Résumé Bref
Ce texte présente la paléogénétique, une discipline en plein essor qui étudie l'ADN ancien pour reconstituer l'histoire des populations passées. Il aborde les enjeux, les difficultés et les limites de cette science, tout en soulignant son potentiel pour éclairer les relations de parenté, les migrations et l'évolution des populations humaines.
- La paléogénétique se base sur l'analyse de l'ADN extrait de restes biologiques anciens, tels que les squelettes.
- L'ADN ancien est souvent dégradé, fragmenté et contaminé, ce qui pose des défis méthodologiques importants.
- Malgré ces difficultés, la paléogénétique permet de reconstituer le sexe, l'apparence et les relations de parenté des individus anciens, ainsi que de retracer les migrations et les métissages des populations.
Introduction
Céline Bon, paléo généticienne et anthropologue, présente un exposé sur la paléogénétique, une discipline en plein développement qui suscite de nombreux débats et se retrouve fréquemment dans les articles de vulgarisation scientifique. Elle explique qu'il est impossible de faire un panorama complet des données accumulées ces dernières années, mais qu'elle souhaite plutôt développer la méthode, comprendre ce qu'est la paléogénétique, ses limites et ses difficultés.
Bases de la Paléogénétique
La paléogénétique se base sur des restes biologiques, principalement des squelettes retrouvés sur des sites archéologiques. Ces squelettes fournissent des informations biologiques sur les individus, telles que leur âge au décès, leur état de santé et leur sexe biologique. Ces données sont ensuite mises en regard avec les données culturelles associées aux restes. Depuis quelques dizaines d'années, de plus en plus de sciences s'intéressent aux données microscopiques, moléculaires et atomiques présentes dans ces échantillons. La datation au carbone 14 a permis de préciser les datations archéologiques. L'analyse des isotopes permet de retracer l'alimentation et l'origine géographique des individus. L'ADN apporte des informations sur l'origine populationnelle, les relations de parenté, le sexe biologique et les caractéristiques phénotypiques.
L'ADN : Support de l'Information Génétique
L'ADN est une information transmise de génération en génération, expliquant l'hérédité et les caractères. Cette molécule, en forme de double hélice, est constituée de quatre bases (A, T, C, G) dont l'ordre détermine une séquence. Cette séquence est transmise de génération en génération et porte l'information génétique. L'ADN contient des gènes, qui codent pour des protéines responsables des traits phénotypiques. Les variants dans ces gènes expliquent les différences entre les individus. L'ADN est également intéressant car il est transmis de génération en génération avec de légères modifications, permettant de retracer les ancêtres communs des individus.
Structure et Transmission de l'ADN
L'ADN est organisé en chromosomes, dont 23 paires chez l'humain. Chaque paire est constituée d'un chromosome hérité du père et d'un chromosome hérité de la mère. Les chromosomes sexuels (X et Y) déterminent le sexe biologique de l'individu. Le chromosome Y est transmis uniquement par le père, tandis que le chromosome X est transmis de manière biparentale. Le génome mitochondrial, plus petit, est transmis uniquement par la mère. En exploitant ces différentes sources d'information, il est possible de retracer les relations de parenté et les événements démographiques.
La Notion de Population en Génétique
En génétique, une population est un ensemble d'individus qui ont tendance à se reproduire entre eux. L'étude génétique des populations permet d'obtenir des informations sur les individus qui la composent et l'histoire de leurs ancêtres. En génétique moderne, on étudie les individus dont les quatre grands-parents appartiennent à la même population et qui ne sont pas apparentés. En paléogénétique, cette approche est plus difficile en raison de la non-représentativité des populations inhumées, des problèmes de conservation de l'ADN et du manque d'informations sur l'apparentement et l'origine des individus. De plus, les individus étudiés peuvent appartenir à des générations différentes et ne pas avoir eu la possibilité de se croiser. La définition de la population est souvent basée sur des critères archéologiques et culturels, qui ne correspondent pas toujours à la réalité biologique. La définition d'une population peut varier en fonction de l'échelle géographique, linguistique, culturelle ou religieuse.
Extraction et Dégradation de l'ADN Ancien
L'un des principaux défis de la paléogénétique est la dégradation de l'ADN au cours du temps. La putréfaction entraîne la disparition des tissus riches en ADN, ne laissant que les ossements. La quantité d'ADN diminue avec le temps, et sa préservation est d'autant plus faible que le climat est chaud et humide. Les fragments d'ADN se réduisent en taille et leur séquence change en raison de mutations. De plus, l'ADN ancien est souvent contaminé par de l'ADN environnemental (bactéries, champignons) et de l'ADN humain contemporain. Pour éviter ces problèmes, les analyses paléogénétiques sont réalisées dans des laboratoires spécifiques, avec des mesures de protection strictes pour éviter la contamination.
Méthodes de Laboratoire et Analyse des Données
L'extraction de l'ADN ancien se fait à partir d'une petite quantité de poudre d'os. La matrice osseuse est détruite et l'ADN est purifié et concentré. L'ADN est ensuite préparé pour le séquençage, qui permet de déterminer l'ordre des paires de bases. Les séquences obtenues sont alignées sur un génome de référence pour identifier les régions d'intérêt. L'analyse des données permet de déterminer le sexe biologique des individus en fonction du nombre de fragments d'ADN correspondant aux chromosomes X et Y.
Détermination des Relations de Parenté
L'analyse de l'ADN permet de déterminer les relations de parenté biologique entre les individus. Les enfants héritent de la moitié du patrimoine génétique de leur père et de la moitié de leur mère. En comparant l'ADN de différents individus, il est possible d'estimer leur degré de parenté. Cette approche a été utilisée pour étudier un couple d'adolescents retrouvés enlacés dans une sépulture du néolithique, et a permis de déterminer qu'il s'agissait de deux frères. La paléogénétique permet ainsi de comparer la parenté biologique et la parenté sociale, mais elle est limitée aux relations de parenté proches (deuxième ou troisième degré).
Génétique des Populations et Analyse des Composantes Principales
La comparaison des génomes anciens avec les génomes disponibles dans les bases de données permet de retracer l'histoire des populations et leur origine. L'analyse en composantes principales (ACP) est une méthode descriptive qui permet de représenter les individus sur une figure en fonction de leurs différences génétiques. Cette approche a été utilisée pour étudier les individus du site de Manage Tepe et a révélé qu'ils étaient intermédiaires entre les chasseurs-cueilleurs du sud Caucase et les premières populations d'agriculteurs d'Anatolie. Ces analyses permettent de quantifier l'importance des migrations et des métissages dans l'histoire des populations.
Reconstitution du Phénotype et Adaptation
L'ADN contient des gènes qui codent pour des traits phénotypiques, ce qui permet de reconstituer l'apparence des individus anciens. Cependant, le lien entre l'ADN et l'apparence est complexe et dépend également de l'environnement. En Europe, les populations actuelles sont issues d'un métissage entre trois populations aux phénotypes différents : les chasseurs-cueilleurs mésolithiques, les premiers agriculteurs néolithiques et les populations des steppes antiques. La paléogénétique permet également d'étudier l'évolution du fonctionnement des organismes en réponse à des changements culturels et de mode de vie, comme l'adaptation à la digestion du lait à l'âge adulte.
Conclusion
La paléogénétique est une discipline jeune et en plein développement, qui permet de reconstituer les caractères phénotypiques, les origines et les événements démographiques des populations anciennes. Elle se situe à l'intersection des disciplines historiques, archéologiques et biologiques. De nombreuses pistes de développement sont en cours, notamment pour améliorer la précision de la comparaison des populations, comprendre l'évolution des structures sociales et déterminer l'âge au décès des individus.
