L'histoire génétique de l'Europe durant l'ère glaciaire

L'homme moderne est arrivé en Europe il y a environ 45.000 ans. Il y a vécu depuis, notamment pendant le Dernier Maximum Glaciaire entre 25.000 et 19.000 ans lorsque l'Europe était recouverte en grande partie par la glace. Une question importante est comment les fluctuations climatiques ont influencé l'histoire de la population Européenne et à quel point les changements des cultures archéologiques correspondent à des migrations de populations.

Qiaomei Fu et ses collègues viennent de publier un papier intitulé: The genetic history of Ice Age Europe. Ils ont analysé le génome nucléaire de 51 hommes modernes d'Europe et de Sibérie dont l'âge varie de 45.000 à 7000 ans dont 37 sont des séquences nouvelles:
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Les auteurs ont d'abord regardé si la proportion d'ADN de Neandertal dans les séquences a évolué au cours du temps. Les hommes contemporains possèdent environ 2% d'ADN de Neandertal. Les squelettes de l'ère glaciaire en possèdent davantage, mais celui-ci décroit d'environ 5% à 2% entre 45.000 et 7.000 ans:
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Seule l'individu Oase1 en possède plus: près de 10% car une étude précédente a montré qu'il avait un Neandertal parmi ses proches ancêtres (4 à 6 générations seulement). Cette décroissance est un signal de l'effet de la sélection naturelle contre cet ADN de Neandertal parmi les hommes modernes. Ce signal est notamment plus élevé près des gènes fonctionnels que dans les régions moins contraintes du génome.

Les auteurs ont ensuite déterminé le sexe, l'haplogroupe du chromosome Y pour les hommes et l'haplogroupe mitochondrial pour l'ensemble des séquences étudiées:
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Ils ont ainsi trouvé que l'individu de Villabruna en Italie vieux de 14.000 ans est de l'haplogroupe R1b1-L278 alors que la prédominance de l'haplogroupe R1b en Europe Occidental aujourd'hui prends ses origines dans les migrations de l'Âge de Bronze à partir des Steppes Pontiques. Cet individu montre avec un Néolithique d'Espagne que R1b était déjà présent en Europe bien plus tôt bien qu'en très faible proportion. L'individu de Villabruna avait également les yeux bleus. Les auteurs ont également trouvé qu'un individu d'Ostuni du sud de l'Italie vieux de 27.000 ans et un individu de Goyet en Belgique vieux de 35.000 ans étaient de l'haplogroupe mitochondrial M. Cet haplogroupe est actuellement absent d'Europe, mais il était donc présent avant le Dernier Maximum Glaciaire. Enfin un individu de Muierii en Roumanie vieux de 33.000 ans portait un haplogroupe basal U6 en accord avec l'hypothèse que cet haplogroupe est arrivé en Afrique du Nord suite à une migration retour vers l'Afrique depuis l'ouest de l'Eurasie.

Les auteurs ont ensuite utilisé la statistique f3 et une analyse multi-dimensionnelle pour voir comment les différentes séquences se regroupent entre elles:
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Ils ont ainsi identifié cinq groupes distincts nommés d'après le plus ancien membre. Le groupe Věstonice (en marron) est composé de quatorze individus entre 34.000 et 26.000 ans et correspond à la culture Gravetienne. Le groupe Mal’ta (en rose) est composé de trois individus de Sibérie entre 24.000 et 17.000 ans. Le groupe El Mirón (en jaune) est composé de sept individus entre 19.000 et 14.000 ans et correspond à la culture Magdalénienne. Le groupe Villabruna (en vert clair) est composé de quinze individus entre 14.000 et 7.000 ans. Il est associé aux cultures Azilienne, Epipaléolithique et Mésolithique. Enfin le groupe Satsurblia (en violet) est composé de deux individus du Caucase entre 13.000 et 10.000 ans. Dix individus ne se regroupent pas à cause de leur lignage spécifique: Ust’-Ishim, Oase1, Kostenki14, GoyetQ116-1, Muierii2, Cioclovina1 et Kostenki12, ou bien parce qu'ils sont issus de mélange génétique entre deux groupes: Karelia et Motala12 ou enfin parce qu'ils ont une ascendance spécifique comme le Néolithique Stuttgart.

Les auteurs ont ensuite construit un graphe de mélanges génétiques:
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En utilisant la statistique D, les auteurs ont ensuite montré qu'aucun individu d'Europe pré-Néolithique après 37.000 ans ne possède d'ascendance Basal European mise en évidence chez les premiers fermiers d'Europe. De la même façon les anciens Européens ne possèdent pas de flux de gènes issus du lignage de l'individu de Mal’ta. La présence de ce lignage chez les Européens actuels vient donc probablement des migrations de l'Âge du Bronze en provenance des steppes Pontiques.

Parmi les nouveaux individus de cette étude, GoyetQ116-1 de Belgique est le plus vieux, âgé d'environ 35.000 ans. Cet individu est similaire à Kostenki14 de Russie vieux de 37.000 ans et à tous les autres individus plus récent au sens où il comporte plus d'affinité avec les Européens actuels qu'avec les Est Asiatiques actuels. Au contraire les anciens individus Ust’-Ishim et Oase1 ne montre pas plus d'affinité Européenne qu'Est Asiatique. Cependant GoyetQ116-1 diffère de Kostenki14 et de tous les individus du groupe Věstonice parce qu'il se rapproche davantage du groupe El Mirón qui existait 15.000 ans plus tard.

A partir de 14.000 ans, l'affinité génétique issue de GoyetQ116-1 est fortement atténuée. La statistique D montre que le groupe de Villabruna inclu un flux de gènes en provenance du Proche-Orient. Les individus du groupe Satsurblia du Caucase partagent plus d'allèles avec les individus du groupe Villabruna qu'avec les plus anciens Européens, montrant ainsi qu'ils sont reliés à la population qui a contribué génétiquement au groupe Villabruna. Le groupe Satsurblia n'a pas contribué génétiquement directement au groupe Villabruna, car les individus du groupe Satsurblia possède de l'ascendance Basal European alors que les individus du groupe Villabruna n'en ont pas. Le groupe de Villabruna est donc probablement issu d'une migration importante en provenance du Proche-Orient.

En conclusion, l'histoire de la population Européenne pré-Néolithique est complexe:

  1. les premiers individus comme Ust’-Ishim et Oase1 n'ont pas contribué génétiquement à la population actuelle d'Europe. C'est seulement après 37.000 ans que les anciens individus ont contribué génétiquement à la population actuelle.
  2. entre 37.000 et 14.000 ans tous les individus dérivent d'une population ancestrale qui reste isolée génétiquement.
  3. l'individu GoyetQ116-1, associé à la culture Aurignacienne, dérive d'une branche différente de la population ancestrale qui a donné le groupe Věstonice associé à la culture Gravetienne.
  4. la descendance de GoyetQ116-1 n'a pas disparu, puisqu’elle resurgit il y a 19.000 ans dans le groupe El Mirón associé à la culture Magdalénienne et qui semble se diffuser en Europe à partir du refuge Ibérique.
  5. à partir de 14.000 ans, tous les individus montrent une affinité génétique avec le Proche-Orient. Ils sont associés avec les cultures Azilienne, Epipaléolithique et Mésolithique. Une migration importante a donc lieu à cette époque en Europe en provenance d'un refuge soit Sud-Est Européen, soit Ouest Asiatique.
  6. certains individus du groupe Villabruna ont une affinité génétique Est Asiatique.

Commentaires

1. Le mercredi 4 mai 2016, 02:48 par rainetto

Merci beaucoup à Bernard pour la publication de ce billet. C'est un nouveau grand article fondateur qui n'est pas accessible gratuitement par ailleurs, on peut ainsi avoir accès aux informations.

Il y a tellement de nouvelles infos que ça va être long de digérer et interpréter tout cela.

Il est intéressant de voir que, comme nous le savons maintenant pour l'Holocène (Mésolithique, Néolithique, âges des métaux), durant le Pléistocène aussi les groupes génétiques humains qui se succèdent et "règnent" tour à tour sur le territoire européen semblent étroitement corrélés aux grands groupes chrono-culturels définis par l'archéologie et la paléontologie (Aurignacien, Gravettien, Magdalénien, Epigravittien, etc). On pourrait presque établir une loi de la nature : un peuple (un cluster génétique) = une grande culture, et chaque grand bouleversement génétique = un très profond bouleversement culturel (pouvant être un progrès ou une régression).

D'ailleurs dans cette veine je suis stupéfait de voir que les gens du Magdalénien étaient génétiquement plus apparentés à ceux de l'Aurignacien, bien plus anciens, qu'à ceux du Gravettien intermédiaire. Cela est assez cohérent ! Malgré le long intermède du Gravettien (et le Solutréen, non échantillonné ici) qui les séparent, le Magdalénien est culturellement et artistiquement assez rassemblant en de nombreux points avec l’Aurignacien (la grotte Chauvet c'est Aurignacien, la grotte de Lascaux c'est Magdalénien). Le Gravettien à de nombreuses singularités et semble assez spécifique et différencié. Maintenant que l'on sait que le Gravettien est le fait d'une population intrusive génétiquement différencié, cela devient cohérent.

2. Le mercredi 4 mai 2016, 11:10 par Bernard

Le papier est disponible sur le site du labo de David Reich: http://genetics.med.harvard.edu/rei...

3. Le jeudi 5 mai 2016, 00:16 par rainetto

Merci !

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