ADN ancien : des secrets génétiques vieux de plusieurs milliers d'années

Dilara Devranoğlu - Biologiste moléculaire experte, diététicienne - @dilaradevranoglu
L'étude du matériel génétique obtenu à partir de restes humains, animaux et végétaux ayant vécu il y a des milliers d'années, grâce à des méthodes de pointe, constitue une fenêtre moléculaire sur le passé, nous permettant de voyager dans le temps. La recherche sur l'ADN ancien (ADNa) apporte des contributions passionnantes non seulement à la préhistoire, mais aussi à la médecine et à l'agriculture modernes.
QU'EST-CE QUE L'ADN ANCIEN ?L'ADN ancien est le nom que l'on donne aux fragments d'ADN dégradé, généralement longs de quelques centaines de paires de bases, obtenus à partir de vestiges archéologiques ou de fossiles. Isoler pour la première fois d'une momie par Higuchi et ses collègues en 1984, il est devenu un domaine de recherche majeur en biologie moléculaire au cours des 40 dernières années.
Aujourd’hui, la recherche sur l’ADN ancien, qui sert de pont entre la biologie, l’anthropologie et l’archéologie, est également appelée anthropologie moléculaire, un domaine scientifique interdisciplinaire.
L'évolution humaine, la mobilité des communautés humaines, les routes migratoires et les interactions culturelles et génétiques sont étudiées à partir d'ADN ancien. Nous pouvons accéder à l'ADN ancien en examinant les parties internes des os, des dents, des cheveux, des fragments de peau, des coquilles d'œufs, des exosquelettes d'insectes et des graines humains, prélevés dans le sous-sol de sites archéologiques et d'environnements tels que les marais et les grottes, grâce aux techniques les plus récentes de la biologie moléculaire. Les analyses effectuées sur l'ADN obtenu nous permettent de nous forger une opinion sur ces créatures.
Les études d’ADN sont également utilisées en médecine légale, dans les études sur les espèces disparues, pour déterminer les schémas de migration et pour déterminer les distances entre les communautés anciennes.
Les études sur l’ADN ancien qui ont pris de l’importance ces dernières années se concentrent sur des questions telles que la mobilité des communautés humaines sur Terre et sur la question de savoir si des échanges génétiques ont eu lieu entre des communautés ou des espèces étroitement apparentées qui existaient en même temps.
Alors, comment des millions d’années d’ADN sont-elles préservées ?L'ADN commence à se dégrader immédiatement après la mort. Cependant, les environnements froids, secs et dépourvus d'oxygène, comme les grottes, les marais ou les glaciers, ralentissent la dégradation de l'ADN et permettent sa conservation pendant des milliers d'années. L'ADN ancien est constitué de fragments d'ADN beaucoup plus petits et dégradés. La technologie PCR (réaction en chaîne par polymérase) est utilisée pour l'analyse de ces fragments. Le principal problème réside dans le risque de fusion de ces fragments d'ADN avec l'ADN bactérien de l'époque et de leur mélange avec l'ADN des chercheurs, ce qui entraîne une contamination. C'est pourquoi les recherches sont menées uniquement dans des laboratoires stériles dédiés à l'ADN ancien.
Des études ont également été menées pour prouver de manière définitive l'existence d'échanges génétiques entre Néandertaliens et humains modernes grâce à l'analyse d'ADN ancien. De plus, les communautés ayant adopté l'agriculture en Europe et les vagues migratoires en provenance d'Asie centrale ont été cartographiées génétiquement.
LES ESPÈCES ÉTEINTES PEUVENT-ELLES ÊTRE RÉINVENTÉES ?Grâce aux études réalisées, les applications de rétrocroisement, où l'accouplement sélectif est réalisé entre des parents proches d'une espèce éteinte comme le mammouth, qui présente les caractéristiques d'une espèce proche de l'actuelle, le transfert nucléaire cellulaire basé sur le clonage, où l'ADN génomique prélevé sur des cellules préservées est transféré aux œufs d'espèces apparentées actuelles, et la technologie CRISPR, qui est une méthode révolutionnaire de génie génétique qui permet de réorganiser les gènes, et les techniques qui rendent l'ADN des espèces modernes semblable aux génomes des espèces éteintes, ont ramené le concept de « dé-extinction », ou de renaissance, à l'ordre du jour dans le monde scientifique.
Un domaine d'étude qui a particulièrement retenu l'attention dans les années 1990 était l'étude de l'ADNa obtenu à partir de fossiles conservés dans l'ambre et de restes fossiles de dinosaures. On supposait que l'ambre préservait également l'information génétique grâce à sa grande capacité à préserver les organismes qu'il contenait. Ces études ont permis d'obtenir de l'ADNa à partir d'une feuille d'ambre vieille d'environ 20 millions d'années, d'un fossile d'abeille vieux d'environ 40 millions d'années et d'ossements de dinosaures vieux de 80 millions d'années. Le point culminant de ces études fut l'annonce, en 2024, par une société de biotechnologie américaine, Colossal Biosciences, de la recréation en laboratoire du Grand Loup, le loup terrible, disparu il y a 12 000 ans. Cependant, cette déclaration a suscité l'enthousiasme des milieux scientifiques et diverses discussions.
Le loup géant (Aenocyon dirus) est un loup éteint, de grande taille et adapté au froid, qui vivait en Amérique du Nord au Pléistocène, il y a 2,6 millions d'années. Colossal Biosciences a analysé des échantillons d'ADN fragmentés provenant de restes congelés de loup géant. Cependant, l'ADN obtenu était corrompu et incomplet, ce qui le rendait impropre au clonage ou à la création directe d'êtres vivants. Pour ce faire, les chercheurs ont utilisé l'ADN actuel du loup gris et ont procédé à 20 modifications génétiques dans 14 régions d'ADN, réorganisant les gènes codant pour des caractéristiques physiques telles que la structure de la fourrure et le développement musculaire, similaires à celles du loup géant. En réalité, les animaux ainsi obtenus étaient des loups gris, ne ressemblant au loup géant qu'en apparence. Autrement dit, aucun individu n'a encore été créé à partir de l'ADN ancien dans son intégralité.
Pour « ressusciter » une espèce disparue d'un point de vue scientifique, il faut disposer d'un ADN ancien complet et fonctionnel, d'une cellule mère porteuse appropriée, issue de l'espèce la plus proche de cette espèce, et d'un environnement utérin. De plus, l'individu ainsi obtenu doit posséder toutes les caractéristiques génétiques de sa lignée.
Néanmoins, avec ce projet, nous avons été témoins avec enthousiasme des progrès et du grand potentiel de la science génétique, où le dernier point du génie génétique peut être atteint en utilisant d'anciens fragments d'ADN obtenus à partir d'espèces éteintes et en transférant certaines caractéristiques de cette espèce, comme leur apparence extérieure, à un nouvel être vivant.
ENFIN…Aujourd’hui, la recherche sur l’ADN ancien est devenue un outil scientifique multidisciplinaire qui guide non seulement l’histoire humaine, mais aussi des domaines tels que la médecine, l’agriculture, la science du climat et la microbiologie.
Grâce aux données génomiques actuellement obtenues auprès d'individus remontant à des milliers d'années, le suivi des traces génétiques d'anciens agents pathogènes tels que la peste et la tuberculose peut s'avérer un outil précieux pour nous préparer à d'éventuelles nouvelles pandémies. De même, la modélisation des effets des changements environnementaux et climatiques millénaires sur les êtres vivants à l'aide de données génomiques anciennes peut contribuer à la préservation de la biodiversité. Enfin, l'établissement de liens génétiques entre des sociétés ayant connu l'esclavage et des individus actuels devrait jouer un rôle crucial pour renforcer l'appartenance et la mémoire sociale dans un contexte historique.
L'ADN ancien restera l'une des preuves biologiques les plus importantes, façonnant non seulement les secrets du passé, mais aussi l'avenir scientifique de toute l'histoire de l'humanité. Restons connectés à la science !
BirGün