Les généticiens réécrivent l’histoire des Néandertaliens et d’autres humains anciens

Depuis la découverte des premiers ossements de Néandertaliens en 1856, les gens se sont interrogés sur ces anciens hominidés. En quoi sont-ils différents de nous ? Dans quelle mesure nous ressemblent-ils ? Nos ancêtres s’entendaient-ils avec eux ? Les combattaient-ils ? Les aimaient-ils ? La récente découverte d’un groupe appelé Dénisoviens, un groupe semblable à Néandertal qui peuplait l’Asie et l’Asie du Sud, a ajouté son lot de questions.

Aujourd’hui, une équipe internationale de généticiens et d’experts en intelligence artificielle s’emploie à ajouter de nouveaux chapitres à l’histoire commune des hominidés. Sous la direction de Joshua Akey, professeur à l’Institut Lewis-Sigler de génomique intégrative de Princeton, les chercheurs ont découvert une histoire de mélanges et d’échanges génétiques qui suggère un lien beaucoup plus étroit entre ces premiers groupes humains qu’on ne le pensait auparavant.

« C’est la première fois que des généticiens identifient plusieurs vagues de mélange homme-néandertal moderne », a déclaré Liming Li, professeur au Département de génétique médicale et de biologie du développement de l’Université du Sud-Est à Nanjing, en Chine, qui a effectué ce travail en tant que chercheur associé dans le laboratoire d’Akey.

« Nous savons maintenant que, pendant la majeure partie de l’histoire de l’humanité, nous avons eu des contacts entre les hommes modernes et les Néandertaliens », a déclaré Akey. Les hominines, qui sont nos ancêtres les plus directs, se sont séparés de l’arbre généalogique néandertalien il y a environ 600 000 ans, puis ont développé nos caractéristiques physiques modernes il y a environ 250 000 ans.

« Depuis lors et jusqu’à la disparition des Néandertaliens – c’est-à-dire pendant environ 200 000 ans – les humains modernes ont interagi avec les populations néandertaliennes », a-t-il déclaré.

Les résultats de leurs travaux paraissent dans le numéro actuel de la revue Science.

Les Néandertaliens, autrefois stéréotypés comme lents et stupides, sont désormais considérés comme des chasseurs et des fabricants d’outils compétents, qui soignaient les blessures des autres avec des techniques sophistiquées et étaient bien adaptés pour prospérer dans le froid européen.

Tous ces groupes d’hominidés sont des humains, mais pour éviter de dire « humains de Néandertal », « humains de Denisova » et « versions anciennes de notre propre espèce d’humains », la plupart des archéologues et anthropologues utilisent les abréviations Néandertaliens, Dénisoviens et humains modernes.

En utilisant les génomes de 2 000 humains vivants ainsi que de trois Néandertaliens et d’un Dénisovien, Akey et son équipe ont cartographié le flux génétique entre les groupes d’hominidés au cours du dernier quart de million d’années.

Les chercheurs ont utilisé un outil génétique conçu il y a quelques années, appelé IBDmix, qui utilise des techniques d’apprentissage automatique pour décoder le génome. Les chercheurs précédents s’appuyaient sur la comparaison des génomes humains avec une « population de référence » d’humains modernes dont on pensait qu’ils n’avaient que peu ou pas d’ADN néandertalien ou dénisovien.

L’équipe d’Akey a établi que même les groupes référencés, qui vivent à des milliers de kilomètres au sud des grottes de Néandertal, possèdent des traces d’ADN néandertalien, probablement transportées vers le sud par des voyageurs (ou leurs descendants).

Grâce à IBDmix, l’équipe d’Akey a identifié une première vague de contact il y a environ 200 à 250 000 ans, une autre il y a 100 à 120 000 ans et la plus grande il y a environ 50 à 60 000 ans.

Cela contraste fortement avec les données génétiques antérieures. « À ce jour, la plupart des données génétiques suggèrent que les humains modernes ont évolué en Afrique il y a 250 000 ans, sont restés sur place pendant les 200 000 années suivantes, puis ont décidé de se disperser hors d’Afrique il y a 50 000 ans et de peupler le reste du monde », a déclaré Akey.

« Nos modèles montrent qu’il n’y a pas eu de longue période de stagnation, mais que peu de temps après l’apparition des hommes modernes, nous avons migré hors d’Afrique et sommes revenus en Afrique également », a-t-il déclaré. « Pour moi, cette histoire est celle d’une dispersion, du fait que les hommes modernes se sont déplacés et ont rencontré des Néandertaliens et des Dénisoviens bien plus souvent que nous ne le pensions auparavant. »

Cette vision d’une humanité en mouvement coïncide avec les recherches archéologiques et paléoanthropologiques suggérant des échanges culturels et d’outils entre les groupes d’hominidés.

L’idée clé de Li et Akey a été de rechercher l’ADN de l’homme moderne dans les génomes des Néandertaliens, plutôt que l’inverse. « La grande majorité des travaux génétiques de la dernière décennie se sont concentrés sur la façon dont l’accouplement avec les Néandertaliens a eu un impact sur les phénotypes de l’homme moderne et sur notre histoire évolutive, mais ces questions sont également pertinentes et intéressantes dans le cas inverse », a déclaré Akey.

Ils ont réalisé que les descendants de ces premières vagues d’accouplements entre Néandertaliens et humains modernes devaient rester avec les Néandertaliens, ne laissant ainsi aucune trace chez les humains actuels. « Comme nous pouvons désormais intégrer la composante néandertalienne dans nos études génétiques, nous observons ces premières dispersions d’une manière qui nous était impossible auparavant », a déclaré Akey.

La dernière pièce du puzzle a été de découvrir que la population néandertalienne était encore plus petite qu’on le croyait auparavant.

La modélisation génétique utilise traditionnellement la variation – la diversité – comme indicateur de la taille d’une population. Plus les gènes sont divers, plus la population est grande. Mais en utilisant IBDmix, l’équipe d’Akey a montré qu’une part importante de cette diversité apparente provenait de séquences d’ADN prélevées sur les humains modernes, dont la population est beaucoup plus nombreuse.

En conséquence, la population effective des Néandertaliens a été revue à la baisse, passant d’environ 3 400 individus reproducteurs à environ 2 400.

Prises ensemble, ces nouvelles découvertes brossent un tableau de la façon dont les Néandertaliens ont disparu des archives, il y a environ 30 000 ans.

« Je n’aime pas parler d’extinction, car je pense que les Néandertaliens ont été en grande partie absorbés », a déclaré Akey. Son idée est que les populations néandertaliennes ont lentement diminué jusqu’à ce que les derniers survivants soient intégrés aux communautés humaines modernes.

Ce « modèle d’assimilation » a été formulé pour la première fois par Fred Smith, professeur d’anthropologie à l’Université d’État de l’Illinois, en 1989. « Nos résultats fournissent des données génétiques solides qui sont cohérentes avec l’hypothèse de Fred, et je pense que c’est vraiment intéressant », a déclaré Akey.

« Les Néandertaliens ont été au bord de l’extinction, probablement pendant très longtemps », a-t-il déclaré. « Si vous réduisez leur nombre de 10 ou 20 %, ce que font nos estimations, cela représente une réduction substantielle d’une population déjà menacée.

« Les hommes modernes étaient comme des vagues qui s’écrasaient sur une plage, érodant lentement mais sûrement la plage. Finalement, nous avons simplement submergé démographiquement les Néandertaliens et les avons incorporés aux populations humaines modernes. »