Que peut nous apprendre ce fœtus de 55 000 ans sur le déclin des hommes de Néandertal ?

Entre 1968 et 1970, on découvrit une dizaine de minuscules os humains anciens dans l’abri sous roche de la Sesselfelsgrotte, au-dessus d’un village du sud de l’Allemagne. Ils demeurèrent dans l’anonymat dans une collection de musée pendant plusieurs décennies avant que des chercheurs ne les réexaminent dans les années 1990. Ces os, parmi lesquels figuraient des fragments de fémur et de péroné, une calotte crânienne et quelques côtes, n’étaient pas entièrement formés. Ne mesurant chacun que quelques centimètres, ils étaient plus petits que ceux du plus petit enfant imaginable.

Puis, en 2006, un scientifique, en Allemagne, a officiellement annoncé à qui appartenaient les os : à un fœtus néandertalien sur le point de naître 55 000 ans auparavant.

« Les restes squelettiques de très jeunes enfants néandertaliens, avant ou après la naissance, sont très, très rares », explique Alvise Barbieri, explorateur National Geographic, archéologue et géoscientifique à l’Université de l’Algarve. « Je crois que l’on n’en a étudié qu’un seul autre, en France. »

Alvise Barbieri et ses collègues ont extrait de l’ADN ancien du fœtus néandertalien et séquencé son génome mitochondrial. Leur analyse a permis d’établir que le fœtus appartenait à une branche plus ancienne de l’arbre généalogique néandertalien plutôt qu’à la lignée finale qui domina l’Europe et s’éteignit il y a 40 000 ans environ. Ce rare ADN fœtal a donné aux chercheurs une image plus précise de cette branche plus ancienne et leur a permis de localiser un grave effondrement de population qui réduisit la diversité génétique des Néandertaliens plusieurs dizaines de milliers d’années avant qu’ils ne disparaissent.

Ils ont publié leurs résultats dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

En plus du génome mitochondrial du fœtus, l’équipe a séquencé neuf autres génomes mitochondriaux issus de restes néandertaliens découverts à travers l’Europe, sur des sites en Belgique, en France, en Allemagne et en Serbie. Les chercheurs ont analysé dix nouveaux génomes mitochondriaux néandertaliens en les rapportant à quarante-neuf autres déjà connus et ont établi que la lignée néandertalienne antérieure, représentée par le fœtus, était distincte de la lignée néandertalienne finale.

Cette découverte a permis aux chercheurs d’estimer que Néandertal avait subi un « goulet d’étranglement », ou effondrement démographique, qui anéantit une grande partie de sa diversité génétique, il y a 65 000 ans environ. La nouvelle étude fournit la meilleure estimation à ce jour de la date de ce goulet d’étranglement génétique.

Les chercheurs pensent que cela se produisit autour du moment où les vastes calottes glaciaires de l’Europe de l’ère glaciaire repoussèrent les Néandertaliens vers la région relativement dépourvue de glace du sud-ouest de la France, un havre que les scientifiques appellent « refuge glaciaire ».

L’étude suggère qu’après le recul des calottes glaciaires et le rebond et la nouvelle propagation de la population néandertalienne à travers l’Europe, les Néandertaliens étaient très similaires sur le plan génétique. Finalement, ils connurent un dernier effondrement démographique il y a 42 000 à 45 000 ans, peu avant leur extinction (quoique certains se soient métissés avec Homo sapiens). Selon les chercheurs, leur fin arriva peut-être en raison de changements climatiques qui rétrécirent leur territoire de chasse et de cueillette.

Selon Joshua Akey, généticien de l’Université Princeton n’ayant pas pris part à l’étude, il est frappant de voir combien les derniers Néandertaliens semblent avoir été similaires sur le plan génétique.

« Le déclin rapide de la taille de population, explique-t-il, suggère que les Néandertaliens subissaient déjà un stress démographique avant leur disparition finale. »

GOULET D’ÉTRANGLEMENT DE LA POPULATION NÉANDERTALIENNE

Cette nouvelle étude est parmi les premières à proposer une date pour le goulet d’étranglement génétique subi par les Néandertaliens, bien que les scientifiques suggèrent depuis longtemps qu’un tel phénomène a dû exister. Cependant, grâce au génome mitochondrial du fœtus et à celui d’autres Néandertaliens, les chercheurs pensent désormais être en mesure de déterminer précisément le moment où cela s’est produit.

« Je pense que le concept général est bien étayé », affirme John Hawks, paléoanthropologue de l’Université du Wisconsin à Madison qui n’a pas pris part à l’étude, en prenant soin de faire remarquer que la date exacte demeure sujette à débats. « Les Néandertaliens européens plus tardifs ont émergé en partie d’une petite population fondatrice qui a vécu à un moment donné après 65 000 ans avant le présent. »

Selon Charikleia Karageorgiou, généticienne à l’Université d’État de New York à Buffalo qui n’a pas pris part aux présentes recherches, le fait que la dernière lignée néandertalienne ne présentait qu’une diversité génétique limitée est « extrêmement intéressant ».

Selon elle toujours, ce n’est qu’en séquençant les génomes de bien plus d’individus que les scientifiques pourraient comprendre ce qui est arrivé aux Néandertaliens : « C’est, à mon avis, une frontière enthousiasmante dans ce domaine à l’heure actuelle. »

ANALYSER UN FŒTUS NÉANDERTALIEN

L’extraction d’un ADN exploitable à partir d’os vieux de 55 000 ans est toujours difficile, mais Alvise Barbieri et ses collègues ont rencontré des problèmes supplémentaires en devant l’extraire d’un fœtus. Pour commencer, les scientifiques trouvent souvent de l’ADN ancien ou « ADNa » dans des échantillons dentaires, où il est protégé par des couches d’émail. Mais les fœtus n’ont pas de dents, et ces restes ne comprenaient pas de mâchoire entière. Les os pétreux de l’oreille interne sont généralement des réservoirs d’ADN ancien, mais ici, on ne les a jamais retrouvés.

Alvise Barbieri souligne le fait que seule une fraction minime des échantillons osseux prélevés sur le fœtus ont fourni de l’ADN ancien exploitable pour l’analyse. La quantité était si infime que seul de l’ADN mitochondrial (le sous-ensemble de gènes présent dans les mitochondries de la cellule, toujours héritées de la mère) a pu être extrait, et non l’ADN plus complet du noyau cellulaire nécessaire pour un génome entier.

« La faible préservation globale d’ADNa ne nous a pas permis d’extraire d’ADN nucléaire », explique Alvise Barbieri. « [Mais] cela sera peut-être possible avec de futurs échantillonnages. »

Selon lui, le fœtus était probablement enterré quand sa mère est morte, mais ses restes à elle n’ont jamais été découverts.

En plus de l’analyse d’ADN ancien, Alvise Barbieri et son équipe ont également effectué des micro-scanners (microtomographie aux rayons X) et conduit des recherches anatomiques sur le fœtus fossilisé, dont une partie est détaillée dans un article non encore évalué par des pairs mis en ligne sur le serveur de prépublication bioRxiv fin février.

Pour cette prépublication, Alvise Barbieri et ses collègues sont partis des résultats de leur étude publiée dans PNAS comme base de référence pour des recherches sur de nouveaux détails concernant le développement des Néandertaliens avant la naissance, notamment le développement osseux prénatal. Cela leur a permis de comparer le fœtus néandertalien à un fœtus humain moderne, explique Alvise Barbieri.

Ces deux projets de recherche présentent de nouveaux détails sur les Néandertaliens et sur l’ampleur de leur similarité (et de leur différence) par rapport aux humains modernes. Les scientifiques ne connaissent pas encore tous les facteurs qui conduisirent à la fin des Néandertaliens il y a 40 000 ans environ, mais les dernières études en date sont des éléments cruciaux du puzzle.