L’Homme de Néandertal et celui de Denisova se sont reproduits il y a des milliers d’années

La paléogénéticienne Viviane Slon n’en croyait pas ses yeux lorsque les résultats sont tombés. Elle se souvient s’être demandé sur le moment : « Qu’est-ce qui est allé de travers ? ». Elle a immédiatement regardé l’analyse. Avait-elle fait une erreur ? Se pouvait-il que l’échantillon ait été contaminé ?

Selon les données qu’elle avait en mains, le fragment d’os âgé d’environ 90 000 ans qu’elle avait analysé provenait d’une adolescente, dont le père était un homme de Denisova et la mère une femme de Néandertal. Les chercheurs soupçonnaient depuis longtemps que ces deux groupes d’hominidés cousins s’étaient accouplés : l’ADN des Hommes modernes et des hominidés anciens présente en effet des traces de leurs gènes. Mais aucun descendant d’un tel couple n’avait été mis au jour.

Viviane Slon, post-doctorante à l’Institut Max Planck à Leipzig, a alors prélevé un autre échantillon sur l’os. Le résultat était le même. Elle a réitéré l’opération à six reprises. À chaque fois, le résultat disait la même chose : l’ADN renfermé dans l’os provenait à quantité presque égale d’un Homme de Néandertal et d’un Homme de Denisova.

Cette découverte marquante, publiée cette semaine dans la revue Nature et qui constitue la première preuve d’une descendance directe de ces deux espèces d’hominidés, va permettre de comprendre les interactions qu’avaient ces deux groupes différents.

« Il est tout simplement incroyable de faire une découverte comme celle-ci », confie David Reich, généticien à Harvard qui n’a pas pris part à l’étude. « Être capable de prouver cela, de trouver un individu qui est vraiment un hybride de première génération paraissait improbable. »

Qui était ce jeune hominidé ? Que va nous apprendre ce fossile concernant l’évolution humaine ?

QUI ÉTAIENT LES HOMMES DE DENISOVA ?

L’Homme de Denisova a intégré l’arbre généalogique de l’espèce humaine il y a peu et cet hominidé reste en grande partie un mystère.

En 2010, une équipe de recherche internationale, menée par Svante Pääbo, de l’Institut Max Planck d’anthropologie évolutionniste, annonce avoir découvert un hominidé inconnu après avoir prélevé de l’ADN de l’os d’un auriculaire et d’une dent de sagesse, mis au jour dans la grotte de Denisova, située dans l’Altaï en Sibérie. Les chercheurs ont alors nommé le nouvel hominidé Homme de Denisova, d’après la grotte où les restes ont été découverts.

Une autre étude a ainsi révélé que l’Homme de Denisova était un cousin de l’Homme de Néandertal. Ils se seraient séparés de leur ancêtre commun il y a environ 390 000 ans. L’Homme de Denisova aurait vécu jusqu’à il y a 40 000 ans, soit à peu près la période à laquelle l’Homme de Néandertal a également commencé à disparaître.

Beaucoup de questions restent toutefois en suspens au sujet de cet hominidé. À quoi ressemblaient-ils ? Quel était leur nombre ? Ont-ils uniquement vécu autour de cette grotte de la Sibérie ? Le problème avec l’Homme de Denisova, c’est que les fossiles sont extrêmement rares. Tout ce que les scientifiques savent de cet hominidé, ils l’ont appris en analysant une poignée de restes, trois dents et un auriculaire, issus de quatre individus différents et tous mis au jour dans la grotte de Denisova.

OÙ A ÉTÉ DÉCOUVERT CE NOUVEL OS ?

L’os, objet central de la nouvelle étude, a été mis au jour en 2012 dans la grotte de Denisova. Si l’on en croit l’analyse réalisée, le fragment de l’os provient du bras ou de la jambe d’une adolescente, qui serait morte il y a 90 000 ans, à l’âge de 13 ans.

Au premier regard, il est impossible de savoir que ce fragment d’os d’à peine 2,5 cm, appartenait à un hominidé. C’est d’ailleurs pour cette raison qu’il a été mis de côté pour être analysé plus tard, avec les milliers d’autres fragments osseux mis au jour dans la grotte, appartenant entre autres à des lions, des ours et des hyènes.

Il y a plusieurs années, Samantha Brown, de l’Université d’Oxford, qui étudiait les protéines présentes dans le collagène des os afin de déterminer à quelle espèce ils appartenaient, a analysé les milliers de fragments. Elle a alors découvert que ce petit bout d’os appartenait à un hominidé. C’est à ce moment-là que Vivianne Slon a pris la main.

COMMENT SAIT-ON QUE CET HOMINIDÉ ÉTAIT UN HYBRIDE ?

Vivianne Slon a commencé par étudier l’ADN mitochondrial du fragment. Ce dernier correspond au matériel génétique transmis par la mère à son enfant. Les résultats, publiés en 2016 dans la revue Nature, ont révélé que l’os appartenait à un hominidé dont la mère était une femme de Néandertal.

« C’était déjà très intéressant », se souvient Vivianne Slon. « Mais c’est devenu encore plus intéressant lorsque nous avons commencé à étudier l’ADN nucléaire. » L’ADN nucléaire est hérité à moitié de la mère et à moitié du père et permet aux scientifiques de déterminer quels étaient les ancêtres paternels de l’hominidé.

« C’est à ce moment-là que nous avons remarqué qu’il y avait quelque chose d’étrange avec cet os », explique-t-elle.

Tout d’abord, il ne faisait aucun doute que la filiation paternelle correspondait à la signature génétique de l’Homme de Denisova. De plus, le génome de l’adolescente présentait une diversité génétique remarquablement élevée, une mesure connue comme l’hétérozygotie. Grâce à celle-ci, les scientifiques peuvent déterminer si l’ADN de vos parents est proche. Ainsi, si vos parents sont cousins, vous présenterez une hétérozygotie basse. S’ils sont issus d’espèces d’hominidés complètement différentes, l’hétérozygotie sera élevée.

Concernant l’os récemment analysé, « son hétérozygotie était très élevée », souligne Richard E. Green, généticien à l’Université de Californie, qui n’a pas pris part à l’étude. « C’est vraiment ce qui a enfoncé le clou. »

EST-IL POSSIBLE QUE JE DESCENDE DE CET HYBRIDE ?

Les Hommes de Néandertal et de Denisova n’étaient pas les seuls à se mélanger. Peu après avoir quitté l’Afrique, les Néandertaliens ont commencé à se reproduire avec les Hommes modernes. Aujourd’hui, environ 2 % de l’ADN de la plupart des Européens et des Asiatiques est issu de l’Homme de Néandertal. L’ADN de l’Homme de Denisova subsiste encore, puisque qu’il compose à hauteur de 4 à 6 % les gènes des Mélanésiens modernes.

Il est difficile de déterminer si vous descendez directement de cet hybride. Toutefois, si l’on en croit David Reich, chaque individu qui descend de l’Homme de Denisova a aussi pour ancêtre l’Homme de Néandertal, mais dans une moindre mesure.

LA REPRODUCTION ENTRE DIFFÉRENTES ESPÈCES D’HOMINIDÉS ÉTAIT-ELLE COURANTE ?

La nouvelle étude suggère que la reproduction entre différents hominidés était peut-être plus répandue que ce que les scientifiques pensaient jusqu’alors. Alors qu’ils n’ont analysé qu’une poignée d’échantillons d’ADN de l’Homme de Denisova, les scientifiques ont déjà mis au jour un descendant hybride de première génération. D’après Vivianne Slon, il n’est donc pas uniquement « question de chance. »

Richard Green estime quant à lui qu’il n’est pas exclu que l’échantillonnage soit biaisé. Les ossements se conservent plutôt bien dans les grottes et il se peut qu’elles constituaient un endroit où différents groupes d’hominidés se rassemblaient. « Ce sont les seuls bars de l’Eurasie Pléistocène », plaisante-t-il.

Mais plus on s’y intéresse, plus on constate que la reproduction entre différentes espèces d’hominidés était courante. Le père de l’adolescente, qui était un Homme de Denisova, avait des ancêtres néandertaliens, et en 2015, des chercheurs ont mis au jour une mâchoire inférieure humaine dans une grotte en Roumanie. Après analyse, ils ont découvert que cet hominidé avait des ancêtres néandertaliens seulement depuis quatre ou six générations.

Cette nouvelle étude nous en apprend plus sur un monde ancien où les hominidés, quelles que soient leurs origines, se mélangeaient librement, explique David Reich. « Cette découverte transforme et modifie notre compréhension du monde de façon qualitative », indique-t-il. « Et c’est très intéressant. »