| Une
molécule au nom
étrange, l'ADN mitochondrial |
" Adam et
Eve sont aujourd'hui au jardin de l'ADN " (Luca Cavalli-Sforza,
Université de Stanford, Etat-Unis)
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Les mitochondries sont responsables,
au sein de la cellule, de la respiration et par là, de la production d'énergie. Situées
dans le cytoplasme, donc hors du noyau, elles contiennent leur propre ADN dit "ADN
mitochondrial" ("ADNm") stocké sous forme de petites
boucles.
Cette molécule
mesure environ 5 mm de long et pèse 107 daltons.
Chez l'homme,
cet ADNm comprend 37
gènes répartis sur 16 569 paires de base. La taille du
génome mitochondrial est donc très faible par rapport à celle de l'ADN du
noyau (environ 3 milliard de bases).
Cet ADNm contient des informations liées à la production des 37 molécules
mitochondriales qui fabriquent l'énergie des cellules. Ces gènes codent, en
effet, 13 protéines, essentielles à la chaîne respiratoire et 24
molécules d'ARN de transfert (en fait 22 ARN de transfert ARNt et 2 ARN
ribosomal ARNr). |
Voici la
répartition de ces 16 569 paires de bases :
En 1988, une
première maladie génétique, la maladie de Leber (cécité du jeune adulte),
est identifiée comme étant due à une déficience de ces gènes
mitochondriaux. D'autres seront découvertes par la suite.
500 de
ces 16 569 bases constituent une région à part, dite non-codante, car les
bases la constituant ne codent rien de particulier et n'ont pas de rôle
spécifique. C'est cette région de l'ADN, également nommée "région
de contrôle" qui sera analysée par les généticiens lorsque que
ceux-ci chercheront à comparer deux molécules d'ADNm provenant de deux
individus différents.
Une
transmission toute féminine !
De part la nature externe au noyau de la
cellule des mitochondries, l'ADNm ne serait transmis que par les femmes
car apporté par les ovocytes lors de la fécondation (certaines études récentes
remettraient toutefois en cause
cette hypothèse). Cet ADNm échappe donc au brassage des gènes qui se produit à chaque
génération.
Les
généticiens parlent d'hérédité cytoplasmique par opposition à
l'hérédité mendélienne de l'ADN nucléaire.
Après
analyse...
L'analyse
approfondie de cet ADNm offre des outils très efficaces d'investigation.
La première
utilisation de l'analyse de l'ADNm dans un cadre judiciaire remonte à 1996 dans
le Tennessee (Chattanooga). Elle permit d'identifier un meurtrier après
l'analyse de l'ADNm contenu dans des cellules associées à des traces de
salive.
Dans un tout
autre domaine, un programme américain cherche, par cette même analyse, à
identifier les ossements de soldats morts pendant la guerre de Corée.
L'étude de l'ADNm permet
surtout aux généticiens
des populations de construire des arbres phylogénétiques. L'analyse de cet ADN
spécifique est donc devenue un outil d'investigation dans un grand nombre de recherches
historiques, archéologiques voire paléontologiques. Les ossements du tsar
Nicolas II ont été ainsi authentifiés (lire le livre de
Bryan Sykes) ainsi que le corps de
l'individu enterré en 1882 sous le nom de Jesse James (comparaison
de son ADNm avec celui des descendants d'un parent proche).
L'analyse de l'ADN mitochondrial de l'homme
de Cheddar, un squelette vieux de 8 980 ans, a montré que celle-ci est analogue
à celle Adrain Targett (lire le livre de Bryan Sykes), instituteur dans ce même village de Cheddar, preuve d'une
continuité génétique de plus de 9 000 ans !!!
Un outil
d'enquête !
Les analyses des
ADNm permettent également de retracer les migrations mondiales car des
mutations non pathogènes s'accumulent progressivement au sein de cette région
de contrôle. L'ADNm muterait 5 à 10 fois plus vite que l'ADN nucléaire, l'ADN
du noyau.
L'analyse d'un
groupe humain permet de déterminer l'ancienneté de la colonisation. Plus
celle-ci est ancienne, plus les ADNm seront diversifiés. Les populations
africaines semblent les plus anciennes car leurs ADNm sont les plus variés.
Cette variété diminue ensuite des Asiatiques aux Européens et aux populations
indiennes d'Amérique. Cela traduirait la chronologie des grandes vagues
migratoires ayant emmené l'homme d'Afrique vers l'Asie, puis l'Europe et le
continent américain.
Voyons cela
de plus près !
L'équipe d'Allan Wilson de Berkeley
compara des séquences de l'ADN contenues dans les mitochondries
d'individus humains différents. L'étude comparative permit aux généticiens de Berkeley
de construire, d'après eux, un arbre généalogique de tous les échantillons d'ADNm humains
étudiés,
arbre remontant à une femme vivant en Afrique il y a 150 - 200 000 ans. C'est l'hypothèse de
l'Eve africaine qui venait de naître (lire "Adam et Eve"). Cette conclusion apparaît
toutefois comme
abusive à de nombreux chercheurs.
L'équipe de
Bryan Sykes (Institute of Molecular Medicine, Université d'Oxford), ainsi qu'un
laboratoire de Munich, étudia l'ADNm de l'Homme des Glaces, Ötzi, découvert
par deux alpinistes allemands, Erika et Helmut Simon, le 19 septembre 1991
dans les Alpes italiennes pas loin du Finailspitze (Ötzi aurait été tué il y a 5
300 ans par une flèche reçue dans l'épaule gauche). Les deux études donnèrent
le même résultat et montrèrent que cet ADNm est l'ADNm d'un européen. Bryan
Sykes montra, qui plus est, qu'il est identique à celui d'une irlandaise vivant
dans le Dorset, au sud de l'Angleterre, Marie Moseley.
Le Dr Douglas Wallace et ses collègues de
la faculté de Médecine d'Atlanta ont, eux, mené une enquête mondiale et ont découvert que
presque tous les Amérindiens présentent des ADNm appartenant à 4 lignées (nommées
"A", "B", "C" et "D"). Les Européens seraient
rattachés à d'autres lignées (de "H" à "K" et de "T" à
"X"). L'Asie présenterait une lignée ancestrale ("M")
avec trois
subdivisions ("E", "F" et "G") ainsi que les lignées
amérindiennes. L'Afrique ne se rattacherait qu'à une seule lignée ("L")
subdivisée en trois sous-lignées dont la plus récente serait à l'origine des lignées
européennes et asiatiques.
Les Vassikela Kung du désert de Kalahari
seraient aujourd'hui la population moderne la plus proche de la racine de l'ADN
mitochondrial humain. Les Biaka, pygmées d'Afrique, seraient également une peuplade très
ancienne.
A lire dans
un premier temps (voir également la bibliographie)
:
"ADN mitochondrial,
maladies et vieillissement", Douglas Wallas, Pour la Science n°
240, Octobre 97, p. 52
"L'Ève
imaginaire. Les origines de l'homme, de la biologie à la paléontologie",
Béatrice Pellegrini, Bibliothèque scientifique Payot, Paris 1995
"Retrouvez
votre ancêtre Cro-Magnon", Sciences et Avenir, n° 650, Avril 2001
"Les
Sept Filles d'Eve. Génétique et histoire de nos origines", Bryan
Sykes, Albin Michel, 2001
URL
"Emergence de la
paléogénétique", Eva-Maria Geigl, Institut Jacques Monod, Laboratoire de
Génétique Moléculaire :
"Origine
et évolution des mitochondries" : http://www.cnrs.fr/SDV/mitochondrie.html