Il était une fois ils parcouraient les plaines gelées d’Eurasie et d’Amérique du Nordparfaitement adapté à la vie au cours de la dernière période glaciaire (il y a environ 115 000 à 11 500 ans). Avec leur épaisse fourrure, leurs défenses recourbées et leur taille imposante, les mammouths laineux broutaient les steppes qui s’étendaient à travers l’hémisphère nord. Mais avec le réchauffement climatique, ils ont progressivement disparu. Les derniers petits troupeaux ont survécu sur des îles isolées de l’Arctique jusqu’à il y a seulement 4 000 ans. Mais ces pachydermes du passé font encore parler d’eux aujourd’hui, grâce à un héritage précieux, mis en lumière par les mains expertes d’une équipe de chercheurs. Les experts de l’Université de Stockholm ont en effet réussi à première fois absolument, pour réussir à isoler et séquencer Molécules d’ARN des mammouths laineux de la période glaciaire.
Il s’agit des plus anciennes séquences d’ARN jamais retrouvées : elles proviennent de tissus de mammouth conservés dans le pergélisol sibérien depuis près de 40 000 ans, qui appartenaient à un jeune spécimen, baptisé Yuka. L’étude, publiée dans la revue « Cell », démontre que non seulement l’ADN et les protéines, mais aussi l’ARN peuvent être conservés pendant de très longues périodes, et que de son analyse, de nouvelles informations peuvent émerger sur la biologie d’espèces disparues depuis longtemps. « Grâce à l’ARN, nous pouvons obtenir des preuves directes de quels gènes ont été ‘activés’, offrant ainsi un aperçu des derniers instants de la vie d’un mammouth qui a marché sur la Terre pendant la dernière période glaciaire – explique Emilio Mármol, auteur principal de l’étude, ancien chercheur postdoctoral à l’Université de Stockholm, travaillant maintenant à l’Institut Globe de Copenhague – Il s’agit d’informations qui ne peuvent pas être obtenues à partir de l’ADN seul ».
Mármol, pendant son séjour à l’université suédoise, a collaboré avec des chercheurs du SciLifeLab et du Centre de paléogénétique, une initiative conjointe de l’Université de Stockholm et du Musée suédois d’histoire naturelle. Le séquençage des gènes préhistoriques et l’étude de leur activation sont importants pour comprendre la biologie et l’évolution des espèces disparues. Pendant des années, les scientifiques ont décodé l’ADN de mammouth pour reconstruire leur génome et leur histoire évolutive. Pourtant, l’ARN, la molécule qui montre quels gènes sont actifs, était jusqu’à présent inaccessible. La croyance de longue date selon laquelle il était trop fragile pour survivre même quelques heures après la mort a probablement découragé les chercheurs d’explorer ces molécules riches en informations chez les mammouths et d’autres espèces disparues. »
Mármol explique que l’équipe « avait accès à des tissus de mammouths exceptionnellement bien conservés. Nous espérions qu’ils contenaient encore des molécules d’ARN figées dans le temps », note-t-il. Auparavant, ajoute Love Dalén, professeur de génomique évolutive à l’Université de Stockholm et au Centre de paléogénétique, « nous avions repoussé les limites de la récupération de l’ADN à plus d’un million d’années. Nous voulions maintenant explorer la possibilité d’étendre le séquençage de l’ARN plus loin dans le temps que dans les études précédentes ». Et c’est ce qui s’est passé : les chercheurs ont pu identifier des modèles d’expression génétique spécifiques à des tissus dans les restes musculaires congelés de Yuka, un jeune mammouth décédé il y a près de 40 000 ans. Parmi eux plus de 20 000 gènes codant pour des protéines dans le génome du mammouth, eh bien peu étaient actifsexpliquent les experts. Les molécules d’ARN détectées codent pour des protéines ayant des fonctions clés dans le contraction musculaire et dans la régulation métabolique sous stress.
« Nous l’avons trouvé signes de stress cellulairece qui n’est peut-être pas surprenant, étant donné que des recherches antérieures suggéraient que Yuka avait été attaqué par des lions des cavernes peu avant sa mort », explique Mármol. Les chercheurs ont également découvert une myriade de molécules d’ARN qui régulent l’activité des gènes dans des échantillons de muscles de mammouth. « Parmi les découvertes les plus passionnantes que nous avons faites, il y a celles sur les ARN qui ne codent pas pour les protéines, comme les microARN », explique Marc Friedländer, professeur agrégé au Département de biosciences moléculaires de l’Institut Wenner-Gren de l’Université de Stockholm et SciLifeLab. « Les microARN spécifiques aux muscles que nous avons trouvés dans les tissus de mammouth. sont des preuves directes que la régulation des gènes s’est produite en temps réel dans les temps anciens. C’est la première fois qu’un tel résultat est obtenu », souligne-t-il.
Les microARN identifiés ont également aidé les chercheurs à confirmer que les découvertes provenaient bien de mammouths. « Nous avons découvert – explique Bastian Fromm, professeur associé au Musée de l’Université de l’Arctique de Norvège – des mutations rares dans certains microARN qui ont fourni une preuve écrasante de leur origine gigantesque. Nous avons même détecté de nouveaux gènes basés exclusivement sur des preuves d’ARN, uneune opération jamais tentée auparavant dans des vestiges aussi anciens« . Les résultats obtenus, intervient Dalén, « démontrent que les molécules d’ARN peuvent survivre beaucoup plus longtemps qu’on ne le pensait auparavant. Cela signifie que non seulement nous pourrons étudier quels gènes sont « activés » chez différents animaux disparus, mais qu’il sera également possible de séquencer des virus à ARN, tels que ceux de la grippe et des coronavirus, préservés dans les restes de la période glaciaire. » À l’avenir, les chercheurs espèrent mener des études combinant l’ARN préhistorique avec de l’ADN, des protéines et d’autres biomolécules préservées. » De telles études – conclut Mármol – pourraient remodeler radicalement notre compréhension de la mégafaune et d’autres espèces éteintesrévélant les nombreuses couches cachées de la biologie qui sont restées figées dans le temps jusqu’à présent. »
