ADN fossile

Le terme ADN fossile fait référence à l'ADN provenant d'un échantillon très ancien, comme les fossiles. L'étude de l'ADN fossile est utilisée en paléogénétique et en génétique des populations. En 2016, les restes d'ADN humains les plus anciens qui ont pu être récupérés et analysés appartiennent aux prénéandertaliens de la Sima de los Huesos, un aven de la sierra d'Atapuerca en Espagne^[1],[2], et sont âgés de 430 000 ans^[3]. L'ADN d'un fossile d'un cheval de 700 000 ans a également pu être analysé^[4]. Bien que dans les années 1990, certains scientifiques aient pu croire avoir réussi à construire des séquences d'ADN d'échantillons vieux de plusieurs millions d'années (notamment celui d'un coléoptère^[5], voire, en 1994, celui d'un dinosaure^[6], qui se révéla en fait être de l'ADN humain^[7]) grâce à la technique PCR, on s'accorde aujourd'hui à dire qu'ils avaient en fait été contaminés par l'intervention humaine, et que l'ADN ne parvient pas à résister à une telle échelle de temps ^[8],[9].

ADN réticulé extrait du foie d'un prêtre égyptien ayant vécu il y a 4 000 ans, du nom de Nekht-Ankh.

De la technique PCR au next generation sequencing (NGS) et portée des découvertes

La possibilité d'extraire les restes d'ADN de cellules issues fossiles, et de les amplifier par PCR (Réaction en chaîne par polymérase) afin d'obtenir une séquence d'ADN suffisamment grande, est récente. Dès la fin des années 1980, cette technique a été utilisée: les premiers restes d'ADN, respectivement de quagga^[10] (une sorte de zèbre éteint au XIX^e siècle) et d'une momie égyptienne^[11], ont été analysés en 1984^[5]. Cependant, on s'est rendu compte que l'utilisation de l'analyse PCR posait des problèmes de contamination, l'ADN fossile étant très souvent contaminé par l'intervention humaine^[12]. Des annonces spectaculaires, et attirant de façon substantielle l'attention du public (notamment après la parution de Jurassic Park), faites au cours des années 1990, ont ainsi été rétractées par la suite^[12].

Désormais, plutôt que la PCR, on utilise des techniques dites de next generation sequencing (NGS), lesquelles permettent d'extraire de courtes séquences d'ADN, moins susceptibles de contamination^[12]. Émergeant vers 2010^[13], cette technique a été utilisée sur des fossiles de Néandertal et de mammouth. Elles ont permis notamment de mettre en évidence une petite portion d'ADN commun entre homo sapiens et Néandertal, accréditant la thèse d'existence de relations sexuelles entre ces deux espèces (ce qui fut d'abord montré par l'équipe de Svante Pääbo, de l'Institut Max-Planck d'anthropologie évolutionniste, avant d'être confirmé par d'autres études)^[13]. En 2010, toujours grâce à cette technique, l'équipe de Pääbo identifia une nouvelle espèce, l'Homme de Denisova, déclarant qu'elle s'était mêlée à Homo sapiens^[13].

Quelques années après, il y eut aussi une multitude de tels exemples chez les plantes^[14] et même bactéries^[15]. Ainsi, Golenberg et son équipe ont obtenu une séquence partielle d'ADN de chloroplaste appartenant à un fossile de Magnolia^[16]. Selon le Web of Science, le nombre d'articles ayant « ADN fossile » dans leur titre est ainsi passé de 30 en 1995 à 275 en 2014^[12]. Quatorze articles en particulier, datant en moyenne de 2013 et portant sur des fossiles humains, sont cités de façon récurrente^[12].

Cependant, la controverse sur la fiabilité des procédures utilisées a persisté^[17]. L'ADN fossile permettrait d'établir des relations phylogenétiques entre divers taxons, et en outre de faciliter une vision globale des diverses branches évolutives. De plus, il facilite l'estimation du taux de mutation existant entre taxons liés^[16],[18]. Ainsi en mars 2016 les équipes de Svante Pääbo ont pu proposer une hypothèse de reconstruction de l'arbre phylogénétique probable entre les lignées humaines récentes dont l'ADN est déjà connu : homme de Néandertal, l'homme de Denisova et l'homme moderne^[1],[2].

Hypothèse de reconstruction des différentes lignées humaines récentes proposée en 2016 d'après l'ADN retrouvé à la Sima de los Huesos^[1],[2].

Méthodes

Les méthodes proposés sont :

Insectes dans de l'ambre

• Extraction d'ambre : cette suggestion, selon un principe non viable et fictif, a été nourrie dans la fantaisie populaire à travers le roman de fiction (et a posteriori film) Jurassic Park. Dans ce livre, il a été suggéré que des insectes suceurs (tels que le moustique) piégés dans de l'ambre pouvaient parfaitement préserver l'ADN d'autres animaux, comme des dinosaures. Actuellement, en dépit d'affirmations antérieures^[19], la possibilité d'extraire l'ADN d'insectes conservés dans de l'ambre est sujet à débat^[20],[21].
• Extraction d'os partiellement cristallisés : il fut noté que certains os fossilisés présentent parfois des structures contenant des agrégats cristallins. Des scientifiques ont démontré que l'ADN contenu dans ces agrégats de cristaux se maintenait dans un relativement bon état et dont un traitement à l'hypochlorite de sodium (NaClO) a permis à ces chercheurs d'obtenir des fragments d'ADN plus grands et mieux préservés^[22].

Rubriques connexes

• extraction d'ADN
• Génome
• Paléovirologie
• Paléogénomique
• Paléogénétique
• Phylogénétique moléculaire