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PACEA — De la Préhistoire à l’Actuel : Culture, Environnement et Anthropologie. UMR 5199, Université de Bordeaux, CNRS.


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Communiqué de presse "Les chercheurs dressent un portrait génétique de l’Europe durant la dernière glaciation"

par Isabelle Esqurial - publié le

Les chercheurs dressent un portrait génétique de l’Europe durant la dernière glaciation

par Stéphanie Dutchen

Il y a environ 45.000 ans, au milieu de la dernière glaciation, les humains anatomiquement modernes commencent à arriver dans ce que nous appelons aujourd’hui l’Europe. Ils y sont restés même quand les températures ont chuté et que la calotte glaciaire a atteint son expansion maximale il y a entre 25.000 et 19.000 ans.

Les archéologues ont mis au jour des vestiges de ces cultures de chasseurs-cueilleurs : outils en os et en pierre, peintures rupestres et autres artefacts. Ces découvertes ne peuvent cependant pas mesurer comment ces différentes populations étaient liées les unes aux autres et aux humains actuels.

En analysant les données de l’ensemble du génome de 51 êtres humains ayant vécu entre 45.000 et 7.000 ans, une équipe de recherche internationale a fourni le premier portrait de l’histoire génétique de l’Homme moderne en Europe avant l’introduction de l’agriculture.

Les résultats de l’équipe, publiés le 2 mai dans la revue scientifique Nature, révèlent la disparition et la réapparition d’un groupe qui fait partie des ancêtres des Européens actuels, décrivent quand et comment les Européens ont acquis l’ADN de personnes venant du Proche-Orient et démontre que l’ADN Néandertalien au sein des génomes humains modernes a diminué au cours des millénaires, probablement parce que cet ADN était désavantageux.

"Cette étude multiplie par dix le nombre de chasseurs-cueilleurs de la période glaciaire pour lesquels il existe l’ADN ancien, et permet ainsi de suivre les changements génétiques au fil du temps", déclare David Reich, professeur de génétique à la Harvard Medical School (USA) et co-auteur senior principal de l’article.

"Avant ce travail, nous avions une vue statique des 30.000 premières années de l’histoire de l’Homme moderne en Europe. Maintenant, nous pouvons commencer à voir comment les gens se sont déplacés et mélangés les uns aux autres durant cette période" déclare Svante Pääbo, directeur à l’Institut Max Planck de Leipzig (Allemagne) pour l’anthropologie évolutionnaire et co-auteur senior principal.

"Les archéologues ont recueilli une quantité énorme d’informations sur les changements culturels en Europe pendant la dernière glaciation », dit Johannes Krause, professeur d’archéologie et paléogénétique à l’Université de Tübingen, directeur à l’Institut Max Planck de Jena (Allemagne) pour la science de l’histoire de l’Homme et co-auteur senior principal. « Cette étude relie notre connaissance des cultures matérielles, y compris celles qui ont produit des figurines élaborées et les premiers instruments de musique, aux identités biologiques de leur auteurs."

Soutirer les secrets des os fossiles

"Ces os sont très, très vieux", dit Qiaomei Fu, première auteur de l’article et membre du corps professoral du Laboratoire de l’évolution des vertébrés et de l’origine de l’Homme à l’Académie des sciences chinoise de Beijing. « Ce fut un immense privilège de travailler sur ces fossiles, mais leur ancienneté fait qu’il est extrêmement difficile d’en extraire une information génétique de haute qualité."

Fu, qui a commencé à travailler sur le projet en tant qu’étudiante dans le laboratoire de S. Pääbo et poursuivi comme chercheuse postdoc dans le laboratoire de D. Reich, a dû composer non seulement avec le fait que l’ADN s’était dégradé au fil du temps mais qu’il était probablement contaminé par du matériel génétique microbien et par celui des Hommes actuels. Elle a "testé, testé et retesté" les os fossiles, a appliqué les meilleures techniques d’enrichissement et de décontamination disponibles et écarté tous les échantillons sauf ceux qui présentaient la meilleure qualité. Pendant ce temps, le laboratoire de Krause avait également produit des données sur un nombre égal d’échantillons de la même période. Les deux groupes ont alors décidé de joindre leurs données.

Les chercheurs se sont retrouvés ainsi avec 38 nouveaux génomes. Ils ont ajouté 13 génomes déjà publiés, y compris celui d’un d’un homme de 40.000 ans possédant un ancêtre Néandertalien dans son arbre généalogique à quelques générations. Ils ont ensuite comparé les génomes entre eux.

Déclin de l’ADN Néandertalien

Alors que les Hommes actuels d’origine non-africaine possèdent environ 2 pourcents d’ADN néandertalien, les échantillons les plus anciens de cette étude en contiennent entre 3 et 6 pourcents.

"Avant, il y avait des indices anecdotiques d’un déclin. Maintenant, il est clair que ce que nous voyons n’est pas le résultat d’un échantillon anormal », dit D. Reich, qui est membre associé principal de l’Institut Broad de Harvard et du MIT et chercheur au Howard Hughes Medical Institute.

Cette étude a démontré que les Européens qui ont vécu entre 37.000 et 14.000 ans faisaient partie d’une population fondatrice unique et qu’elle ne s’est pas croisée de manière significative avec d’autres populations. La diminution de l’ADN Néandertalien ne peut être expliquée par le mélange de populations. Les auteurs pensent que c’est la sélection naturelle qui a causé cette élimination du matériel génétique néandertalien. Une autre observation renforce cette hypothèse : les chercheurs ont constaté que l’ADN Néandertalien est plus lié à certains gènes que dans d’autres parties du génome.

"La population néandertalienne, à cause de son petit effectif, peut avoir accumulé de nombreuses mutations légèrement défavorables », déclare Pääbo. Il a fallu plusieurs dizaines de milliers d’annés pour les éliminer de la population humaine moderne et le processus est toujours en cours".

Une population qui disparaît

Les chercheurs ont trié les 51 individus en sous-groupes basés uniquement sur leur information génétique et ont ensuite été en mesure de voir si et comment ces groupes correspondent aux cultures archéologiques connues. Les analyses ont fourni deux "grands chocs", déclare D. Reich. L’étude a révélé, au sein de la population fondatrice, deux branches connues pour avoir contribué à l’ADN des Européens actuels. A la surprise des chercheurs, la première branche semblait disparaître et remplacée par la deuxième branche pendant près de 15.000 ans sur la majeure partie de l’Europe. Des fossiles de cette première branche ont toutefois été retrouvés dans le sud-ouest de l’Europe à la fin de la période glaciaire. Cette première population a ensuite recolonisé le continent à partir du sud-ouest quand la calotte glaciaire a reculé.

Des liens avec le Proche-orient

La deuxième grande surprise est venue quand les chercheurs ont trouvé un autre renouvellement de la population auparavant inconnu. L’étude montre qu’il y a environ 14.000 ans, les fossiles européens commencent à montrer une relation génétique avec les populations actuelles du Proche-Orient.

"Normalement, quand on pense aux connexions génétiques entre ces parties du monde, nous pensons à l’introduction de l’agriculture il y a environ 8.500 ans quand les agriculteurs du Proche-Orient sont arrivés en Europe et ont remplacé les chasseurs-cueilleurs", déclare J. Krause. "Mais ceci est un événement majeur qui a eu lieu 6000 ans plus tôt."

Que représente ce changement génétique majeur ? Il est survenu au cours de la première vague de réchauffement après que le la calotte glaciaire ait débuté sa retraite. Les auteurs pensent que le réchauffement du climat a favorisé des migrations de populations du Proche-Orient vers l’Europe. Une autre hypothèse est qu’une population du sud-ouest comme le Levant, la Turquie ou la Grèce ait migré vers l’Europe et le Proche-Orient, ce qui explique la parenté entre les génomes des deux populations.

Enfin, les chercheurs ont découvert qu’un sous-ensemble de chasseurs-cueilleurs européens a acquis il y a moins de 14.000 ans de l’ADN d’origine est-asiatique ce qui suggère un flux supplémentaire de personnes de l’Extrême-Orient vers Europe.

"Nous voyons que les populations européennes fondatrices ont persisté durant le maximum glaciaire entre 25.000 à 14.000 ans, mais on observe ensuite une réorganisation lors de la recolonisation à partir des zones refuges, au climat plus favorable, situées dans le sud-ouest et le sud-est de l’Europe transformant ainsi le paysage humain en Europe", déclare Pääbo. « Il est incroyable de voir comment l’ADN ancien commence maintenant à nous fournir un compte rendu détaillé de la première histoire des Européens actuels."

Le financement principal de cette recherche a été fourni par la Société Max Planck, Fondation Krekeler, allemand Research Foundation / DFG (subvention KR 4015 / 1-1), la Fondation Baden Württemberg, National Science Foundation (subvention Hominid de BCS-1032255), le National Institutes of Health (subvention GM100233) et le Howard Hughes Medical Institute.

Citations :

"C’est un grand privilège de pouvoir travailler sur ces échantillons ; c’est comme un historien de l’art qui reçoit l’accès complet aux trésors du Louvre. »- David Reich

« Il est incroyable de voir comment l’ADN ancien commence maintenant à nous livrer un compte rendu détaillé de la première histoire des Européens actuels." - Svante Pääbo

"Il est incroyable de découvrir des événements à grande échelle au sein des sociétés préhistoriques qui nous étaient pour la plupart inconnue. » - Johannes Krause

Référence :

Fu Q., Posth C., Hajdinjak M. et al. (2016) - The genetic history of Ice Age Europe. Nature, 2016, 16 p. (doi:10.1038/nature17993).

Voir en ligne : Liens Podcast : Digging into Ancient DNA