Le prix Nobel de physiologie ou médecine 2022 est attribué à Svante Pääbo : Qu'est-ce qui fait de nous des êtres humains à part entière ?

Grâce à ses recherches pionnières, Svante Pääbo a accompli une chose apparemment impossible : le séquençage du génome de l'homme de Neandertal, un parent éteint de l'homme actuel. Il a également fait la découverte sensationnelle d'un hominine jusqu'alors inconnu, Denisova. Fait important, Pääbo a également constaté qu'un transfert de gènes s'était produit entre ces hominines aujourd'hui éteintes et l'Homo sapiens après la migration hors d'Afrique, il y a environ 70 000 ans. Ce flux ancien de gènes vers l'homme actuel a une importance physiologique aujourd'hui, par exemple en affectant la façon dont notre système immunitaire réagit aux infections.

Les recherches de Pääbo ont donné naissance à une discipline scientifique entièrement nouvelle : la paléogénomique. En révélant les différences génétiques qui distinguent tous les humains vivants des hominines disparus, ses découvertes constituent la base de l'exploration de ce qui fait de nous des êtres humains à part entière.

D'où venons-nous ?

La question de notre origine et de ce qui nous rend uniques préoccupe l'humanité depuis les temps anciens. La paléontologie et l'archéologie sont importantes pour l'étude de l'évolution humaine. Les recherches ont apporté la preuve que l'homme anatomiquement moderne, Homo sapiens, est apparu en Afrique il y a environ 300 000 ans, tandis que nos plus proches parents connus, les Néandertaliens, se sont développés hors d'Afrique et ont peuplé l'Europe et l'Asie occidentale depuis environ 400 000 ans jusqu'à il y a 30 000 ans, date à laquelle ils se sont éteints. Il y a environ 70 000 ans, des groupes d'Homo sapiens ont migré d'Afrique vers le Moyen-Orient et, de là, se sont répandus dans le reste du monde. Homo sapiens et Néandertaliens ont donc coexisté dans de grandes parties de l'Eurasie pendant des dizaines de milliers d'années. Mais que savons-nous de notre relation avec les Néandertaliens disparus ? Des indices pourraient être tirés des informations génomiques. À la fin des années 1990, la quasi-totalité du génome humain avait été séquencée. Il s'agissait d'un accomplissement considérable, qui a permis de réaliser des études ultérieures sur la relation génétique entre différentes populations humaines. Cependant, l'étude de la relation entre les humains actuels et les Néandertaliens disparus nécessitait le séquençage de l'ADN génomique récupéré sur des spécimens archaïques.

Une tâche apparemment impossible

Au début de sa carrière, Svante Pääbo a été fasciné par la possibilité d'utiliser les méthodes génétiques modernes pour étudier l'ADN des Néandertaliens. Cependant, il s'est vite rendu compte des difficultés techniques extrêmes, car avec le temps, l'ADN se modifie chimiquement et se dégrade en courts fragments. Après des milliers d'années, il ne reste que des traces d'ADN, et ce qui reste est massivement contaminé par l'ADN de bactéries et d'humains contemporains. En tant qu'étudiant postdoctoral auprès d'Allan Wilson, un pionnier dans le domaine de la biologie de l'évolution, Pääbo a commencé à développer des méthodes pour étudier l'ADN des Néandertaliens, un travail qui a duré plusieurs décennies.

En 1990, Pääbo a été recruté par l'université de Munich, où, en tant que nouveau professeur, il a poursuivi ses travaux sur l'ADN archaïque. Il a décidé d'analyser l'ADN des mitochondries néandertaliennes - des organites dans les cellules qui contiennent leur propre ADN. Le génome mitochondrial est petit et ne contient qu'une fraction de l'information génétique de la cellule, mais il est présent en milliers de copies, ce qui augmente les chances de réussite. Grâce à ses méthodes raffinées, Pääbo a réussi à séquencer une région de l'ADN mitochondrial d'un morceau d'os vieux de 40 000 ans. Ainsi, pour la première fois, nous avons eu accès à une séquence provenant d'un parent éteint. Des comparaisons avec des humains et des chimpanzés contemporains ont démontré que les Néandertaliens étaient génétiquement distincts.

Séquençage du génome néandertalien

Les analyses du petit génome mitochondrial ne donnant que des informations limitées, Pääbo s'attaque maintenant à l'énorme défi du séquençage du génome nucléaire de l'homme de Neandertal. À cette époque, on lui offre la possibilité de créer un Institut Max Planck à Leipzig, en Allemagne. Au nouvel Institut, Pääbo et son équipe ont constamment amélioré les méthodes d'isolement et d'analyse de l'ADN à partir de restes osseux archaïques. L'équipe de recherche a exploité les nouveaux développements techniques, qui ont rendu le séquençage de l'ADN très efficace. Pääbo a également fait appel à plusieurs collaborateurs importants, spécialisés dans la génétique des populations et les analyses de séquences avancées. Ses efforts ont été couronnés de succès. Pääbo a accompli l'apparemment impossible et a pu publier la première séquence du génome de Neandertal en 2010. Les analyses comparatives ont démontré que l'ancêtre commun le plus récent des Néandertaliens et des Homo sapiens vivait il y a environ 800 000 ans.

Pääbo et ses collègues ont alors pu étudier la relation entre les Néandertaliens et les humains modernes de différentes régions du monde. Les analyses comparatives ont montré que les séquences d'ADN des Néandertaliens étaient plus similaires aux séquences des humains contemporains originaires d'Europe ou d'Asie qu'à celles des humains contemporains originaires d'Afrique. Cela signifie que les Néandertaliens et les Homo sapiens se sont croisés pendant leurs millénaires de coexistence. Chez les humains contemporains d'origine européenne ou asiatique, environ 1 à 4 % du génome provient des Néandertaliens.

Une découverte sensationnelle : Denisova

En 2008, un fragment d'os de doigt vieux de 40 000 ans a été découvert dans la grotte de Denisova, dans le sud de la Sibérie. L'os contenait de l'ADN exceptionnellement bien conservé, que l'équipe de Pääbo a séquencé. Les résultats ont fait sensation : la séquence d'ADN était unique par rapport à toutes les séquences connues de l'homme de Néandertal et de l'homme actuel. Pääbo avait découvert un hominine inconnu jusqu'alors, auquel on a donné le nom de Denisova. Des comparaisons avec des séquences d'humains contemporains provenant de différentes régions du monde ont montré qu'un flux génétique s'était également produit entre Denisova et Homo sapiens. Cette relation a été observée pour la première fois dans les populations de Mélanésie et d'autres régions d'Asie du Sud-Est, où les individus portent jusqu'à 6 % d'ADN de Denisova.

Les découvertes de Pääbo ont permis de mieux comprendre l'histoire de notre évolution. À l'époque où l'Homo sapiens a migré hors d'Afrique, au moins deux populations d'hominines éteintes habitaient l'Eurasie. Les Néandertaliens vivaient dans l'ouest de l'Eurasie, tandis que les Denisovans peuplaient les parties orientales du continent. Au cours de l'expansion des Homo sapiens en dehors de l'Afrique et de leur migration vers l'est, ils ont rencontré et se sont croisés non seulement avec les Néandertaliens, mais aussi avec les Denisovans.

La paléogénomique et sa pertinence

Grâce à ses recherches révolutionnaires, Svante Pääbo a créé une discipline scientifique entièrement nouvelle, la paléogénomique. Après les découvertes initiales, son groupe a terminé l'analyse de plusieurs autres séquences génomiques d'hominines disparues. Les découvertes de Pääbo ont permis d'établir une ressource unique, largement utilisée par la communauté scientifique pour mieux comprendre l'évolution et les migrations humaines. De nouvelles méthodes puissantes d'analyse des séquences indiquent que des hominines archaïques ont pu se mélanger à l'Homo sapiens en Afrique. Cependant, aucun génome d'hominines éteintes en Afrique n'a encore été séquencé en raison de la dégradation accélérée de l'ADN archaïque dans les climats tropicaux.

Grâce aux découvertes de Svante Pääbo, nous comprenons maintenant que les séquences génétiques archaïques de nos parents éteints influencent la physiologie des humains actuels. C'est le cas de la version dénisovienne du gène EPAS1, qui confère un avantage pour la survie en haute altitude et qui est commun chez les Tibétains actuels. D'autres exemples sont les gènes néandertaliens qui affectent notre réponse immunitaire à différents types d'infections.

Qu'est-ce qui fait de nous un être humain unique ?

L'Homo sapiens se caractérise par sa capacité unique à créer des cultures complexes, des innovations avancées et de l'art figuratif, ainsi que par sa capacité à traverser les eaux libres et à se répandre sur toutes les parties de notre planète. Les Néandertaliens vivaient également en groupes et avaient de gros cerveaux. Ils utilisaient également des outils, mais ceux-ci se sont très peu développés pendant des centaines de milliers d'années. Les différences génétiques entre l'Homo sapiens et nos plus proches parents éteints étaient inconnues jusqu'à ce qu'elles soient identifiées par les travaux précurseurs de Pääbo. D'intenses recherches sont actuellement menées pour analyser les implications fonctionnelles de ces différences, dans le but ultime d'expliquer ce qui fait de nous un être humain unique.