. Ceci explique que pendant longtemps, on a essentiellement travaillé sur l’ADN mitochondrial !

Qu’est-ce qui favorise la préservation de l’ADN ?

Bon, a priori ce n’est pas tellement l’âge de l’échantillon… Des études avaient estimé une limite théorique a environ 100 000 ans (Hofreiter et al., 2001).

Donc le mammouth tout ça tout ça… 

Quoi alors ? Un ensemble de facteurs environnementaux, comme la température, le pH du sol ou encore l’humidité. Comme le montre la carte ci-après, les régions les plus froides semblent être les plus propices à la conservation de l’ADN. D’ailleurs le mammouth (le fameux !), il venait d’où ? Du nord-est de la Sibérie. En 2013, L. Orlando et collègues ont publié l’ADN d’une espèce disparue du genre Equus, dont le spécimen, daté de 560 à 780 000 ans, a été retrouvé dans le permafrost. Donc en gros le froid et l’ADN font bon ménage (la température est un paramètre important pour le bon fonctionnement des enzymes !).

D’ailleurs, jusqu’à présent (oui, je prends des précautions because you never know), nous n’avons pas réussi à extraire de l’ADN de vestiges brulés (genre des crémations) … 


Carte de répartition des génomes anciens obtenus (Marciniak et Perry, 2017)

Bon, je ne sais pas vous, mais personnellement, je trouve que ce post est déjà assez dense… alors je vous propose de remettre le laïus sur les méthodes à une prochaine fois !

Et donc, pour terminer…

Quelques trucs à retenir, utiles pour la suite :

  • ADN nucléaire VS ADN mitochondrial
  • SI l’ADN est présent, il est dégradé, fragmenté, en faible quantité
  • L’os pétreux (et même les osselets de l’oreille interne !) est l’élément anatomique qui donne les meilleurs résultats en termes de concentration de l’ADN
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One thought on “Et si on reprenait les bases (azotées – hahaha) ?

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