Le plus ancien génome humain moderne découvert grâce à un crâne retrouvé près de Prague

Le crâne de Zlatý kůň

Le crâne fossile d’une femme mis au jour en Tchécoslovaquie en 1950, et récemment soumis à des analyses génomiques, bouleverse notre perception de la présence des premières populations d’hommes modernes en Europe et en Eurasie. Pour en parler, RPI a interrogé le paléoanthropologue français Jean-Jacques Hublin.

Jean-Jacques Hublin, bonjour, vous êtes paléoanthropologue, professeur au Collège de France et directeur du département Évolution de l'homme de l'Institut Max-Planck d'anthropologie évolutionniste à Leipzig. Rendons à César ce qui est à César, il faut bien avouer que la nouvelle avait échappé à nos radars, et que c’est grâce à votre récente intervention dans l’excellente émission d’archéologie de France Culture, Carbone 14, que nous l’avons apprise : une récente étude menée au sein des laboratoires de génétique de l’Institut Max-Planck, dont les résultats ont paru dans la revue Nature Ecology & Evolution, révèle que le crâne fossile d'une femme, découvert en Tchécoslovaquie dans les années 1950, a fourni le plus ancien génome humain moderne. Avant d’évoquer ce crâne, peut-être rappelons qu’est-ce qu’un génome à l’intention de nos auditeurs ? C’est l’ensemble des informations génétiques d’un organisme ?

Jean-Jacques Hublin | Photo: EVA-son,  Wikimedia Commons,  CC BY-SA 4.0

« Le génome est une bibliothèque en fait, qui contient tous les livres de recettes qui permettent de fabriquer puis de faire fonctionner un être humain. Cette bibliothèque se trouve dans le noyau de nos cellules. Ce génome est très important car il permet de reconstituer l’histoire des populations, la généalogie d’individus du présent mais aussi du passé. Depuis une vingtaine d’années, on a développé des techniques qui permettent d’extraire ce génome d’ossements fossiles. On a ainsi de l’ADN qui a 10 000 ans, 50 000 ans, 100 000 ans, voire beaucoup plus. Le plus ancien génome fossile que l’on connaisse, c’est celui d’un mammouth qui a 1 million d’années environ. »

Quand vous parlez de bibliothèque, et disons, de couches d’informations contenues dans nos cellules, c’est presque de l’archéologie remise au niveau de la biologie…

Photo illustrative: Mahmoud Ahmed,  Pixabay,  CC0

« Longtemps les gens qui ont étudié le passé de l’Homme et d’autres espèces, se sont intéressés essentiellement à des fossiles, des ossements, des dents, des restes plus ou moins complets dont on analysait l’anatomie. A côté de cela, on avait de l’archéologie des objets produits par ces populations anciennes, et toute une série de techniques – en particulier, des techniques de datation qui permettaient de mettre tout cela en ordre. Depuis maintenant une génération, on a ajouté quelque chose de plus : l’étude de molécules, surtout l’ADN, même si depuis quelques années on s’intéresse aussi aux protéines. Ces molécules, on les utilise pour reconstituer la phylogénie, une sorte d’arbre de toutes ces populations anciennes, mais aussi la démographie, la taille des populations, la façon dont elles ont fluctué au fil du temps. C’est une mine de renseignements énorme. L’intérêt de ces techniques moléculaires, c’est qu’on peut les mettre en œuvre sur des vestiges qui sont très fragmentaires. Là, il suffit parfois d’avoir quelques dizaines de milligrammes d’os, même d’un fragment qui est totalement muet du point de vue de la forme, pour en tirer de l’ADN, le dater etc. »

On a tous quelque chose en nous de Neandertal

Pour le coup, ce crâne de Zlatý kůň est assez complet, car il est même reconnaissable. Il s’agit d’un crâne de femme dans la grotte de Zlatý kůň (Cheval doré en tchèque), qui fait partie du plus important réseau de grottes du pays, à Koněprusy. Quand on regarde le temps écoulé depuis la découverte et la datation beaucoup plus précise qu’on en a fait aujourd’hui, c’est clairement le résultat des avancées de la science. Comment les chercheurs ont-ils procédé exactement ?

Photo: Huhulenik,  Wikimedia Commons,  CC BY 3.0

« Ce crâne a été découvert en 1950 dans une grotte comprenant très peu de vestiges archéologiques. A l’époque, il y avait très peu de moyens de le dater. On s’est dit que cela appartenait au début du Paléolithique supérieur, vers 40 000 ans, mais dans le fond, on n’avait pas de preuves. Quand on a eu des moyens de dater le fossile avec une méthode de datation que tout le monde connaît, le carbone 14, on a été un peu déçu, car cet âge qu’on a pu déterminer était beaucoup plus récent que celui qu’on attendait, soit environ 15 000 ans. Ce crâne a été en quelque sorte mis au purgatoire. »

« Le carbone 14 est une méthode très précise, très sensible, mais qui est fondée sur la mesure de la radioactivité de cette forme très rare de carbone qui peut survivre un certain temps dans des tissus organiques. Malheureusement, c’est une méthode qui est très sensible à toute forme de contamination. Si on mélange du carbone moderne avec du carbone fossile, on obtient un âge complètement faux. Et c’est manifestement ce qui s’est produit avec Zlatý kůň. »

Une séquence du génome d'un crâne de Zlatý Kůň | Photo: YouTube

« Zlatý kůň est sorti de son purgatoire parce que des collègues tchèques qui s’intéressaient au site et à ce fossile, ont voulu réétudier ce crâne de manière anatomique. Ils ont pris contact avec un de mes collègues à l’Institut Max-Planck, Johannes Krause et lui ont demandé si, en même temps, on ne pourrait pas vérifier s’il y avait de l’ADN conservé dans ce crâne. Johannes Krause et son équipe ont travaillé sur ce crâne qui contenait bien de l’ADN. Or l’ADN a fourni une indication d’âge beaucoup plus ancienne que ces 15 000 ans établis il y a longtemps. Soudain, Zlatý kůň est revenu sur le devant de la scène. On a réalisé qu’il appartenait à un ensemble de populations qui représente les premiers Homo sapiens, les premiers humains comme vous et moi, qui ont peuplé l’Europe il y a plus de 45 000 ans et qui ont remplacé l’Homme de Neandertal. »

45 000 ans, c’est donc une date minimale en effet. Cela signifie que ces populations étaient sur place bien avant. Il semblerait que ce soit grâce à l’ADN de Neandertal contenu dans le génome de Zlatý kůň qu’on a pu procéder à cette datation plus précise. Pourquoi l’ADN de Neandertal a-t-il été déterminant ?

« Il faut bien comprendre que tous les hommes actuels ont une origine africaine. Très longtemps notre espèce a évolué en Afrique, et il y a 200 000 ans, il y a des sorties d’Afrique. Au début, ce sont des sorties qui ne vont pas très loin, le Proche-Orient, le Levant, Israël… Il va y avoir plusieurs pulsations de ce genre. Il y a environ 55 000, 60 000 ans survient la dernière et la plus importante de ces pulsations. Cette pulsation va faire que ces populations d’Homo sapiens africains vont se répandre dans toute l’Eurasie et ils vont remplacer des formes non-sapiens comme Neandertal en Europe ou d’autres formes archaïques ailleurs en Eurasie. Au moment de ce contact entre notre espèce et d’autres espèces, il y a eu des phénomènes d’hybridation entre Neandertal et Homo sapiens. Chez un hybride, la moitié de son ADN lui vient de son père, la moitié de sa mère. Cela signifie que dans les chromosomes que contiennent ces noyaux, il y a des petits fragments qui viennent du père et d’autres de la mère. Chez un hybride de première génération, il y a de grands segments d’ADN néandertalien et puis des grands segments d’ADN de sapiens. Au cours des générations suivantes, cette contribution néanderthalienne va se diluer progressivement : aujourd’hui, vous et moi avons environ 2% de notre ADN qui vient de l’Homme de Neandertal. »

Une séquence du génome d'un crâne de Zlatý Kůň

« Ce qui est important à comprendre, c’est qu’au cours de ce processus, comme cet ADN de nos chromosomes est mélangé à chaque génération, ces fragments d’ADN néandertalien voient leur taille se réduire de plus en plus au fil du temps. En mesurant la taille de ces fragments on peut calculer le nombre de générations qui nous séparent de cette hybridation. »

Donc on arrive à dater ce contact entre Neandertal et Sapiens…

« Dans le cas de Zlatý kůň, c’est un peu plus compliqué. C'est un fossile qui est un petit peu de la même époque qu’un fossile découvert en Sibérie occidentale, sur un site qui s’appelle Ust-Ishim. Ce fémur humain a fourni de l’ADN très bien conservé où l’on voit ces fragments néandertaliens dans le génome de sapiens. Ce fémur, on l’a daté de façon assez précise : 44 500 ans. Ce qui est intéressant avec Zlatý kůň, c’est qu’on n’a pas pu le dater à cause de ses problèmes de contamination, mais par contre on peut comparer la longueur de ces petits bouts d’ADN néandertalien dans son génome à ceux de ce fémur sibérien d’Ust-Ishim. Or pour Zlatý kůň, ces fragments sont plus longs que ceux que l’on observe à Ust-Ishim. Cela veut donc dire que Zlatý kůň est plus proche dans le temps des premiers contacts avec les Néandertaliens qu’Ust-Ishim. Donc il est plus vieux. »

Une séquence du génome d'un crâne de Zlatý Kůň

« Evidemment, il est très difficile de donner une date précise. On dit plus que 45 000 ans. C’est probablement moins que 50 000. On est donc dans cette fourchette de temps, mais on ne peut pas donner d’âge plus précis que cela. »

Pas de continuité génétique entre Zlatý kůň et nous

Ce que cette étude montre, c’est que cette découverte repousse la datation des migrations de l’Homme moderne depuis l’Afrique vers l’Europe, vers l’Eurasie ? Peut-on expliquer et préciser pourquoi ?

« On sait qu’on a au Proche-Orient, des Homo sapiens comme nous, qu’on dit modernes, comme nous, même si ce terme est quelque peu problématique de mon point de vue. Assez curieusement, ces hommes de notre espèce ne se répandent pas très haut en latitude avant une période assez récente. Cette période pendant laquelle on va avoir des Homo sapiens qui apparaissent en Europe est le Paléolithique supérieur. C’est une période où, sur le plan technique, du comportement, on voit des choses nouvelles se développer, le plus spectaculaire étant l’art paléolithique que tout le monde connaît avec les grottes ornées, les statues d’animaux, de femmes etc. »

« Le modèle qu’on a eu en tête longtemps, c’est qu’il y a environ 40 000 ans, il y a eu une vague d’Homo sapiens qui a déferlé sur l’Europe qui a remplacé, absorbé les Néandertaliens. Donc un phénomène assez simple et rapide. Ce qui a émergé depuis quelques années, c’est qu’avant cette vague principale, il y aurait eu des vaguelettes importantes d’Homo sapiens en Europe, des populations pionnières qui n’ont pas vraiment fait souche. »

Les dessins des Néandertaliens par Zdeněk Burian | Photo: Palickap,  Wikimedia Commons,  CC BY-SA 4.0

« On a mis cela d’abord en évidence grâce à l’archéologie. Depuis assez longtemps, on a des outillages de pierre taillée paléolithique : en particulier en République tchèque, on a ce qu’on appelle le bohunicien. On les a souvent identifiés comme étant peut-être un marqueur d’une arrivée de ces populations pionnières. Plus récemment, on a fait d’autres découvertes. J’ai eu moi-même travaillé sur un site en Bulgarie où on a eu la chance de découvrir des restes humains, de l’ADN et des outillages. Maintenant on voit très bien que le peuplement de notre continent par Homo sapiens est quelque chose qui a été beaucoup plus compliqué que cette unique vague de peuplement. En fait, il y a eu des populations pionnières, qui sont arrivées, qui ont été au contact des Néandertaliens, se sont à nouveau hybridées avec eux une seconde fois en arrivant en Europe. »

« Ces gens-là ne semblent pas aller beaucoup plus loin que l’Europe centrale. On pense qu’ils ont été soit dissous dans ce monde néandertalien, soit remplacés par d’autres hommes modernes plus tard. Ceci parce que quand on regarde les génomes de ces fossiles anciens, on voit qu’ils n’ont pas de lien très clair avec les populations européennes actuelles. Nous n’avons pas reçu leur héritage génétique. Par contre nous avons reçu un héritage génétique des populations du Paléolithique supérieure plus tardives de quelques milliers d’années, arrivées après ces formes-là. »

Vous disiez au début de l’émission qu’on avait retrouvé peu de vestiges archéologiques dans la grotte de Zlatý kůň, en-dehors de ce crâne. Peut-on malgré tout en savoir plus sur cette population dont était issue cette femme, en lien avec l’environnement dans lequel ce fossile a été retrouvé ?

Le crâne de Zlatý Kůň | Photo: Martin Frouz,  PřF UK,  Nature Ecology & Evolution

« Je pense qu’on peut quand même en dire quelque chose car compte tenu de l’âge de Zlatý kůň et de ce que l’on sait de l’archéologie en Europe à cette époque-là, je suis assez convaincu que Zlatý kůň, comme mes fossiles bulgares de Bacho Kiro, comme mon homme sibérien d’Ust-Ichim, tous ces gens-là appartiennent à ce Paléolithique supérieur initial. De cette période, on a quelques sites. On voit que ce sont des chasseurs de grands mammifères, comme le cheval, le bison, le renne. Ils vivent dans une Europe plus froide que la nôtre. Ils sont en compétition avec les hommes de Neandertal qui sont un peu ‘sur le même créneau’. »

« On peut se demander pourquoi au final ce sont les Homo sapiens qui ont remplacé les Néandertaliens et pas le contraire. Ces hommes qui arrivent dans les moyennes latitudes et qui viennent de régions plus tropicales ont toute une technologie qui leur permet de vivre dans ces environnements. Ce qu’on voit se développer notamment, c’est toute une technologie de l’os. On a beaucoup de pointes en os. Une partie de ces objets sert probablement à travailler les peaux, les fourrures, les cuirs. »

La reconstitution de la figure des Néandertaliens | Photo: UNiesert,  Wikimedia Commons,  CC BY-SA 3.0

« Quelque me semble assez frappant : on voit dans ce Paléolithique supérieur initial beaucoup d’objets non-utilitaires. A côté des outils et des armes, et c’est particulièrement vrai à Bacho Kiro, on voit beaucoup d’objets de parure, des pendentifs fabriqués à partir de dents d’animaux, parfois de coquillages. Je vous disais qu’à Zlatý kůň, on avait trouvé peu de choses, mais on y a quand même découvert un coquillage fossile. Ces objets qui deviennent courants dans ces groupes humains n’est pratiquement pas connu chez les Néandertaliens, sauf chez les tout derniers. Ces objets nous disent qu’on a affaire à des sociétés où il y a déjà un type d’organisation sociale beaucoup plus proche de celui des chasseurs-cueilleurs modernes qu’on connaissait encore il y a peu. Des sociétés avec des marqueurs sociaux des individus, de l’identité des groupes, peut-être une forme de réseau. C’est quelque chose qui nous parle à nous, car nous vivons dans des réseaux. Peut-être était-ce moins présent dans les formes d’hommes plus archaïques. C’est peut-être cela le plus de ces Homo sapiens modernes et pour cette raison, qu’au final, ils ont remplacé toutes les formes d’hominines archaïques qui vivaient en Eurasie. »