Généalogie génétique

Yersinia pestis, la bactérie responsable de la peste a évolué à partir de Yersinia pseudotuberculosis. Quoique présente d'abord chez les rongeurs suivant une transmission via les puces, les précédentes études d'ADN ancien ont démontré sa présence chez l'homme il y a au moins 5000 ans. Elle est également à l'origine des épidémies historiques comme la peste Justinienne, la peste noire du Moyen-Âge et la peste actuelle. Après sa divergence avec Yersinia pseudotuberculosis, Yersinia pestis a évolué principalement par la perte de gènes et l'acquisition de deux plasmides virulents: pMT1 et pPCP1. Ces changements génétiques sont à la base de la forme commune de la peste bubonique qui entre dans le corps humain à partir d'une morsure de puce infectée.

Les investigations récentes d'ADN ancien ont identifié sa présence en Eurasie à la fin du Néolithique et au début de l'Âge du Bronze, dans une forme cependant incompatible avec la transmission par les puces. La présence la plus ancienne jusqu'ici de Yersinia pestis avec une signature associée à la transmission par les puces date de l'Âge du Fer en Arménie sur un individu vieux de 2900 ans (RISE397). Bien que le mode de transmission à l'homme de la forme la plus ancienne soit inconnue, sa corrélation avec les migrations humaines est notable.

L'Âge du Bronze en Eurasie est une période de transition technologique souvent associée au début de la complexité des sociétés humaines, et à l'expansion des migrations des pasteurs de la culture Yamnaya à partir des steppes Pontique et Caspienne vers l'Europe pour former la culture cordée et vers l'Asie Centrale pour former la culture Afanasievo. En Europe ces migrations ont conduit à un mélange génétique avec les fermiers du Néolithique avant de constituer le mélange génétique à la base des populations actuelles Européennes. De plus des expansions de populations ont eu lieu vers l'Est à partir de l'Europe pour former les cultures de Sintashta, Srubnaya et Andronovo. La région des steppes semble avoir jouer un rôle significatif comme couloir de migrations durant l'Âge du Bronze, et a facilité la diffusion de pathogènes comme Yersinia pestis à travers l'Eurasie.

Maria Spyrou et ses collègues viennent de publier un papier intitulé: Analysis of 3800-year-old Yersinia pestis genomes suggests Bronze Age origin for bubonic plague. Ils ont séquencé le génome de 9 individus issus de Kourganes de la région de Samara à la recherche de la présence éventuelle de la bactérie Yersinia pestis. Quatre de ces individus ont montré des traces de cette bactérie, dont un, nommé RT5, montre une préservation exceptionnelle de son ADN. Cet individu est un homme dont les haplogroupes du chromosome Y et mitochondrial sont respectivement R1a et U2e. Il est enterré dans une sépulture double avec un autre individu nommé RT6 qui possède également la bactérie Yersinia pestis:


Les auteurs ont réalisé une Analyse en Composantes Principales pour comparer le génome de cet individu avec d'autres anciens génomes d'Eurasie. Dans la figure ci-dessous, RT5 est représenté par un triangle vert:


Il se regroupe avec les individus de la culture Cordée, et des cultures Srubnaya et Andronovo. Ces résultats sont confirmés par l'analyse avec le logiciel ADMIXTURE qui montre que RT5 possède un peu d'ascendance issue des fermiers Européens:


Bien que Yersinia pestis a déjà été détecté à l'Âge du Bronze, c'est la première fois qu'on la détecte dans la région de la Volga. De plus chez RT5 et RT6 le plasmide virulent pMT1 est détecté signe d'une forme de peste bubonique, contrairement aux autres échantillons de la fin du Néolithique et de l'Âge du Bronze:


Les auteurs ont ensuite construit un arbre phylogénétique du génome de Yersinia pestis à partir des différents génomes anciens et modernes. La bactérie Yersinia pseudotuberculosis est positionnée afin de déterminer la racine de cet arbre:


Les souches de la fin du Néolithique et de l'Âge du Bronze (en violet) forment la clade la plus basale. RT5 se situe dans la clade qui conduit aux souches modernes. Il se situe sous un nœud qui conduit à trois branches différentes. L'échantillon de l'Âge du Fer d'Arménie (RISE397) est difficile a situé dans cet arbre à cause de sa faible couverture. Cependant il semble situé proche de RT5 comme le montre la figure ci-dessous qui donne trois positions possible pour cet échantillon (en marron):


Les auteurs ont ensuite estimé la date de l'ancêtre commun à toutes les souches de Yersinia pestis à l'aide du logiciel BEAST. Le résultat donne une valeur comprise entre 6800 et 5700 ans en fonction du modèle choisi. Le nœud qui donne naissance aux trois branches évoquées ci-dessus dont celle qui mène à RT5 est lui daté d'environ 4000 ans. Il pourrait être originaire des steppes.

En conclusion les résultats donnés par cette étude indiquent que la transmission de la peste par la puce était déjà opérationnelle à l'Âge du Bronze.