Une nouvelle méthode parvient à extraire l’ADN de la femme qui l’a porté il y a 20 000 ans d’un pendentif | Science

Pour la médecine légale, les objets personnels trouvés sur une scène de crime sont essentiels car ils peuvent contenir de l’ADN qui identifie la victime et même le tueur. Mais il n’est pas facile de récupérer du matériel génétique d’il y a 20 000 ans, sans parler de quelque chose que quelqu’un portait attaché à son corps. D’abord parce que la plupart des créations humaines, comme les vêtements, se sont perdues dans le temps. Deuxièmement, parce que les artefacts qui sont conservés sont si précieux que les techniques d’extraction d’ADN les plus agressives ne peuvent pas être utilisées sur eux, car elles pourraient les mettre en danger. Mais maintenant, des scientifiques allemands ont découvert que l’information génétique peut être récupérée à partir d’un pendentif appartenant à la personne qui l’a porté simplement en le lavant.

Le pendentif en question a été découvert par des archéologues russes dans l’une des grottes de Denisova en Sibérie. C’est la région où vivaient les Dénisoviens, une espèce d’hominidés qui a dû coexister avec les ancêtres des humains actuels et les Néandertaliens (certains prétendent qu’il s’agissait de Néandertaliens de l’Est). En 2019, une dent d’animal sculptée et percée a été découverte dans l’une des grottes. Les chercheurs avaient devant eux une parure probablement faite d’un cerf qui, d’après la strate dans laquelle ils l’ont trouvé, devait avoir été portée par quelqu’un il y a entre 20 000 et 30 000 ans, c’est-à-dire lorsque les Dénisoviens et les Néandertaliens avaient déjà disparu dans ce partie du monde. . Mais ils n’ont pas pu enquêter plus avant et la chose est restée là, dans une autre création humaine pour la collection. Cependant, en 2021, des chercheurs du Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology ont publié une nouvelle méthode pour extraire et isoler l’ADN des os et des dents cela ne les détruit pas. A cette occasion, le pendentif compte presque moins que la nouvelle technique pour son analyse génétique.

Elena Essel, chercheuse chez Max Planck, a participé au développement de cette technique. « Pour les échantillons d’os et de dents, il est habituel de percer un petit trou dans l’échantillon pour recueillir la poudre d’os. Cette poudre est ensuite utilisée pour l’extraction de l’ADN », explique-t-il. Mais lorsque l’on travaille avec des artefacts fabriqués à partir d’os et de dents, “dans de nombreux cas, un échantillonnage destructif ne peut pas être effectué, car cela ruinerait des informations précieuses que la surface de ces objets peut fournir”, ajoute-t-il.

Essel indique que la structure de surface peut donner un aperçu de la façon dont ces objets ont été fabriqués et utilisés. Et il ajoute : « Ces idées sont fondamentales pour notre compréhension des stratégies, du comportement et de la culture de subsistance humaine au Pléistocène. Par conséquent, il est crucial de préserver l’intégrité des artefacts lors de l’extraction. Nous avons donc entrepris de développer une technique d’extraction d’ADN non destructive », complète-t-il.

Solutions chimiques et gants

Après avoir testé le lavage avec diverses solutions chimiques sur différents objets, ils ont découvert que le phosphate de sodium extrayait l’ADN sans les endommager. Avant de le tester avec le pendentif, ils l’ont utilisé pour réanalyser une série d’objets en os datant de milliers d’années et récupérés au siècle dernier. Ils ont réussi à extraire une grande quantité de restes génétiques, mais tout l’ADN qu’ils ont identifié provenait de l’animal lui-même ou d’humains actuels : les échantillons étaient contaminés. Ils l’ont donc testé avec d’autres artefacts découverts ces dernières années, alors que les archéologues travaillent déjà équipés comme des médecins légistes, avec des gants, des chapeaux et des masques pour empêcher leurs mains, leur sueur ou même leur haleine de contaminer quelque chose qui est resté intact pendant des millénaires.

Comme Essel et ses collègues le détaillent dans le revue scientifique Nature, ils ont utilisé leur nouvelle méthode avec quatre pendentifs en os qui avaient été soigneusement fouillés en essayant d’éviter la contamination. “Par rapport à d’autres solutions, le phosphate ne dissout pas la matrice osseuse pour libérer l’ADN dans la solution”, explique Essel. Ce que fait ce composé, c’est prêter son phosphate à l’os et en ajoutant du phosphate libre, il leur permet de “libérer l’ADN de la matrice osseuse sans involuer l’os lui-même”, conclut le scientifique allemand.

Trois des pendentifs analysés provenaient de la grotte Bacho Kiro en Bulgarie, et l’autre de la grotte Denisova. Les premiers sont pertinents car à Bacho Kiro l’un des plus anciens vestiges de Un homme sage en Europe. Les quatre échantillons ont été immergés dans une solution de phosphate de sodium et lavés à différentes températures. Cela a permis d’obtenir l’ADN des quatre. Deux des pendentifs de la grotte bulgare provenaient d’une sorte d’ours éteint et l’autre d’un bovidé. Quant au pendentif Denisovan, il a été fabriqué à partir de la dent d’un wapiti, une sorte de cerf.

Mais le but des scientifiques était de trouver de l’ADN humain. Ils réussirent l’un des pendants bulgares, mais dans une proportion et une concentration qui empêchaient d’en savoir beaucoup plus. Ils ont eu plus de chance avec l’ornement russe : il y avait suffisamment de matériel génétique étranger qui s’était glissé dans la dent. Les os et les dents sont poreux et, plus important encore, ils contiennent de l’hydroxyapatite. Ce composé, qui fait par exemple partie de l’émail des dents, est essentiellement du calcium. Il est présent dans la matrice osseuse et absorbe l’ADN étranger comme s’il s’agissait du sien. Ainsi, des cellules des mains qui l’ont fabriqué ou du cou qui l’a porté (ou encore de leur sueur) se sont glissées dans le pendentif et toutes leurs informations génétiques sont désormais récupérées.

De son analyse génétique, les scientifiques ont pu déduire qu’elle était une femme sapiens, comme les humains modernes, et non une Dénisovienne. Il a dû vivre dans cette grotte il y a entre 18 500 et 25 000 ans.La datation entre l’ADN animal et humain du pendentif, qui diffère de quelques millénaires, ne permet pas d’affiner davantage. Pour ce faire, il faudrait utiliser la technique du carbone 14, qui est très destructrice. La génétique de la femme correspond à celle d’autres restes humains trouvés en Sibérie, bien que, comparée aux populations actuelles, elle ressemble le plus aux Indiens d’Amérique. C’est logique, puisque les premiers humains modernes à coloniser l’Amérique partiraient peu après de Sibérie.

« Il y a 20 000 ans, une femme portait cette dent percée et sa sueur pénétrait dans le pendentif. 20 000 ans plus tard, nous avons publié l’ADN de cette femme ancienne.”

Marie Soressi, archéologue de l’Université de Leiden, Pays-Bas

“Il est lié à une population locale de l’époque et des membres de cette population se sont déplacés vers l’Amérique du Nord”, explique Marie Soressi, archéologue experte en évolution humaine à l’université de Leiden (Pays-Bas) et co-auteure de cette recherche. . Pour elle, cependant, ce qui est pertinent dans ce travail, c’est qu’il s’agit de “la première extraction d’ADN humain ancien à partir d’un objet de l’âge de pierre”. Soressi souligne la pertinence de la méthode par rapport à l’analyse génétique elle-même : « Il y a 20 000 ans, une femme en Sibérie portait cette dent forée et sa sueur pénétrait dans le pendentif, l’hydroxyapatite de la dent s’est liée à son ADN et l’a conservée dans le pendentif. 20 000 ans plus tard, on a libéré l’ADN de cette femme ancienne de son union avec l’hydroxyapatite de la dent de cerf, en élevant la température et en utilisant un liquide de phosphate de sodium qui a une très grande capacité d’attraction et de liaison avec les molécules d’ADN », détaille-t-il. .

On y trouve de nombreux restes humains du Paléolithique et aussi de nombreux objets. Le problème est de les relier. Soressi explique : « Nous avons fouillé des sites avec un grand nombre d’objets, d’outils en pierre, d’outils en os, de restes fauniques et, à l’occasion, d’ornements personnels… Mais la résolution temporelle est très faible : souvent des dizaines d’années, parfois des centaines voire des milliers. d’années s’est effondré en une couche archéologique. En appliquant la même résolution temporelle au présent, on confondrait les objets de l’époque médiévale avec ceux du XXIe siècle. Une question aussi simple que celle de savoir si des objets spécifiques (par exemple, des objets de travail du cuir) étaient utilisés par des hommes ou des femmes ne peut pas être résolue. Pour le chercheur, cette nouvelle technique “ouvre d’énormes opportunités pour mieux reconstituer le rôle des individus dans le passé selon leur sexe et leur ascendance”.

Le professeur Matthias Meyer, collègue d’Essel à l’Institut Max Planck, met en lumière cette récupération d’ADN humain à partir d’un objet utilisé par une personne. “Actuellement, il n’y a que des moyens indirects de relier les gens aux objets, par exemple si des ossements humains sont trouvés dans la même couche archéologique”, dit-il. Mais cette recherche peut tout changer : « Sachant que les objets eux-mêmes peuvent préserver l’ADN humain, nous pouvons désormais attribuer des objets non seulement à des groupes de personnes mais à des individus spécifiques. Grâce à cela, nous pouvons savoir si les pendentifs et autres ornements étaient portés par des hommes, des femmes ou les deux », ajoute-t-il. Ils espèrent également que la méthode fonctionnera avec des outils en os et dans les cas où différents groupes, tels que les Néandertaliens et les humains modernes, habitaient le même endroit, “nous pourrions déterminer quels objets ont été utilisés par quel groupe”, conclut-il.

Le généticien Carles Lalueza-Fox est l’un des principaux experts de l’ADN ancien et a été l’un des examinateurs de cette recherche avant sa publication. Concernant la portée de la méthode et la possibilité de l’appliquer à d’autres vestiges du passé, il déclare : « De nombreuses méthodes sont publiées qui ne sont pas utilisées par la suite au-delà de leurs promoteurs, soit parce que seuls des résultats positifs ont été rapportés, soit parce qu’il n’y en a pas beaucoup. spécimens où ils peuvent être appliqués. ”. Mais il pense qu’il pourrait être utilisé sur des objets similaires, « par exemple pour déterminer si les hommes et les femmes utilisaient des ornements corporels, mais l’environnement de la grotte de Denisova semble être très spécial pour la préservation de l’ADN ; Nous verrons si cela peut s’appliquer à d’autres sites et dans quelles circonstances », conclut le scientifique de l’Institut de biologie évolutive (UPF-CSIC).

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