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Retracer l'histoire d'un peuple grâce à ses gènes

Quand les sépultures, les langues et la morphologie des visages ne suffisent pas à lever le voile sur l’origine des peuples, alors les chercheurs vont fouiller au cœur de l’ADN. L’anthropologie génétique essaie ainsi de décrypter l’origine des peuples, leurs mouvements migratoires et les phénomènes de métissage.

Chefs amérindiens wayampiChefs wayampi de la commune des Trois-Sauts (Guyane française).
© Georges Larrouy

Dès les années soixante, les anthropologues ont essayé, de manière intuitive, de comprendre d’où venaient certains peuples isolés comme les Indiens d’Amazonie ou les petites communautés insulaires d’Océanie. Entre morphologie, langue et organisation sociale, ils ont collecté des informations et tenté d’établir des liens, des corrélations, de comprendre l’évolution des populations. Grâce à des prélèvements de sang, ils pouvaient déjà comparer la répartition des groupes sanguins dans une population, en faire l'analyse et en déduire certaines informations sur les migrations. Mais à partir des années quatre-vingt-dix, la richesse des informations génétiques fournies par l'étude de l'ADN va faire exploser ce domaine de l'anthropobiologie. Deux parties de cet ADN sont essentiellement analysées, le chromosome Y et l'ADN mitochondrial (chapitre 1).

Selon les cas, archéologues et anthropologues utiliseront pour leurs études l'ADN ancien - dont l'on trouve des traces sur des vestiges archéologiques - ou/et l'ADN moderne - prélevé sur des populations actuelles. En Amazonie, où l'acidité du sol a rendu impossible la conservation des objets de la vie traditionnelle et des ossements au travers des âges, où la végétation est telle que les traces de groupes humains sont vite effacées, seul l'ADN moderne peut faire avancer la recherche.

C'est là que travaille notamment le laboratoire d’anthropobiologie du CNRS, associé à l'université Paul Sabatier de Toulouse. L'équipe de Stéphane Mazières tente de comprendre, en Guyane française, les interactions entre les différentes ethnies, le métissage avec les peuples africains et européens, mais surtout de déterminer si les ethnies du bassin amazonien possèdent des liens de parenté avec des groupes plus lointains. Elle élabore pour cela des scénarios de peuplement, formulant des hypothèses sur les lignages, l’organisation sociale des communautés, et essaie aussi de remonter aux éventuels "fondateurs" du groupe. (chapitre 2).

Les membres de cette équipe travaillent également en Sibérie, région particulièrement intéressante car elle est située à la croisée des peuplements entre Europe, Asie et Amérique. Intérêt supplémentaire : ils peuvent y recouper leurs informations issues de l'étude de l'ADN moderne avec celles issues de l'ADN ancien, puisque dans cette région glaciale, on retrouve des sépultures très bien conservées (chapitre 3), ce qui permet de retracer l’histoire du peuplement malgré les nombreux brassages.

En témoignent ces travaux récents de l'équipe de Svante Pääbo (du Max Planck Institute, à Leipzig, en Allemagne), qui ont permis de montrer qu'un homme de Neandertal a porté ses pas jusqu'en Sibérie, alors que l'on pensait jusqu'à présent qu'il n'avait pas dépassé l'Ouzbékistan. Les chercheurs ont comparé l'ADN contenu dans des os fossiles d'hominidés vieux de 37 à 45 000 ans trouvés dans la région d'Okladnikov (région sibérienne de l'Altaï, zone montagneuse comprise entre la Russie, la Chine, la Mongolie et le Kazakhstan) avec d'autres ossements d'un enfant provenant d'Ouzbékistan, mais aussi avec la séquence génétique bien connue de treize Néandertaliens européens et l'ADN d'habitants actuels de cette région. La comparaison entre ces différents ADN a confirmé que les ossements d'Ouzbékistan et de l'Altaï appartenaient bien à des Néandertaliens….

01.Un peuple de gènes…

Chaque être humain naît avec un patrimoine génétique qui lui est propre (à l'exception des jumeaux homozygotes). Un patrimoine qui est fixé à la naissance et cesse d’exister à la mort de l’individu. De même, chaque population possède un patrimoine génétique comprenant l’ensemble des gènes de la population (les chercheurs en anthropobiologie travaillent à l'échelle de la tribu, du groupe, du village, entités relativement faciles à délimiter). Mais ce patrimoine peut varier au cours du temps (par exemple la population française est composée de nombreuses populations intermédiaires : basques, corses, bretonnes, alsaciennes, etc.). Les populations ne sont, en effet, pas immuables, elles évoluent, et leur patrimoine génétique avec. C'est ce qu'étudie la génétique des populations.

Les mutations, la sélection naturelle, la dérive génétique et les migrations sont les principaux "événements" pouvant modifier le patrimoine génétique d'une population.
Les mutations correspondent à des modifications brusques d’une séquence d’ADN et engendrent des changements chez l’individu qui peuvent être sans conséquences, avantageux, ou au contraire à l’origine de maladies. Ces mutations vont pouvoir se transmettre à la descendance et se disséminer dans la population. C'est ainsi, par exemple, que chez les Amishs de Pennsylvanie, une communauté religieuse très isolée de 16 à 18 000 membres, on observe une forte fréquence de microcéphalie (61cas chez 23 familles), pathologie de transmission récessive habituellement très rare. Toutes ces familles descendent d’un même couple ayant vécu 9 générations plus tôt.
• La sélection naturelle, mécanisme mis en relief par Darwin, se traduit par l’augmentation de fréquence des caractères qui conduisent à la meilleure capacité reproductrice dans un milieu donné : c’est l’adaptation. Par exemple les peuples de l’Himalaya ou des Andes ont développé des caractères leur permettant de se maintenir à très haute altitude.
La dérive génétique désigne quant à elle les modifications extrêmes de fréquence de gènes (vers 100 %, ou au contraire l’élimination) par le biais du hasard, au sein d’une population qui doit être de petite taille et après un grand nombre de générations. Elle représente sans doute la cause principale de la quasi-disparition du groupe sanguin B chez les Amérindiens, dont les ancêtres sont arrivés par le détroit de Béring à la fin de la dernière glaciation il y a plus de 10 000 ans.
• Enfin, au hasard des migrations, les peuples se mélangent, et mêlent leur patrimoine génétique.

Animation sur l'ADN mitochondrialL'ADN mitochondrial permet l'étude des migrations de population. Pour en savoir plus, découvrez l'animation de Planète Gène.
© planetegene.com

Pour s'y retrouver dans ces modifications successives, les chercheurs s'appuient principalement sur deux marqueurs génétiques : l’ADN mitochondrial et le chromosome Y. Pourquoi ces deux-là ? Parce qu'ils échappent au phénomène de recombinaison lors de la méiose, et permettent d’explorer avec un certain degré de fiabilité respectivement les lignées paternelles et maternelles.

L’ADN mitochondrial (ADNmt) est essentiellement transmis par la mère à travers son ovule, donc uniquement de mère en fille, pas de mère à fils. Les informations génétiques contenues dans l’ADN de l’arrière arrière-grand-mère se retrouvent donc à l’identique dans celui de l’arrière-grand-mère, la grand-mère, la mère et la fille. En connaissant le lignage et la séquence génétique, il est possible de conclure sur le lien de parenté existant entre deux personnes. En étudiant l’ADNmt de la population européenne, on a ainsi pu distinguer sept groupes correspondant à sept types d'ADNmt. Puis, en se basant sur la localisation géographique et temporelle de ces groupes en Europe, il a été possible de retracer l’histoire du peuplement.

Quant au chromosome Y, il est le marqueur spécifique transmis par l’homme. De la même manière que pour l’ADN mitochondrial, il permet d’établir les liens de parenté mais cette fois-ci uniquement côté masculin. En étudiant, sur les populations actuelles, des marqueurs liés à ce chromosome Y, certains auteurs ont repéré plusieurs vagues migratoires majeures. La première, semblant dater de 30 à 35 000 ans, est "repérée" par le marqueur M173, mutation qui est apparue à cette époque au niveau de la jonction Europe/Asie. La deuxième vague sensée s’être produite il y a environ 25 000 ans est illustrée par la mutation M170 dont l’origine est située au Proche-Orient.


C'est donc l'étude de ces deux marqueurs principaux (ADNmt et chromosome Y), croisée à des éléments archéologiques, linguistiques, ethnologiques, démographiques, qui permet de retrouver les origines d'une population.

02.Amazonie, quand le sang parle deux fois

Lorsque le professeur Georges Larrouy, chercheur au centre d’hémotypologie du CNRS*, commença dans les années soixante ses campagnes de prélèvement de sang parmi les populations amérindiennes d’Amazonie, il ne pensait pas que vingt ans plus tard les mêmes échantillons livreraient de nouvelles informations. À l’origine, ces échantillons ont été prélevés dans le cadre de programmes de veille sanitaire menés à l'époque par l'Institut Pasteur et un centre du CNRS. Mais ils ont permis de montrer que certaines populations amérindiennes de Guyane diffèrent entre elles, tout au moins en termes de fréquences des groupes sanguins. Ceci semble suggérer une corrélation avec l’histoire de ces groupes, qui seraient issus de zones géographiques différentes, ce que l'on n'imaginait pas. Georges Larrouy s’oriente alors vers l’étude de l’origine des différentes ethnies peuplant la Guyane française. Avec le docteur Franck Joly et Nicolle Joly, infirmière, il prélève près de 900 échantillons de sang entre 1962 et 1984, interroge chacune des personnes participant à son étude sur ses liens de parentés. Aidés d'André Sevin (ingénieur de recherches au laboratoire de Toulouse également), ils établissent des généalogies et mènent l’enquête au sein des trois groupes linguistiques présents en Guyane française : les Arawak (ethnie Palikur), les Tupi Guarani (ethnies Émerillons et Wayampis) et les Karib (ethnies Kali’na et Wayana). Les Palikur de Guyane appartenant au groupe linguistique des Arawak, Georges Larrouy recherchait alors les traces d’un lien éventuel avec les Arawak du Pérou. Il voulait retrouver les indices de l’éventuelle migration de certains groupes de la côte pacifique (Pérou) vers la côte atlantique (Guyane).

Village wayampiVillage wayampi à Itoussansein, en 1962. Cette population vit en Guyane, à la frontière du Brésil, dans la partie haute du fleuve Oyapoc.
© Georges Larrouy

Mais les études du professeur Larrouy n'aboutiront pas. À l'époque, les prélèvements n'apportent pas d’informations suffisantes sur les principaux groupes sanguins pour établir précisément les liens de parentés dans des populations. Et dans cette région amazonienne tropicale et humide, où la forêt n’est pas densément peuplée, les traces du passé (objets ou habitations) se conservent mal, excepté les débris des poteries.

Heureusement depuis, la science a fait des progrès, et les études sur l'ADN moderne permettent de se repencher sur le sujet ! Dans le cadre du programme Amazonie du CNRS, quand Stéphane Mazières débute sa thèse en 2002 sur le même terrain de recherche que le professeur Larrouy, il reprend les échantillons de sang congelés vingt ans auparavant. Il extrait du plasma sanguin l’ADN et les informations qu’il renferme, utilisant la génétique pour confirmer ou infirmer l’hypothèse de Georges Larrouy. Il essaie ainsi de définir les lignées maternelles et paternelles grâce aux deux marqueurs que sont l’ADN mitochondrial et le chromosome Y. L’étude de Stéphane Mazières met notamment en évidence des faits historiques post-colombiens (début de la colonisation de l'Amérique par les Européens), et confirme par la biologie moléculaire certains des résultats déjà connus, comme le métissage des Kali’na vivant sur la côte avec des esclaves africains. L’ADN mitochondrial analysé dans ce groupe montre en effet des caractéristiques types des lignées d’Afrique subsaharienne. Or 1% seulement de ces populations originaires du golfe de Guinée (sud-ouest de l'Afrique) possèdent cette caractéristique. Retrouver cette particularité génétique, tellement rare dans le sang des Kali’na, permet d’affirmer de manière sûre que le métissage entre Amérindiens et populations africaines a bien eu lieu.

Stéphane Mazières a également montré comment le déclin d'une population comme les Émerillons (passée de 4 000 individus environ en 1850, à 52 personnes en 1950, elle a manqué de disparaître), a été accompagné d'une réduction de la diversité génétique. On sait par les différents rapports des explorateurs de l'époque que des maladies comme la rougeole, importée d'Europe, ont failli faire disparaître totalement cette population, qui s'en est miraculeusement sortie (ils sont "remontés" à 150 individus environ, dans les années quatre-vingts), mais leur diversité génétique est deux fois moins importante que celle de populations voisines.

Enfin, l’étude de Stéphane Mazières a permis d’établir un parallèle entre la structure clanique fermée des Palikours, révélée au travers des généalogies, et l’image génétique de cette population. "Chez les Palikours, nous possédons les généalogies sur six générations. Donc nous savons comment se sont mariés les Indiens, et avec qui, explique Stéphane Mazières. Nous avons observé que les mariages ne se faisaient qu'entre partenaires d'un des sept clans distincts. Il leur est interdit de se marier avec quelqu'un de son propre clan (cela entraînerait une relation incestueuse), mais aussi avec une personne étrangère à l'ensemble des clans. Ensuite, les simulations informatiques que nous avons réalisées ont montré comment ces règles sociales, selon lesquelles les conjoints ne sont pas choisis au hasard, pouvaient également agir sur la diversité génétique en diminuant notoirement celles-ci."

Stéphane Mazieres s’est aussi penché sur la possible parenté génétique entre les groupes Arawak de Guyane (Palikours) et ceux du Pérou (population Matsiguenga). Ils parlent la même langue, et les linguistes pensent que tous seraient partis du Pérou vers la Guyane, il y a 2 000 ans environ. Qu'en disent les analyses génétiques ? "Certes, on trouve entre ces deux populations des caractéristiques communes, mais ces caractéristiques se trouvent également chez d'autres populations, elles ne sont donc pas suffisamment spécifiques aux Arawaks pour prouver une parenté entre ceux de Guyane et ceux du Pérou", commente Stéphane Mazières. Mais peut-être que les individus qui portaient ces caractéristiques "spécifiques" ont été décimés par les épidémies ? "Dans ce cas nous ne pourrions jamais démontrer ce lien, qui aurait malgré tout existé…"

Carbet de la tribu émerillonCarbet de la tribu émerillon, en 1962. Cette case est l'habitat traditionnel de ce peuple.
© Georges Larrouy

Stéphane Mazières ne désespère pas, car les échantillons qu’il possède n’ont pas livré tous leurs secrets. Le jeune chercheur de Toulouse s’attaquera bientôt à de nouvelles analyses sur d’autres types de marqueurs génétiques (différents de l'ADNmt, et du chromosome Y), plus difficiles à décrypter mais qui devraient fournir des informations complémentaires. Et déterminer, peut-être, des relations entre certaines populations de Guyane et des populations des hautes terres andines, entre lesquelles un lien de parenté est suggéré par des éléments linguistiques.


* Fondé par Jacques Ruffié de l'université Paul Sabatier de Toulouse

03.L'énigme yakoute

Les origines de la population yakoute restent énigmatiques. Dans cette région reculée de Sibérie orientale, les Yakoutes pratiquent l’élevage des chevaux là où les ethnies voisines sont des chasseurs-cueilleurs et des éleveurs de rennes. Autre particularité, ils parlent une langue d’origine mongolo-turque alors que les Evenks, les Evens et les autres ethnies qui coexistent sur cet immense territoire parlent des langues toungouses et ouralo-sibériennes. Dans la République de Sakha (anciennement Yakoutie), grande comme cinq fois la France, les Yakoutes dénotent, suscitent beaucoup de questions. Mais d’où viennent-ils ?

Le peuplement de la Sibérie est l’un des moins bien connus du monde. Depuis 2001, Éric Crubezy et son équipe du laboratoire d’anthropobiologie de Toulouse étudient les Yakoutes, ethnie majoritaire de la région, en cherchant à comprendre leur mode de peuplement.

Dans cette région au riche patrimoine archéologique, plus de soixante tombes gelées ont été mises à jour depuis plus de six ans grâce à la Mission archéologique française de Sibérie orientale (MAFSO). Les équipes franco-russes d’archéologues, paléontologues et biologistes déterrent, décrivent et autopsient les dépouilles enterrées dans le sol gelé et momifiées depuis des siècles. Des dépouilles sont ensevelies juste au-dessus du permafrost, dans cette couche de sol de 2 m d’épaisseur qui ne dégèle que pendant le court été polaire. Avec des températures hivernales pouvant descendre à - 50 °C, les fouilles ne sont possibles que de juin à septembre.

En collaboration avec les scientifiques russes, Éric Crubézy étudie les sépultures, décrit les vêtements et les objets qui entourent le défunt dans son ultime demeure. Puis il cherche à faire parler les corps. Au cours de l’autopsie, les chercheurs réalisent des prélèvements d’os et de dents. Des prélèvements qui, dans un deuxième temps, seront envoyés au laboratoire de l’Institut de médecine légale de Strasbourg dirigé par Bertrand Ludes, membre de l’équipe d’anthropobiologie, pour y subir une analyse génétique. Les études génétiques permettent aussi de préciser au sein des ensembles funéraires comportant deux ou plusieurs sujets leurs éventuels liens de parenté. Mais encore faut-il pouvoir dater ces corps momifiés. Grâce à la dendrochronologie qui est l’étude des cernes du bois (voir notre dossier, Dendrochronobiologie, les arbres nous parlent), il est possible de définir la date de l'abattage des arbres, donc d'estimer la date de fabrication des cercueils, et ainsi de connaître la période à laquelle les corps ont été enterrés. Les plus vieilles momies yakoutes dateraient ainsi du XIVe siècle et les plus récentes du XVIIIe siècle.

Accueil néo-traditionnel yakouteAccueil néo-traditionnel yakoute, à Ügulet, Ulus de la Viloui, République de Sakha.
© ANR Sibérie

Les études génétiques réalisées sur les momies ont ainsi permis de définir une lignée paternelle, et cela grâce à l’analyse des marqueurs chromosomiques Y. Éric Crubézy explique ainsi que "les corps des défunts descendraient uniquement de deux hommes possédant un patrimoine génétique différent, les pères fondateurs de la communauté en quelque sorte."

La validité de ces résultats est actuellement testée à partir des analyses de l’ADN moderne. Pour cela, Morgane Gibert, membre du même laboratoire de Toulouse, dirige un projet ANR JCJC (agence nationale de la recherche/ Jeunes chercheurs jeunes chercheuses) "Sibérie", ayant pour objectif de tester les hypothèses de peuplement yakoute à partir des données des populations actuelles. Une première étape a consisté à prélever des échantillons à proximité des sites afin de tester l’hypothèse de continuité de peuplement : on vérifie que les vivants sont bien issus des morts qui se trouvent là, et non pas d'une immigration ultérieure. L’objectif suivant est de rassembler les données ethnologiques, linguistiques et historiques permettant d’établir des hypothèses de peuplement qui pourront alors être testées à la lumière des données de la génétique.

Quelles sont les origines possibles ? Quels métissages se sont produits ? Quelles étaient les densités de populations au cours des phases de peuplement ? Quel a été l’impact de ces différents facteurs d’évolution sur la structure génétique de la ou des populations yakoutes ? Voici les questions auxquelles ce projet s’intéresse. Pour y répondre, plusieurs échantillonnages ont été réalisés en Yakoutie mais aussi en Bouriatie (rive sud du lac Baïkal), un des lieux possibles d’origine des Yakoutes selon les données archéologiques. En Yakoutie, les lieux de prélèvement ont été choisis à partir de cartes ethnologiques du XVIIe siècle. Ces derniers montrent plusieurs foyers de peuplement : s’agit-il de plusieurs foyers primaires (par exemple trois régions peuplées en même temps) ou de foyers secondaires (trois régions peuplées les unes après les autres ) ?

Grâce à une petite baguette munie d’une brosse à son extrémité, Morgane Gibert prélève des cellules buccales sur des villageois. Les échantillons sont rapportés en France et l’ADN extrait est analysé au laboratoire de Toulouse. Les analyses génétiques menées au laboratoire - en collaboration avec Catherine Thèves, post-doctorante - permettront de noter les différences entre les échantillons d'ADN ancien et d'ADN moderne, et peut-être d'établir ou non une continuité entre ces populations.

Les mouvements de populations ayant été nombreux depuis le XVIIe siècle, le choix des terrains et des échantillons représentatifs ont représenté une étape fondamentale de la recherche. Ce qui a été fait en collaboration avec l’ethnologue Marine Le Berre-Semenov pour la Yakoutie, la linguiste Z. Sazinova et le docteur Marc Perrucho pour la Bouriatie, et à partir des relevés de généalogies analysées notamment par André Sevin, ingénieur de recherches au laboratoire de Toulouse. "Et nous avons finalement retenu les deux foyers de population les plus importants pour y analyser l'ADN ancien sur des restes osseux datant du XIVe au XVIIIe siècle et le comparer avec l'ADN moderne, poursuit Morgane Gibert. Ce qui nous a permis de montrer que la population yakoute actuelle descendait en grande partie des populations du XIVe siècle de cette même région." Et que les caractéristiques génétiques des populations de ces villages possèdent des points communs avec celles des peuples vivant autour du lac Baïkal, soit à plus de 1 500 km au Sud. Ces populations, probablement de petits groupes au vu du faible nombre d’ancêtres communs, auraient donc migré vers le Nord en plusieurs phases successives. Les études génétiques révèlent également que ces Yakoutes ont eu des échanges non négligeables avec les populations autochtones, notamment Evenks et Evens. Par ailleurs, Yakoutes et Bouriates ont une proximité linguistique (les premiers parlent turc, les seconds une langue turco-mongol), argument supplémentaire en faveur d'un ancêtre commun.

Les recherches vont donc se poursuivre dans cette région proche du détroit de Béring où les mouvements de population sont importants pour comprendre le peuplement de l’Amérique. Peuplement qui reste largement antérieur à celui de l’installation des Yakoutes dans la région.

Dans le monde, quasiment toutes les régions sont passées au crible des analyses anthropogénétiques. Parmi les travaux en cours, ceux menés pour savoir quelles traces génétiques ont laissé les invasions arabes dans le sud de l'Europe ; ou encore les études visant à comprendre d'où sont venus les habitants de l'île de Pâques, cet îlot perdu au beau milieu de l'océan Pacifique, dont les côtes se trouvent à 4 000 km de Tahiti et à 3 700 kilomètres du Chili : ces insulaires sont-ils arrivés d'Amérique du Sud ou d'Indonésie ? Autre exemple, l'étude du peuplement de la vallée du Nil de la période prédynastique (IVe millénaire avant notre ère) à l’époque moderne, qui prend en compte les éléments de co-évolution de l'homme avec son milieu. "L'objectif est toujours culturel, commente Stéphane Mazières. Et pour nos travaux, par exemple, les Amérindiens ont été très heureux de comprendre d'où ils venaient, d'en savoir plus sur leur histoire."

En Europe également, des études sont en cours. Pour ne citer que la France, le laboratoire de l'université Paul Sabatier travaille sur les villages de la vallée de Cauterets, la vallée de Luchon et le val d'Aran. Des enquêtes généalogiques y sont menées, qui permettent de reconstituer les migrations.

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