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Epigenetics of Canine Domestication from the Upper Paleolithic onwards

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Que peut nous apprendre un chiot de 14 000 ans au sujet de l’impact de la domestication et du stress environnemental sur l’ADN?

Il existe des preuves, en particulier chez les plantes, indiquant que les changements épigénétiques, créés chez des organismes individuels à cause de stress environnementaux, peuvent être transmis de génération en génération et finir par persister. Les environnements difficiles affectant les premiers chiens, associés à un élevage sélectif, auraient-ils laissé des traces de cette évolution induite par des facteurs épigénétiques? Un projet a tenté de répondre à cette question.

Recherche fondamentale

Les patrons de méthylation de l’ADN (qui déterminent si un gène est «activé» ou «désactivé») correspondent aux modifications épigénétiques constatées le plus souvent à la suite d’un stress environnemental. Cela a été clairement observé chez les plantes et de plus en plus d’éléments suggèrent que c’est également le cas chez les animaux. Pour déterminer si c’est effectivement le cas et pour analyser les relations entre la modification induite par le stress et les patrons de méthylation de l’ADN susceptibles d’avoir été provoqués au cours des premières étapes de la domestication, EpiCDomestic s’est penché sur des fragments osseux. Une collection de vestiges de ce type provenant de différents environnements (Sibérie, Groenland et Danemark) et couvrant une vaste période, du Paléolithique supérieur (il y a environ 30 000 ans) au deuxième millénaire de notre ère, a donné au projet EpiCDomestic l’opportunité d’identifier les variations moléculaires là où la domestication a suivi différentes trajectoires régionales. «Il nous faut travailler avec ce dont nous disposons», explique le Dr Oliver Smith, chercheur principal qui a mené l’étude avec le soutien du programme Marie Skłodowska-Curie. «Dans la majorité des cas, il s’agissait d’os. Nous étions à la recherche de quelque chose ayant surtout trait à la morphologie du squelette, mais ce genre de travail produit toujours des résultats inattendus. Nous examinons donc tous les gènes ayant des fonctions connues.» L’un des défis auxquels ils ont dû faire face avait trait au fait que les modèles de modification épigénétique varient selon les individus et selon les différents tissus, voire les différentes cellules, au sein d’un même individu. Cela complique la tâche pour en dresser un tableau cohérent. Pour que les choses soient aussi simples que possible, l’équipe a décidé de commencer par utiliser le même type de tissu entre les différents échantillons. «La grande majorité des tissus archéologiques étant des os, nous avons pensé qu’il serait possible de rechercher des gènes associés à un développement morphologique correspondant à des objectifs de sélection, du moins dans un premier temps. L’exception à la règle était un chiot gelé datant de 14 000 ans, né d’une chienne domestique de Tumat, un village sibérien.» Les restes étaient si bien conservés que le Dr Smith a eu l’occasion d’aborder la question sous un autre angle. «Puisque l’opportunité s’est présentée, nous avons cherché à voir si l’épigénome de différents tissus pouvait correspondre à leurs transcriptomes respectifs, c’est-à-dire si l’état “activé ou désactivé” des gènes correspondait au niveau exprimé de ces gènes tels que nous l’avions observé au niveau de l’ARN (transcriptome), pour chacun de ces tissus.» Ils n’en sont encore qu’au début, mais les premières analyses des chercheurs les invitent à croire qu’il est encore possible de déceler ces signaux complémentaires, même après tout ce temps. «Comme il s’agit vraiment d’analyses préliminaires et que nous sommes en terrain inconnu, nous ne pouvons pas encore faire de grandes déclarations!», ajoute le Dr Smith. Il s’agit d’un travail innovant, désormais possible grâce à notre meilleure compréhension de l’ADN ancien, en particulier en ce qui concerne la manière dont il est endommagé et dégradé. Ce n’est que récemment que les chercheurs ont réalisé qu’ils pouvaient utiliser les motifs d’altération comme un guide pour la méthylation de l’ADN. Certains l’ont déjà fait sur des hommes (de Néandertal et de Denisova) et le Dr Smith a déjà travaillé sur le cas de l’orge. «Mais ce travail a été accompli davantage comme une démonstration de principe que pour s’attaquer à une question spécifique en matière d’évolution», explique-t-il. Aujourd’hui, les recherches menées dans ce domaine sont en train de prendre de l’ampleur, ce qui signifie que l’analyse de tels motifs d’altération pourrait éclairer d’autres aspects intéressants de la méthylation de l’ADN. Le Dr Smith s’intéresse en particulier à la question de l’ARN ancien: «Cet ARN de 14 000 ans, provenant de tissus d’origine animale et suffisamment conservé pour présenter des profils biologiquement significatifs spécifiques à un tissu, représente une étape majeure en termes de méthodologie. Quand on tient compte du nombre considérable de virus à ARN, tels que le VIH, la rage ou la rougeole, nous disposons là d’une source potentiellement nouvelle et passionnante d’informations biomoléculaires sur le passé.»

Mots‑clés

EpiCDomestic, épigénétique, modification induite par le stress, patrons de méthylation de l’ADN, informations biomoléculaires, Paléolithique supérieur, ARN ancien

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