Génome 3D extrait d’un mammouth laineux « lyophilisé »

Il y a environ 52 000 ans, la peau d’un mammouth laineux de Sibérie a été exposée à des conditions si glaciales qu’elle s’est spontanément lyophilisée, bloquant ses fragments d’ADN en place.

Dans une étude publiée jeudi dans la revue CelluleDes scientifiques ont rapporté avoir utilisé cet échantillon remarquable pour reconstruire le génome de l’animal en trois dimensions, une avancée qui pourrait apporter de nouvelles connaissances importantes sur les espèces éteintes et même stimuler les efforts pour les ramener à la vie.

Jusqu’à présent, les spécimens d’ADN anciens n’ont été découverts que sous forme de fragments courts et brouillés, ce qui limite considérablement la quantité d’informations que les chercheurs peuvent extraire.

« Nous montrons désormais que, au moins dans certaines circonstances, ce ne sont pas seulement ces fragments d’ADN qui survivent, mais ils survivent d’une manière qui préserve l’arrangement original », a déclaré à l’ Olga Dudchenko, co-auteure de l’étude et généticienne au Baylor College of Medicine.

Comprendre l’architecture 3D du génome d’un organisme — l’ensemble complet de son ADN — est essentiel pour identifier les gènes actifs dans des tissus spécifiques, révélant pourquoi les cellules du cerveau pensent, les cellules cardiaques battent et les cellules immunitaires combattent les maladies.

On a longtemps supposé qu’en raison de la dégradation rapide des très petites particules, de telles informations seraient inévitablement perdues pour l’histoire.

Mais il y a une dizaine d’années, une équipe internationale de scientifiques a entrepris de trouver un échantillon ancien dans lequel l’organisation 3D de l’ADN était restée intacte afin qu’elle puisse être entièrement reconstruite à l’aide d’une nouvelle technique d’analyse.

Leur quête les a conduits à un échantillon de mammouth laineux exceptionnellement bien conservé, exhumé dans le nord-est de la Sibérie en 2018.

On ne sait pas si le pachyderme hirsute – une femelle à la coupe de cheveux caractéristique en forme de mulet – est mort naturellement ou a été tué par les humains. Cependant, il semble que les premiers humains l’aient écorché, laissant intacts les tissus autour de la tête, du cou et de l’oreille gauche, selon Dudchenko.

Viande séchée de mammouth laineux

L’équipe émet l’hypothèse que la peau s’est refroidie et déshydratée, passant à un état semblable à du verre qui a piégé ses molécules en place et préservé la forme de ses chromosomes, ou les structures filiformes qui maintiennent les brins d’ADN.

En fait, ils avaient découvert un morceau de viande séchée de mammouth laineux lyophilisée.

Pour tester la résilience de la viande séchée, ils ont soumis des morceaux de viande séchée de bœuf fabriqués en laboratoire et achetés en magasin à une série de tests simulant le type de dommages que des échantillons anciens pourraient subir au cours des millénaires.

« Nous avons tiré dessus avec un fusil de chasse. Nous l’avons écrasé avec une voiture. Un ancien lanceur partant des Astros de Houston lui a lancé une balle rapide », a déclaré Cynthia Perez Estrada, co-auteur de l’étude et chercheuse au Baylor College of Medicine et à l’université Rice.

La viande séchée se brisait en petits morceaux, parfois aussi violemment que du verre à vitre. « Mais à l’échelle nanométrique, les chromosomes étaient intacts, inchangés », a déclaré Perez Estrada dans un communiqué.

Une découverte importante de leurs recherches a été d’établir que les mammouths avaient 28 paires de chromosomes. Cette découverte correspond aux 28 paires de chromosomes trouvées chez les éléphants, les plus proches parents vivants des mammouths, « mais avant cette étude, personne ne savait vraiment à quoi s’attendre », a déclaré Dudchenko.

« Chromosomes fossiles »

L’analyse de l’équipe a également identifié plusieurs gènes « candidats » qui pourraient être responsables de ce qui rend les mammouths laineux laineux, notamment un gène responsable des cils longs et épais, et un autre associé aux glandes sudoripares clairsemées.

Erez Lieberman Aiden, du Baylor College of Medicine, qui a codirigé l’équipe, a déclaré à l’ que même si l’objectif des chercheurs n’était pas de ramener les mammouths, les informations qu’ils ont recueillies pourraient être utilisées pour de tels efforts.

Une équipe japonaise étudie le clonage de mammouths laineux, tandis qu’un groupe aux États-Unis souhaite créer des éléphants génétiquement « mammouthisés ».

Dans la peau, « 96 % des gènes sont fondamentalement dans le même état d’activité que celui d’un éléphant », a déclaré Aiden, ce qui signifie que les scientifiques travaillant sur la dé-extinction pourraient désormais se concentrer sur les quatre pour cent restants.

L’équipe espère désormais que les bénéfices de leur étude s’étendront bien au-delà de leur échantillon spécial et ouvriront un nouveau chapitre de la paléogénétique si d’autres « chromosomes fossiles » peuvent être découverts.

Le pergélisol arctique reste un endroit prometteur pour l’étude, et il est également possible que la momification des civilisations anciennes dans des climats plus chauds puisse également préserver les structures génomiques, selon Dudchenko.

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