Le prix Nobel de médecine et de physiologie a été décerné, le lundi 3 octobre, au chercheur suédois Svante Pääbo qui a œuvré au séquençage du génome de l’homme de Néandertal en 2010, et ainsi à l’essor de la paléogénomique. Décryptage avec Thierry Grange, paléogénéticien français.
"En révélant les différences génétiques qui distinguent tous les humains vivants des hominidés disparus, ses découvertes ont donné la base à l’exploration de ce qui fait de nous, humains, des êtres aussi uniques." C’est par ces mots que le comité de l’Institut Karolinska a commenté l’attribution du prix Nobel de médecine et de physiologie, le lundi 3 octobre, au paléogénéticien suédois Svante Pääbo, directeur de l’Institut Max Planck en anthropologie de l’évolution, à Leipzig, en Allemagne. Le jury du prestigieux prix a également précisé, dans un communiqué, que grâce à ses travaux de recherches pionnières, Svante Pääbo a accompli "quelque chose d’apparemment impossible": le séquençage du génome de l’homme de Néandertal, un des ancêtres des Homo sapiens disparu depuis plus de 40.000 ans. L’ADN avait été alors extrait de restes d’os trouvés dans la grotte de Vindija, un site préhistorique du Paléolithique en Croatie.
À cela s’ajoute la découverte sensationnelle d’un hominidé jusqu’alors inconnu, l’Homme de Denisova, un groupe frère des Néandertaliens. Les publications du biologiste ont finalement permis de démontrer qu’un transfert génétique (évalué à 2%) avait eu lieu, il y a environ 70.000 ans, entre Homo neanderthalensis (maintenant éteint) et Homo sapiens, suite à la migration hors d’Afrique. Ces découvertes revêtent une pertinence et une importance physiologiques particulières de nos jours, étant donné que cette information génétique transmise à travers les siècles affecterait, par exemple, la façon dont le système immunitaire humain réagit aux infections.
De l’égyptologie à la paléogénétique
Né à Stockholm, en Suède, en 1955, Svante Pääbo a été, depuis sa tendre enfance, fasciné par l’univers énigmatique, voire même ésotérique, de l’archéologie. Son voyage, en 1968, en Égypte n’a fait qu’accentuer son engouement pour le monde antique, à tel point qu’il décide de suivre, en 1975, le cursus d’égyptologie proposé par l’Université d’Uppsala, en Suède. Il devient, cependant, assez rapidement désenchanté par certains aspects fastidieux de ce domaine: au lieu d’aller à la découverte des momies et des pyramides, il a été le plus souvent contraint de passer une grande partie de son temps à fouiller la bibliothèque à la recherche d’ouvrages consacrés à la construction grammaticale des hiéroglyphes et de la langue copte.
Découragé, il réoriente, deux ans plus tard, ses études vers la médecine et se décide, en 1980, de poursuivre un doctorat en génétique moléculaire. Fasciné par l’idée de joindre ses deux passions, la science et l’archéologie, il entreprend des recherches génétiques sur des vestiges archéologiques, en particulier sur des momies égyptiennes. Aidé par son professeur d’égyptologie, Rostislav Holthoer, Pääbo recueille des échantillons de tissus mous de divers spécimens de momies et tente d’en extraire l’ADN. Eurêka! Il parvient à créer une banque d’ADN de ces échantillons préhistoriques.Ce succès lui ouvre aussitôt de nombreuses portes dont celle d’Allan Wilson à l’Université de Californie où il se penche sur l’étude de l’ADN d’une variété d’animaux disparus, à l’instar du paresseux géant (Megalonyx), du mammouth, de l’ours des cavernes et du loup marsupial (Thylacine). Dans les années 90, Pääbo décide finalement de concentrer ses recherches sur les Néandertaliens, ce qui le mènera, trois décennies plus tard, à remporter le prix Nobel de médecine et de physiologie en 2022.
Reconstitution des génomes
"Il s’agit d’une reconnaissance tout à fait méritée d’un domaine scientifique qui explose et qui réécrit des pans entiers de l’histoire et de l’histoire évolutive, de l’humanité, mais aussi du passé de la biodiversité et de son évolution à l’aune des grandes extinctions qui se profilent", précise à Ici Beyrouth Thierry Grange, directeur de recherche au Centre national de la recherche scientifique (CNRS) en France, et co-responsable d’une équipe de recherche sur l’évolution humaine et des animaux, à l’Institut Jacques Monod à Paris. Selon l’expert en génomique évolutive et paléogénomique, cette science s’intéresse à la reconstitution des génomes (c’est-à-dire l’intégralité de l’information génétique d’un individu, codé dans l’ADN qui réside dans des chromosomes, et qui est transmis d’une génération à l’autre) d’êtres vivants qui ont vécu dans le passé, majoritairement dans les derniers 100.000 ans, mais pouvant arriver jusqu’à un million d’années si les échantillons ont été préservés dans le pergélisol (c’est-à-dire un sol gelé en permanence). La paléogénomique permet donc d’étudier ce qui a changé depuis ces époques anciennes et de reconstituer la manière dont ces changements se sont fait au cours du temps. "On peut ainsi obtenir des informations à partir d’espèces disparues ou qui ont profondément changé depuis ces périodes anciennes", explique le Dr Grange.
L’évolution au centre de la biologie
D’après le paléogénéticien français, tous les concepts de la biologie moderne sont profondément imprégnés par le concept d’évolution qui a énormément évolué depuis Charles Darwin. "Dobzhansky avait dit en 1973 que rien en biologie ne fait sens si ce n’est à la lumière de l’évolution, poursuit le Dr Grange. Tous nos progrès dans la compréhension du fonctionnement des êtres vivants illustrent quotidiennement cette maxime." Il souligne que ces concepts d’évolution sont au centre de cette compréhension, même si cela n’est pas toujours mis en avant. "On peut aussi utiliser les concepts évolutifs pour développer de nouvelles méthodes, comme l’ont fait ces collègues que vous citez pour le prix Nobel de chimie de 2018, mais aussi pour décrire des évolutions au sein des tumeurs cancéreuses", ajoute le Dr Grange. Cela dit, la paléogénomique permet d’étudier les mécanismes de l’évolution en tant que tel, ou les mécanismes du vivant, mais en définitive, "l’évolution demeure au centre du fonctionnement du vivant".
En 2018, le prix Nobel de chimie a été conjointement décerné à trois chercheurs, les américains Frances Arnold et George Smith et le britannique Gregory Winter, pour leurs recherches sur certaines applications de la théorie de l’évolution. Quelle différence existe-t-il donc entre les découvertes des lauréats de 2018 et celles de Svante Pääbo? "En 2018, il s’agissait de mettre en application ces concepts d’évolution pour développer de nouvelles méthodes d’analyse du vivant, répond le Dr Grange. Ici, il s’agissait pour Svante Pääbo de reconstituer l’évolution humain en séquençant les génomes d’humains archaïques. C’était vraiment une quête de connaissance fondamentale, selon l’adage antique, connais-toi toi-même et tu connaitras l’univers et les Dieux. Il ne s’agit pas d’une application pratique, comme en 2018, mais d’une série de découvertes qui nous permettent de mieux comprendre l’évolution de notre espèce."
Lignée humaine inconnue
"Svante Pääbo a été pionnier dans l’analyse de l’ADN préservé dans les vestiges archéologiques, affirme le Dr Grange. Il a, de plus, contribué de façon extrêmement significative aux avancées méthodologiques majeures qui nous permettent maintenant de reconstituer des milliers de génomes anciens." Il explique que les méthodes que le Dr Pääbo a développées avec ses collaborateurs lui ont ainsi permis de déterminer la séquence du génome de plusieurs Néandertaliens et de montrer que ces derniers se sont croisés avec les premiers humains anatomiquement modernes (AMH, en anglais). "C’est ainsi que l’on appelle nos ancêtres de ces époques dont la morphologie est très proche de celle que nous avons actuellement", précise le Dr Grange. Il note que les traces de ce croisement sont encore présentes dans notre génome (quelques pourcents proviennent du Néandertalien si l’on est soi-même originaire d’Europe ou d’Asie). "Elles influencent encore nos propriétés phénotypiques, c’est-à-dire notre apparence et notre physiologie, poursuit-il. Svante Pääbo a aussi mis en évidence une nouvelle lignée humaine ancienne inconnue auparavant, le Dénisovien, et montré que cette lignée s’est aussi croisée avec les AMH qui ont migré en Asie et a transmis un pourcentage plus significatif de gènes (environ 7%) aux populations d’Océanie."
Les mystères des génomes
"Lorsque les AMH sont migrés d’Afrique, il y a 50.000 à 100.000 ans, pour coloniser le monde, ils ont rencontré de nouveaux environnements auxquels ils n’étaient pas adaptés, raconte le Dr Grange. Ils ont également croisé des êtres humains qui avaient eux aussi quitté l’Afrique bien avant eux. Il s’agit des Néandertaliens et des Dénisoviens, qui avaient eu le temps de s’adapter à ces environnements." Les croisements entre ces différentes populations auraient, selon lui, permis de faire émerger des populations d’individus qui ont combiné les traits avantageux de chaque population initiale. Cela s’est traduit par un meilleur succès reproductif que celui des êtres qui ne s’étaient pas mélangés. "Ces traits d’origine néandertalienne ou dénisovienne continuent d’influencer les propriétés physiologiques des individus qui les portent, avec parfois des effets bénéfiques pour la santé, selon les conditions de l’environnement", fait remarquer le Dr Grange. Il donne à cet égard l’exemple des populations d’origine précolombienne d’Amérique qui ont hérité des Néandertaliens une forme d’un gène qui contrôle la gestion des ressources énergétiques. Celui-ci leur donne un avantage lorsque la nourriture est peu abondante, mais favorise l’obésité et le diabète de type II lorsque les ressources alimentaires sont abondantes. "Les avantages à une époque donnée dans un environnement donné peuvent se retourner contre nous quand les circonstances changent", conclut-il.
