Objectifs

• Savoir comment on a pu lire l'ADN de Néandertal, une espèce disparue.
• Comprendre le raisonnement qui prouve des croisements (hybridations) entre Néandertal et Homo sapiens.
• Expliquer pourquoi la part d'ADN néandertalien diffère selon les populations actuelles.
• Relier certains allèles néandertaliens à la sélection naturelle (immunité, santé).

1. Lire le génome d'une espèce disparue

Notions clés

L'Homme de Néandertal (Homo neanderthalensis) est une espèce humaine qui a vécu en Europe et en Asie occidentale et qui a disparu il y a environ 40 000 ans. Homo sapiens, notre espèce, est apparu en Afrique : les plus anciens fossiles connus, découverts à Jebel Irhoud au Maroc, ont environ 300 000 ans.

À partir d'os fossiles, on peut extraire de l'ADN ancien. C'est difficile car :

• l'ADN se dégrade avec le temps : on ne récupère que de très courts fragments ;
• il est contaminé par l'ADN de bactéries et par celui des humains actuels qui ont manipulé les os.

Grâce au séquençage à haut débit, l'équipe de Svante Pääbo a publié en 2010 une première version du génome de Néandertal. Ce travail lui a valu le prix Nobel de physiologie ou médecine en 2022.

1. Vers 300 000 ansPlus anciens fossiles connus d'Homo sapiens, à Jebel Irhoud (Maroc).
2. Vers 60 000 à 50 000 ansDes groupes d'Homo sapiens sortent d'Afrique et rencontrent Néandertal au Proche-Orient et en Eurasie.
3. Vers 40 000 ansDisparition de l'Homme de Néandertal.
4. 1997Premier fragment d'ADN néandertalien lu (ADN mitochondrial).
5. 2010Publication d'une première version du génome complet de Néandertal.
6. 2022Prix Nobel de physiologie ou médecine pour Svante Pääbo.

2. La preuve des croisements

Notions clés

Un allèle est une version d'un gène (ou d'une séquence d'ADN). Les chercheurs ont comparé le génome de Néandertal avec ceux d'humains actuels de différentes régions du monde. Ils ont trouvé des allèles :

• présents chez Néandertal ;
• présents chez des humains d'Europe, d'Asie, d'Océanie et d'Amérique ;
• mais absents ou très rares chez les humains d'Afrique subsaharienne.

Comme Néandertal vivait hors d'Afrique, l'explication la plus simple est une hybridation : des Homo sapiens sortis d'Afrique ont eu des enfants fertiles avec des Néandertaliens. Ces allèles ont ensuite été transmis de génération en génération : on parle d'introgression, c'est-à-dire l'entrée d'allèles d'une espèce dans le patrimoine génétique d'une autre.

flowchart LR
A[Génome de Néandertal] --> C[Comparaison des séquences]
B[Génomes humains actuels] --> C
C --> D[Allèles partagés avec les Eurasiens]
C --> E[Allèles absents en Afrique subsaharienne]
D --> F[Hybridation hors d Afrique]
E --> F

Exemple résolu 1 : interpréter une comparaison

On étudie un allèle noté N. On le trouve chez Néandertal, chez 30 personnes sur 100 dans un échantillon d'Asie de l'Est et chez 0 personne sur 100 dans un échantillon d'Afrique de l'Ouest. Que peut-on en déduire ?

3. Combien d'ADN néandertalien porte-t-on ?

Notions clés

Chez les humains actuels non africains, l'ADN d'origine néandertalienne représente environ 2 % du génome (entre 1,5 et 2,1 % selon les estimations publiées). Chez les populations d'Afrique subsaharienne, cette part est bien plus faible : une étude de 2020 en détecte environ trois fois moins que chez les Européens, une part apportée en partie par des migrations de retour de populations eurasiennes vers l'Afrique.

Cet ADN n'est pas d'un seul bloc : à chaque génération, la méiose et ses crossing-over mélangent les chromosomes, et les segments néandertaliens sont découpés en fragments de plus en plus courts. Deux personnes différentes ne portent pas les mêmes fragments : au total, les humains actuels conservent ensemble une part importante du génome de Néandertal, dispersée entre les individus.

4. Des allèles gardés ou éliminés par la sélection naturelle

Notions clés

Néandertal vivait en Eurasie depuis des centaines de milliers d'années : il portait des allèles adaptés à cet environnement (climat, microbes locaux). Pour des Homo sapiens arrivant d'Afrique, certains de ces allèles ont pu être avantageux : la sélection naturelle a augmenté leur fréquence. D'autres étaient défavorables (fertilité réduite, maladies) : leur fréquence a diminué, si bien que certaines régions de notre génome sont presque dépourvues d'ADN néandertalien.

• Immunité : plusieurs allèles néandertaliens de gènes de l'immunité innée (comme les gènes des récepteurs TLR, qui détectent les microbes) sont fréquents chez les Eurasiens.
• Un allèle aux effets différents selon le contexte : un segment néandertalien du chromosome 3 est associé à un risque plus élevé de forme grave de COVID-19, alors qu'un autre, sur le chromosome 12, est associé à une protection. Un même allèle peut donc être utile à une époque et défavorable à une autre.

Un cas proche existe avec une autre population humaine disparue, les Dénisoviens : un allèle du gène EPAS1, hérité d'eux, aide les populations du Tibet à vivre en haute altitude, où l'air contient moins de dioxygène.

Exemple résolu 2 : lire une évolution de fréquence

Dans des squelettes européens de différentes époques, on mesure la fréquence d'un allèle néandertalien d'un gène de l'immunité : elle passe d'environ 5 % il y a 40 000 ans à environ 30 % aujourd'hui (données fictives). Comment l'expliquer ?

Erreurs fréquentes

• Dire que « l'Homme descend de Néandertal » : Néandertal est une espèce cousine, avec qui il y a eu des croisements.
• Croire que l'ADN néandertalien forme un seul bloc : il est découpé en milliers de petits fragments, différents d'une personne à l'autre.
• Penser qu'un allèle néandertalien est forcément « mauvais » ou « bon » : son effet dépend de l'environnement et de l'époque.
• Conclure à une hybridation sans comparer avec une population de référence africaine.

Récapitulatif

• L'ADN ancien, fragmenté et contaminé, a pu être lu : le génome de Néandertal est connu depuis 2010.
• Des allèles partagés par Néandertal et les populations non africaines, mais absents en Afrique subsaharienne, prouvent des hybridations après la sortie d'Afrique : c'est l'introgression.
• Les non-Africains portent environ 2 % d'ADN néandertalien, découpé en petits fragments par les crossing-over.
• La sélection naturelle a conservé certains allèles avantageux (immunité) et éliminé des allèles défavorables.