Le génome de l'homme de Néandertal publié dans Science
Publié par Michel le 08/05/2010 à 00:00
Source: Science, AAAS & EurekAlert
Illustration: Science, AAAS
La séquence révèle les différences génétiques entre les hommes de Neandertal et les hommes modernes et suggère des croisements entre eux. Une équipe internationale de chercheurs a séquencé le génome de l'homme de Néandertal à partir de trois petits fragments d'os en poudre (La poudre est un état fractionné de la matière. Il s'agit d'un solide présent sous forme de petits morceaux, en général de...) trouvés dans une grotte en Croatie. Leurs résultats paraissent dans le numéro du 7 mai de la revue Science, publiée par l'AAAS, société scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) à but non lucratif.

Les chercheurs, menés par Svante Pääbo de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) Max Planck d'anthropologie évolutionniste à Leipzig en Allemagne, ont comparé le génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome est porté par des...) de Néandertal avec celui de cinq humains actuels de différentes parties du monde (Le mot monde peut désigner :). Il en ressort que divers gènes sont uniques à l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme...), dont une poignée qui se sont rapidement disséminés dans notre espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un concept flou dont il existe...) après la séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque chose ou son résultat. Plus particulièrement il est employé dans plusieurs domaines :) d'avec l'homme de Néandertal (Un homme de Néandertal ou Néandertalien est un représentant fossile du genre Homo qui a vécu en Europe et en Asie occidentale au Paléolithique moyen, entre environ 250 000 et 28 000 ans avant le...) à partir d'un ancêtre commun (En phylogénie, un ancêtre commun à plusieurs espèces est l'individu le plus proche dans le temps dont descendent toutes les...). Ces découvertes réduisent ainsi la liste des régions et des gènes qui peuvent être déterminants pour faire notre identité humaine.


Échantillons sur lesquels l'ADN a été prélevé et sites de fouilles.
(A) Les trois os de Vindija dont l'ADN de Neandertal a été séquencé.
(B) Carte montrant les quatre emplacements archéologiques et leurs dates approximatives.

Les scientifiques ont aussi trouvé que les hommes modernes et de Néandertal se sont probablement croisés entre eux, dans une faible mesure, probablement lorsqu'ils se sont rencontrés dans le Moyen-Orient.

"Nous nous posons tellement de questions à propos de l'homme de Néandertal, dont la moindre n'est pas dans quelle mesure nous ressemblait-il ? Son génome promet d'être une source importante d'informations sur les événements qui ont conduit au cours de l'évolution aux hommes modernes et de Néandertal commente Andrew Sugden, rédacteur adjoint et pour la rubrique internationale."

L'homme de Neandertal est notre plus proche parent du point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) évolutif. Il est apparu il y a environ 400 000 ans, a peuplé l'Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent eurasiatique, voire comme une des...) jusqu'à l'ouest (L’ouest est un point cardinal, opposé à l'est. C'est la direction vers laquelle se couche le Soleil à l'équinoxe, le couchant (ou ponant).) de l'Asie (L'Asie est un des cinq continents ou une partie des supercontinents Eurasie ou Afro-Eurasie de la Terre. Il est le plus grand continent (8,6 % de la surface totale terrestre ou...), puis disparu il y a 30 000 ans environ.

La première ébauche de séquence du génome néandertalien rapportée dans Science représente environ 60 pour cent de l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme l'énonçait...). Le matériel génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) séquencé provient de trois os issus de trois néandertaliens.

Le séquençage (En biochimie, le séquençage consiste à déterminer l'ordre linéaire des composants d'une macromolécule (les acides aminés d'une...) a comporté de multiples étapes liées aux problèmes posés par l'utilisation d'un ADN ancien. Les chercheurs ont retiré aussi peu de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide,...) que possible des os et se sont servis d'une fine roulette de dentiste pour ne pas endommager les fossiles. Puis ils ont effectué leurs recherches en chambre stérile pour éviter toute contamination de leur échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans...) par de l'ADN issu d'humains actuels ou d'autres organismes. Ils ont aussi enlevé les quantités nettement plus abondantes d'ADN de microbes qui avaient colonisé les os depuis la mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si on a pu parler de la mort dans un sens cosmique plus général, incluant par exemple la mort des étoiles)....) des individus.

Les hommes modernes et de Néandertal sont si proches qu'une comparaison de leurs génomes doit tenir compte du fait que le génome d'un homme moderne en particulier peut s'avérer plus similaire à celui d'un individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).) néandertalien qu'à un autre homme moderne.

Ce que nous savons des variations génétiques entre les hommes vient pour l'instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être considéré comme une durée.) essentiellement de l'étude de populations européennes. Pour avoir un panel (Le panel est un groupe de personnes interrogées régulièrement sur leurs opinions ou leurs attitudes. Les personnes peuvent participer aux enquêtes par courrier, téléphone ou, de plus en plus...) plus large, Pääbo et ses collègues ont séquencé les génomes de cinq humains actuels du sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) de l'Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles, l’Afrique est un continent couvrant 6 % de la surface terrestre et 20,3 % de la surface des terres...), d'Afrique de l'Ouest, de Papouasie-Nouvelle Guinée, de Chine et de France puis les ont comparés avec le génome néandertalien.

Le génome néandertalien apparaît légèrement plus semblable à celui des non-Africains. Ce qui veut dire que pour tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) point du génome pris au hasard (Dans le langage ordinaire, le mot hasard est utilisé pour exprimer un manque efficient, sinon de causes, au moins d'une reconnaissance de cause à effet d'un événement.) là où les séquences modernes diffèrent, il y avait légèrement plus de chances que le génome néandertalien corresponde à celui d'un non-Africain plutôt que d'un Africain.

Bien que plusieurs explications soient possibles, la plus simple est que les premiers hommes modernes ont dû se croiser avec les néandertaliens au Moyen-Orient après leur départ d'Afrique et avant leur dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un milieu dispersif, c'est-à-dire dans lequel les...) dans l'Eurasie.

Les auteurs estiment qu'environ 1 à 4 pour cent du génome des hommes actuels pourraient provenir des néandertaliens. Les modèles de population ont indiqué que lorsqu'une population arrive dans une autre, même un faible taux de croisement peut largement se répercuter dans le génome de ses membres si cette population connaît ensuite une forte expansion. Le faible pourcentage (Un pourcentage est une façon d'exprimer une proportion ou une fraction dans un ensemble. Une expression comme « 45 % » (lue « 45 pour cent ») est en réalité la...) d'ADN néandertalien retrouvé dans le génome de l'homme moderne suggère ainsi que les croisements ont été assez limités.

La comparaison entre les deux génomes a aussi fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι Κορσέων) appelés plus communément Fourni, sont un archipel de petites...) beaucoup d'autres résultats qui pourraient finalement être plus importants que la découverte d'un apport néandertalien pour une meilleure compréhension de nous-mêmes.

"C'est super de penser que certains d'entre nous possèdent un peu d'ADN néandertalien, mais pour moi, la possibilité de chercher des traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous...) d'une sélection positive qui s'est produite peu après la séparation des deux espèces est probablement l'aspect le plus fascinant de ce projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...)" précise Pääbo.

Son équipe a conçu une méthode pour repérer les régions dans le génome des hommes modernes où de nouveaux gènes se sont propagés dans leur population depuis la divergence avec les Néandertaliens. Ces gènes ont probablement contribué d'une manière ou d'une autre à augmenter les chances de survie ou de reproduction des premiers hommes modernes.

Les chercheurs ont passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une...) au crible les génomes de cinq humains actuels du monde entier à la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) de régions qui présenteraient des variations de séquence fréquentes et pas chez l'homme de Néandertal. Ils ont découvert 212 de ces régions. Parmi les 20 régions qui paraissent avoir subi la sélection positive la plus forte se trouvent trois gènes qui, lorsqu'ils sont mutés, affectent les développements cognitif et mental. Ces gènes ont été impliqués dans la trisomie (La trisomie est un cas particulier d’aneuploïdie, une anomalie chromosomique. Normalement, les chromosomes vont par paires (23 paires chez l'être humain). Dans le cas...) 21, la schizophrénie (Le terme de schizophrénie regroupe de manière générique un ensemble d'affections psychiatriques présentant un noyau commun, mais dites différentes quant...) et l'autisme (Le terme autisme tend a désigner aujourd'hui un trouble affectant la personne dans trois domaines principaux:).

Dans les autres régions se trouvent aussi un gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la synthèse d'une chaîne de polypeptide ou d'un acide...) intervenant dans le métabolisme (Le métabolisme est l'ensemble des transformations moléculaires et énergétiques qui se déroulent de manière ininterrompue dans la cellule ou...) énergétique et un autre qui agit sur le développement du crâne (Le crâne est une structure osseuse ou cartilagineuse de la tête, caractéristique des crâniates (dont font partie les vertébrés). Le rôle principal du crâne est de...), de la clavicule (La clavicule, du latin clavicula signifiant petite clé, désigne en anatomie un os de la partie supérieure du thorax antérieur, placé entre la pointe supérieure du sternum et le dessus de...) et de la cage thoracique.

Les chercheurs ont aussi utilisé le génome néandertalien pour produire la première version d'un catalogue des caractéristiques génétiques présentes chez tous les hommes actuels mais pas chez ceux de Néandertal ou chez les grands singes. Ce catalogue présentera un intérêt pour les scientifiques qui étudient ce qui sépare l'homme des autres organismes.

Dans un article également publié dans ce numéro de Science, une autre équipe de recherche comprenant beaucoup des mêmes chercheurs et aussi dirigée par Pääbo décrit une nouvelle technique pour séquencer des régions spécifiques du génome néandertalien à partir de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) particulièrement dégradés. Utilisant une "capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la gravisphère de ce dernier. La capture de...) de séquence cible", les chercheurs se sont focalisés sur les régions codant pour des protéines existant dans le génome d'un autre homme de Néandertal en Espagne. Ils ont identifié 88 substitutions d'acides aminés qui se sont fixées chez l'homme actuel après sa divergence des Néandertaliens. D'autres travaux seront nécessaires pour déterminer dans quelle mesure ces changements ont pu affecter la biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle des êtres...) humaine.

Une présentation en ligne du génome néandertalien avec des entretiens en vidéo (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou non de son, sur un support adapté à l'électronique et non de type...), des explications et des images sont disponibles sur http://www.sciencemag.org .
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