Le génome le plus ancien jamais séquencé est celui de l'ADN d'un cheval vieux de 700 000 ans

L’ADN permet d’éclaircir le passé et de nous révéler des choses que les fossiles ne montrent pas. Mais jusqu’à quand peut-on remonter ?

Certaines des plus vieilles séquences ADN qui sont parvenues étaient celles de fossiles de mammouth et d’ours polaires âgés respectivement de 50 000 et 100 000 ans. Cependant, une nouvelle étude publiée en ligne par la revue Nature nous donne les dernières informations sur la quête de séquences ADN encore plus anciennes. Des échantillons tirés d’un os de la jambe d’un cheval âgé de plus 700 000 ans a permis de décrypter le plus ancien génome entier connu à ce jour.

« Nous savions qu’il était possible de séquencer des génomes vieux de 70 000 à 80 000 ans », a déclaré Ludovic Orlando, généticien évolutionniste au Museum d’histoire naturelle du Danemark à l’université de Copenhague. « On s’est dit : et si on tentait de remonter encore plus loin dans le passé ? »

Le génome du cheval du Pléistocène qu’Orlando et ses collègues ont reconstitué a permis de déterminer que l’ancêtre de la lignée Equus (groupe qui a donné naissance à nos chevaux, zèbres et ânes modernes) est apparu il y a 4 à 4,5 millions d’années, soit 2 millions d’années plus tôt que ce que l’on croyait jusque-là. 

Cet ancien génome de cheval a également permis à l’équipe de déterminer le rapport évolutif entre les chevaux domestiques modernes et l’espèce menacée du cheval de Przewalski. Natif des steppes mongoles, ce dernier est la dernière race de chevaux sauvages encore vivante.

La conclusion donnée par l’équipe est que le cheval de Przewalski appartient à la même lignée que celle des chevaux domestiques. Les deux groupes se sont différenciés il y a environ 50 000 ans.

Autrefois considéré comme éteint à l’état sauvage, le cheval de Przewalski a été réintroduit dans la nature à partir d’une population captive d’une douzaine d’individus seulement. Ce nombre d’individus peut faire douter de la diversité génétique de l’espèce, mais l’étude montre que le cheval de Przewalski possède en fait une plus grande diversité génétique que certaines races domestiques telles que le cheval arabe et l’islandais.

« Nous pensons qu’il y a suffisamment de diversité génétique chez le cheval de Przewalski pour que les efforts de conservation soient viables », a affirmé Orlando.

CHAMBRE FROIDE

Extraire un ancien génome d’un échantillon mort depuis des milliers d’années représente un dur labeur, et il y a des limites.

Les études sur la demi-vie de l’ADN suggèrent que même dans des circonstances idéales, les séquences ADN remontant à plus de 1,5 million d’années sont trop courtes pour être lisibles. Il est donc très improbable que l’on puisse récupérer de l’ADN de dinosaures, ces derniers ayant disparus il y a 65 millions d’années à l’exception de la lignée de nos oiseaux modernes.

Mais l’environnement de conservation d’un échantillon ancien peut influencer la durée avant qu’un ADN ne soit trop décomposé pour être récupérable.

« Le froid, c’est bien », a expliqué Orlando. Congelé, c’est encore mieux, car il n’y a pas d’eau liquide pour dégrader les molécules d’ADN.

L’os de jambe de cheval analysé par l’équipe, long de 15 centimètres, provenait du territoire Yukon dans l’ouest du Canada. Il a été conservé par le permafrost comme dans une sorte de chambre froide pendant environ 735 000 ans avant d’être déterré par des scientifiques en 2003.

Pour déterminer s’il pouvait encore y avoir quelques molécules biologiques, Orlando et ses collègues ont commencé par vérifier la présence d’acides aminés dans le collagène, une protéine de l’os.

Après avoir identifié et décodé ces protéines, les chercheurs ont donc essayé d'en extraire l’ADN.

Comme c’est souvent le cas avec les fossiles anciens, la plupart des ADN retrouvés provenaient des bactéries qui ont peuplé l’os après la mort du cheval. En utilisant l’ADN de chevaux modernes comme référence, l’équipe a pu identifier un ADN « endogène » qui appartenait au cheval lui-même.

« Nous avons séquencé 12 milliards de molécules d’ADN, dont 40 millions [étaient] originaires du cheval », a expliqué Orlando. « Il y avait une larme d’ADN de cheval dans un océan d’ADN microbiens. »

UN NOUVEAU MONDE

Le fait d’avoir récupéré un génome d’un ordre de grandeur beaucoup plus ancien que tous les autres auparavant séquencés ouvre une grande fenêtre de nouveaux objectifs d’étude des fossiles au niveau génétique, et peut-être même des anciennes espèces humaines qui auraient vécu dans des environnements froids.

« Dites-moi quels sont vos animaux du Pléistocène préférés ? », a écrit dans un email Hendrik Poinar, généticien évolutionniste à l’université McMaster dans l’Ontario au Canada.

Poinar, qui n’a pas participé à la présente étude, aimerait qu’elle soit appliquée à l’étude de l’évolution de l’éléphant. « On pourrait aborder la question de l’origine des poils et de la plasticité, et la façon dont ils se sont adaptés à des environnements très différents. »

La réussite du séquençage d’un génome complet vieux de 700 000 ans ne l’a pas surpris. Cela prend juste du temps et de l’argent, a-t-il commenté.

Il fait également remarquer que le séquençage de génomes anciens dépend plus de l’environnement de conservation que de l’âge du spécimen. « Je suis sûr qu’on le fera bientôt sur des génomes encore plus anciens. »