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Collecte d’échantillons d’ADN dans les sédiments de la grotte de Baishiya au Tibet © Yuanyuan Han, Dongju Zhang, université de Lanzhou (Chine)

Il y a un peu plus d’une décennie, l’homme de Denisova n’existait pas encore. C’est grâce à l’analyse ADN, en mars 2010, d’un bout de phalange fossile – datée d’environ 41 000 ans – trouvée dans une grotte dans les montagnes de l’Altaï en Sibérie (Russie) qu’il est découvert presque par hasard. Or, en dehors de la grotte sibérienne dite de Denisova, cette lignée éteinte d’Homo, cousine de Neandertal, laisse bien peu de traces. Cependant, l’amélioration des techniques d’investigation liées à l’identification génétique affine progressivement son portrait et ses liens avec Homo sapiens, comme le montrent deux études parues le 30 octobre dans la revue Science.

Les restes physiques du groupe d’hominidés archaïques sont extrêmement rares. Un fragment d’os d’un doigt de la main, deux dents et un os d’orteil retrouvés dans la grotte de Denisova, jusqu’à présent, c’est tout ce que les paléo-anthropologues possédaient des dénisoviens. Néanmoins, les spécialistes espéraient trouver des traces du groupe ailleurs, particulièrement en Asie. En effet, grâce à la génétique des populations, on sait que certains humains actuels en Asie et en Océanie ont dans leurs gènes de l’ADN de dénisovien, ce qui accrédite l’hypothèse selon laquelle cet hominidé aurait vécu beaucoup plus loin que la Sibérie. Il se pourrait même que certains fossiles d’hominidés non classés, retrouvés en Chine, soient en réalité des dénisoviens, au moins métissés. 

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Mandibule de Xiahe (160 000 ans) avec ses deux dents, retrouvée dans la grotte tibétaine de Baishiya à 2800 kilomètres de la grotte de Denisova © Menghan Qiu, Dongju Zhang, université de Lanzhou

C’est une des pistes suivies par une équipe de l’université de Lanzhou, en Chine, et de l’Institut Max Planck, en Allemagne. Intriguée par une mâchoire inférieure datée de 160 000 ans (par datation radio-isotopique), avec deux dents complètes découverte dans la grotte-sanctuaire de Baishiya Karst (BKC), sur le plateau tibétain, par un moine bouddhiste dans les années 1980, elle réalise en 2019 de nouvelles analyses. Sans ADN utilisable, la mâchoire étant trop ancienne, les scientifiques prélèvent dans une des dents de minuscules restes de protéines anciennes. Les résultats ouvrent pour la première fois la porte à une probable origine dénisovienne hors de la grotte de Denisova. Mais ils sont ténus et l’équipe souhaite obtenir des preuves plus solides.

Vent nouveau grâce à l’ADN des sédiments

L’équipe a décidé d’appliquer pour la première fois à la grotte-sanctuaire de Baishiya une technique utilisée – jusqu’à récemment (2017) – pour la seule analyse des restes fauniques dans les grottes préhistoriques. Un choix qui s’avère fructueux. En décembre 2018, en creusant le sol de la grotte, ils prélèvent de nombreux échantillons de sédiments, du charbon de bois provenant d’incendies, 1310 outils en pierre simples et 579 morceaux d’os d’animaux, dont des rhinocéros et des hyènes. Résultats : les paléo-généticiens de l’équipe ont pu extraire de ces sédiments – donc non issus de fossiles – le premier ADN ancien (ADN mt/mitochondrial) dénisovien, provenant probablement d’excréments… à 2800 kilomètres de la grotte de Denisova.

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Préparation d’un échantillon de sédiment dans une chambre blanche © Wang Xiao

De leur côté, les géo-chronologues de l’université de Wollongong (Chine) ont daté le matériel issu de ces échantillons de sédiments en utilisant la datation optique : celle-ci indique le moment où la lumière a frappé pour la dernière fois les grains minéraux des échantillons, révélant ainsi quand chaque grain a été enterré. Les quatre couches stratigraphiques qui ont produit de l’ADNmt révèlent que les dénisoviens ont occupé cette grotte de haute altitude (3280 mètres) il y a 100 000 ans et 60 000 ans, et peut-être même plus récemment – 45 000 ans – lorsque les humains modernes affluaient en Asie orientale.

Grâce à ces techniques innovantes, « pour la première fois on a pu trouver de l’ADN de l’homme de Denisova en-dehors de la grotte de Denisova et on a donc mis en évidence qu’entre 100 00 et 60 000 ans, il a occupé cette grotte », se réjouit Diyendo Massilani, paléogénéticien à l’Institut Max Planck et co-auteur de l’étude. « Cette technique permettant d’analyser l’ADN dans les sédiments est particulièrement intéressante. Car sur de nombreux sites, on a bien des preuves de l’occupation humaine, mais l’on ne retrouve pas d’os humain. (De plus) quand on extrait de l’ADN, on est obligé de détruire plus ou moins des restes précieux, ce qui n’est pas le cas avec l’analyse des sédiments (…) que nous utilisons de plus en plus dans notre laboratoire », ajoute-t-il.

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Diyendo Massilani, paléo-généticien, dans son laboratoire à l’Institut Max-Planck d’anthropologie évolutive © Institut Max-Planck

Gènes de Denisova dans deux fossiles asiatiques

Dans une étude distincte parue le même jour dans la revue Science, le paléo-généticien Diyendo Massilani de l’Institut Max-Planck d’anthropologie évolutive (Allemagne), en collaboration avec des chercheurs de l’Institut d’archéologie de l’Académie des sciences de Mongolie, met aussi en évidence des traces de dénisoviens dans l’ADN d’anciens Asiatiques. Pour cela, les chercheurs ont comparé l’ADN extrait de deux fossiles humains modernes : le génome issu d’une calotte crânienne vieille de 34 000 ans découverte dans la vallée de Salkhit, dans l’est de la Mongolie, appartenant à une femme et celui d’un homme de 40 000 ans exhumé dans la grotte de Tianyuan près de Pékin.

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Crâne de «Salkhit» , trouvé par des mineurs en Mongolie © Institut d'archéologie, Académie des sciences de Mongolie

Pour cette étude, les chercheurs ont expérimenté une nouvelle méthode d’analyse ADN couplée aux statistiques, développée à l’Institut Max-Planck d’anthropologie évolutive afin d’identifier des segments d’ADN d’humains archaïques dans les génomes des crânes de Salkhit et de Tianyuan. Tout d’abord, les résultats montrent qu’à 6000 ans d’intervalle, les deux individus étaient génétiquement liés. À l’instar de l’homme de Tianhuan, environ 25 % de l’ADN de la femme de Salkhit provient d’ADN d’anciens Européens (Homo sapiens), probablement hérités d’anciens Sibériens (les 75 % restant provenant de l’Asie de l’Est). Preuve qu’il y a 34 000-40 000 ans, les interactions et métissages étaient plus fréquents que l’on ne le pensait jusqu’alors entre Européens et Asiatiques, explique Diyendo Massilani, auteur principal de l’étude.

Les analyses ont aussi montré la présence d’ADN de l’homme de Neandertal, ainsi que d’infimes fragments d’ADN de l’homme de Denisova, preuve de l’ascendance dénisovienne dans les génomes humains anciens. Les hommes de Denisova et les hommes modernes ont donc cohabité et se sont métissés il y a plus de 40 000 ans. « Ces fragments d’ADN hérités des dénisoviens, retrouvés chez ces anciens Asiatiques, sont équivalents à ceux identifiés dans les génomes des populations asiatiques actuelles », précise Diyendo Massilani. En revanche, « ils sont différents des gènes dénisoviens identifiés dans les génomes des populations (actuelles) d’océaniens ». « Cela soutient un modèle de multiples événements de métissages indépendants entre les hommes de Denisova et les hommes modernes », explique t-il. Tous ces résultats nourrissent une meilleure compréhension de l’histoire des dénisoviens et apportent un nouvel éclairage sur les débuts de notre espèce en Eurasie.