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L'ADN du mammouth laineux séquencé aux trois quarts

Par Jean-Luc Goudet, Futura-Sciences

Une équipe américaine annonce le SéquençageProcédé utilisé pour déterminer l\'ordre (la séquence) des acides aminés d\'une protéine ou des bases dans les acides nucléiques (ADN et ARN).');" onmouseout="killlink()">séquençage de plus de 70% du GénomeEnsemble du matériel génétique d\'un individu. Patrimoine héréditaire d\'un individu.');" onmouseout="killlink()">génome du mammouth laineux grâce à des prélèvements effectués dans des poils... achetés sur eBay. Les chercheurs en tirent des conclusions sur l'évolution de ces très proches cousins des éléphants actuels, sur l'intérêt de l'analyse du pelage, excellent conservateur d'ADNAcide DésoxyriboNucléique, molécule support de l\'information génétique héréditaire. L\'ADN forme des pelotes microscopiques qui, chez les organismes eucaryotes, sont localisés dans le noyau des cellules.Déroulés, les molécules d\'ADN s\'étirent en un très long fil, constitué par un enchaînement...');" onmouseout="killlink()">ADN, et osent imaginer qu'un jour, peut-être, des scientifiques pourront faire naître un spécimen vivant...

Enfermé dans une gangue de KératineProtéine constitutive des plumes, du bec, des griffes et des écailles d\'un oiseau.');" onmouseout="killlink()">kératine d'un cheveu, d'un poil ou d'une griffe, aussi résistante qu'un bon plastique, les fragments d'ADN se conservent très bien et restent isolés de l'extérieur. Dans les os, ces fragiles MoléculeEnsemble d\'atomes unis les uns aux autres par des liaisons chimiques.');" onmouseout="killlink()">molécules sont plus facilement dégradées et, de plus, les restes de tissus osseux sont colonisés par des BactérieMicro-organisme unicellulaire sans noyau (procaryote) dont le génome est constitué d\'ADN. La bactérie contient un seul chromosome et éventuellement des plasmides.
Certaines bactéries peuvent être pathogènes. Chez l\'Homme les symptômes d\'une infection bactérienne sont similaires à ceux observés...');" onmouseout="killlink()">bactéries
et des champignons microscopiques.

L'idée de chercher de l'ADN dans les PhanèreDésigne généralement tout ce qui recouvre le corps. Plumes, vibrisses, grilles, ongles, écailles, etc.');" onmouseout="killlink()">phanères de MammifèreClasse de vertébrés comprenant plus de 4000 espèces. Ils se caractérisent entre autres par :
- une température corporelle constante ;
- la possession de poils ;
- le fait d\'allaiter leurs petits ;
- la présence d\'une demi mâchoire inférieure formée d\'un seul os.
Les premiers mammifères...');" onmouseout="killlink()">mammifères
(qui ne contiennent pourtant pas de cellules) n'est pas nouvelle. Récemment, des poils ayant censément appartenu à un yéti ont pu être attribués à un cousin himalayen du chamois. Le pelage du mammouth a lui aussi fait l'objet d'analyses. Aux Etats-Unis, Webb Miller et Stephan C. Schuster (Penn State University, Etats-Unis) en ont même fait une spécialité. Au sein du Mammoth Genome Project, ces biologistes et leurs collègues ont analysé entre 2005 et 2007 des restes d'ADN récupérés dans des poils de dix mammouths laineux (Mammuthus primigenius). Il s'agissait d'ADN mitochondrialL\'ADN mitochondrial est une molécule d\'ADN circulaire que l\'on retrouve dans la mitochondrie. Cette molécule d\'ADN code pour une partie des protéines et des ARN spécifiques au fonctionnement de la mitochondrie.
L\'avantage d\'utiliser l\'ADN mitochondrial pour l\'analyse de la diversité génétique de...');" onmouseout="killlink()">ADN mitochondrial
, autrement dit le matériel GénétiqueScience de l\'hérédité. La génétique étudie les caractères héréditaires des individus, leur transmission au fil des générations et leurs variations (mutations). C\'est l\'étude de cette transmission héréditaire qui a permis l\'établissement des lois de Mendel.');" onmouseout="killlink()">génétique inclus dans les MitochondrieOrganite cytoplasmique des cellules eucaryotes où se déroule la respiration cellulaire. La mitochondrie est l\'usine énergétique de la cellule. Il est actuellement admis que la mitochondrie serait apparue par endocytose d\'une bactérie par une cellule ancestrale (théorie endosymbiotique).');" onmouseout="killlink()">mitochondries. Distinct de celui du NoyauOrganite propre aux cellules eucaryotes, le noyau contient l\'essentiel du génome (chromosomes) et est le siège principal de la synthèse d\'ADN et d\'ARN. Il est entouré d\'une membrane qui le sépare du cytoplasme.');" onmouseout="killlink()">noyau de la cellule (qui, lui, porte la propre information génétique de l'organisme complet), il n'est transmis que par la mère. L'équipe avait pu séquencer 13 millions de paires de bases (les lettres du Code génétiqueEnsemble des règles de correspondance (code) permettant au message génétique d\'être traduit par une cellule. A chaque séquence de trois bases consécutives portées par l\'ARN messager, correspond un acide aminé donné et un seul. C\'est le code génétique qui permet donc la traduction des messages codés...');" onmouseout="killlink()">code génétique).

Cette fois, la même équipe est partie en quête de l'ADN du noyau. Parce qu'ils ne possédaient pas de pelage de mammouth, les biologistes ont déniché un vendeur russe sur eBay et, affirment-ils, ont vérifié que les échantillons avaient été obtenus légalement. Selon l'équipe, ces morceaux de pelage venaient de deux individus (femelles) vieux de 20.000 ans pour l'un et d'au moins 60.000 ans pour l'autre, et appartenant également à l'EspèceGroupe d\'êtres vivants pouvant se reproduire entre eux (interfécondité) et dont la descendance est fertile.

L\'espèce est l\'entité fondamentale des classifications, qui réunit les êtres vivants présentant un ensemble de caractéristiques morphologiques, anatomiques, physiologiques,...');" onmouseout="killlink()">espèce
M. primigenius.


Ces poils de mammouth laineux contiennent un ADN précieux. © S.C. Schuster et al./Mammoth Genome Project

Séquençage automatique

Après rinçage des poils à l'eau de Javel (pour détruire les traces d'ADN étrangers en surface), l'échantillon a été soumis à une méthode récente et très efficace de séquençage automatique, connue sous le nom de « 454 », mise au point par la société Roche. Grâce à elle, 3,3 milliards de paires de bases ont été déchiffrées. Sans connaître le chiffre exact, les biologistes pensent que le génome complet devait en comporter plus de 4 milliards. Le séquençage réalisé en approche donc les trois quarts.

L'analyse de cet ADN nucléaire confirme des conclusions tirées de l'étude de l'ADN mitochondrial et concernant l'évolution de ces pachydermes. Mammouths et éléphants auraient divergé il y a environ 6 millions d'années, c'est-à-dire, soulignent les chercheurs, à peu près au même moment que la séparation entre les humains et les chimpanzés. Or, les mammouths sont plus proches des éléphants actuels que l'homme l'est du chimpanzé. L'évolution aurait donc été plus lente et la diversité génétique est restée plus faible chez les pachydermes.

Il y a deux millions d'années, les mammouths laineux, qui peuplaient les terres froides du nord de l'Europe et de la Sibérie, semblent s'être séparés en deux groupes génétiquement séparés. L'une de ces populations se serait éteinte il y a 45.000 ans tandis que l'autre aurait disparu bien plus tard, il y a seulement 10.000 ans environ. Les raisons de ces extinctions restent toujours mystérieuses. Un temps accusé, l'homme a été innocenté, au moins pour la première phase de la disparition, grâce, déjà, à la génétique. La chute d'une comète a été évoquée pour la disparition du mammouth mais aussi d'autres grands mammifères.


Le séquençage a été réalisé grâce à une méthode automatisée et très rapide. © S.C. Schuster et al./Mammoth Genome Project

A partir de ces travaux, les biologistes espèrent mieux comprendre les mécanismes à l'œuvre au cours de l'évolution et, ici, de repérer des modifications génétiques qui expliqueraient comment une espèce vivant en pays chaud a pu au fil du temps s'adapter au froid sibérien. L'idée est de déterminer les ProtéineUne des plus importantes classes de molécules présentes dans tous les organismes vivants et les virus. Elles assurent l\'essentiel des fonctions de la cellule (architecture cellulaire, effecteurs au niveau du fonctionnement). On les retrouve sous différentes formes : enzymes, hormones, récepteurs,...');" onmouseout="killlink()">protéines (donc les GèneUnité d\'hérédité contrôlant un caractère particulier. Cet élément génétique correspondant à un segment d\'ADN ou d\'ARN (virus), situé à un endroit bien précis (locus) sur un chromosome. Chaque région de l\'ADN qui produit une molécule d\'ARN fonctionnelle est un gène.
Le noyau de la cellule est « la...');" onmouseout="killlink()">gènes
) présentes chez le mammouth mais chez aucun autre mammifère.

En étudiant d'autres individus, les chercheurs ont aussi l'espoir de trouver des éléments qui expliqueraient la disparition de ces animaux. Par exemple, expliquent-ils, le génome des organismes contiennent souvent du matériel génétique provenant de VirusParticule microscopique infectieuse possédant un seul type d\'acide nucléique (ADN ou ARN) qui ne peut se répliquer qu\'en pénétrant dans une cellule et en utilisant sa machinerie cellulaire. Les virus sont en général des germes pathogènes.
Vaste famille de microorganismes responsables d\'infections...');" onmouseout="killlink()">virus
et qui ne génère pas nécessairement de PathologieDiscipline médicale qui a pour objet l\'étude des maladies et des effets qu\'elles provoquent (lésions, troubles).');" onmouseout="killlink()">pathologies, mais une modification au cours du temps peut entraîner un changement de l'interaction virus-hôte et conduire à des MaladieDysfonctionnement d\'un organisme, caractérisé par différents symptômes et une certaine évolution dans le temps.
La plupart des maladies sont multifactorielles et leur occurrence dépend de l\'environnement, du vécu de l\'individu, mais aussi des prédispositions que lui confère son patrimoine...');" onmouseout="killlink()">maladies
. Un autre phénomène détectable de cette manière serait un isolement des populations conduisant à une trop forte consanguinité, laquelle multiplie l'occurrence de MutationAltération du matériel génétique (ADN ou ARN) d\'une cellule ou d\'un virus qui entraîne une modification durable de certains caractères du fait de la transmission héréditaire de ce matériel génétique de génération en génération.
Modification anormale de l\'ADN d\'un gène, soit spontanément lors de la...');" onmouseout="killlink()">mutations
néfastes.

Ces résultats confortent aussi l'intérêt du pelage comme source potentielle d'ADN et soulignent la rapidité des progrès en matière de séquençage. Alors qu'une armada de biologistes et des moyens lourds ont été nécessaires pour séquencer le génome humain et ses trois milliards de paires de bases entre le début des années 1990 et 2001, le même travail sur le génome du mammouth a été réalisé en très peu de temps par une équipe modeste et un petit budget.

Optimistes, les chercheurs pensent que leurs résultats, s'ils permettent à l'avenir de cerner les causes d'extinction du mammouth, pourraient expliquer pourquoi certaines espèces disparaissent plus vite que d'autres. Stephan C. Schuster prend l'exemple du Diable de Tasmanie (un mammifère marsupial ressemblant au chien) dont les populations régressent régulièrement à cause, semble-t-il, de l'extension d'une maladie grave, une TumeurExcroissance de tissus provoquée par la prolifération anormale de certaines cellules proliférant plus rapidement que les cellules voisines.
Amas de cellules. Une tumeur peut être bénigne ou maligne.');" onmouseout="killlink()">tumeur
de la face.

Emportés par leur enthousiasme, ces biologistes vont plus loin. Selon eux, l'intégration d'un génome de mammouth dans un OvuleEn botanique : organe entouré d\'un tégument et renfermant le gamète femelle; future graine, avant la fécondation.
En zoologie : Gamète femelle élaboré par l\'ovaire et prêt pour la fécondation.');" onmouseout="killlink()">ovule
d'éléphant pour obtenir un animal vivant devrait être possible « un jour ».

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Le mammouth laineux, apparemment si bien adapté à son milieu, a pourtant disparu. Pourquoi ? © Birgit Hannwacker
Le mammouth laineux, apparemment si bien adapté à son milieu, a pourtant disparu. Pourquoi ? © Birgit Hannwacker
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