Pääbo-17/8 chap3

Chapitre n°3, Amplifier le passé, Serkan, Ernest, Frédéric

Le chapitre en deux mots

Ce chapitre décrit les rencontres et les voyages effectués par Svante Pääbo dans le but de poursuivre sa quête de l'extraction et de l'amplification de l'ADN ancien. Suite au succès de son article dans Nature, il présente son travail sur les momies lors d'une conférence. Les techniques de la PCR et du clonage bactérien lui permettent d'obtenir à partir d'échantillons de tissus anciens les séquences qu'il souhaite. Pour cela, il amplifient les fragments de nombreuses fois afin d'obtenir une quantité d'ADN suffisante pour l'analyse. Par la suite, il compare les segments amplifiés à de l'ADN d'animaux actuels. Le but de Pääbo est d'étudier l'histoire de l'humanité à partir d'une approche scientifique qui consiste en la comparaison des séquences d'ADN ancien avec des séquences d'ADN actuel. Pour ce faire, il a besoin de s'adapter aux contraintes techniques, d'appliquer les progrès biotechnologiques et de collaborer avec d'autres scientifiques malgré des rencontres infructueuses. Il doit travailler avec des chercheurs renommés dans l'étude de séquences d'ADN. Il a l'occasion de voyager afin d'étudier des animaux, tels que le loup marsupial (Thylacine), qui lui permettront de comparer les séquences de ceux-ci à ceux de leurs ancêtres.

Mots clés

PCR
Clonage bactérien
ADN ancien
Evolution convergente

Aspects

Raisonnement

Svante Pääbo expose les différents raisonnements qui le conduisent à des questionnements ancrés dans sa recherche de l'étude de l'ADN ancien. Il s'intéresse par exemple au loup marsupial qui est une espèce éteinte d'Australie et envisage la possibilité de cloner l'ADN de cet animal. Grâce à cela, il pourra savoir si l'idée d'étudier de l'ADN humain ancien est possible. Il se confronte à des raisonnements qui lui paraissent faux. L'un d'entre eux est de déduire des flux migratoires passé de l'évolution humaine à partir des différences existantes dans les séquences d'ADN d'individus vivants et d'en déduire des flux migratoires passés à partir de différence présente dans les séquence d'DN d'individus vivants. Cette explication de l'évolution humaine est erroné selon Pääbo. Ces déductions sont des simplifications abusives, car elles se basent sur des hypothèses qui ne prennent pas en compte tous les paramètres possibles.
Dans le cadre de ses travaux, Pääbo raisonne à partir de l'évolution convergente. Ce mécanisme explique les ressemblances physiologique et comportemental de différentes espèces phylogénétiquement éloignées. Ces dernière ont évolué de manière "convergente" dû à un milieu environnemental semblable et donc des pressions de sélection similaires. En étudiant le lien génétique ancestral entre le loup marsupial et le diable de Tasmanie, Pääbo constate que ces deux espèces sont proches. Par contre, lorsqu'il regarde le lien existant entre ces deux espèces et des marsupiaux d'Amérique du Sud, le lien génétique est très éloigné malgré la ressemblance des marsupiaux américains avec les loups marsupiaux d'Océanie. Il arrive à l'idée que l'évolution a fait en sorte d'engendrer chez les mammifères placentaires, une espèce et chez les marsupiaux, deux espèces qui ressemblaient à des loups malgré leur différences d'un point de vue héréditaire/génétique.

Technologies de laboratoire

Afin de répondre à certains questionnements que Svante Pääbo se pose, il utilise diverses biotechnologies:

PCR: Il s'agit d'une méthode qui amplifie une séquence d'ADN initial dans le but d'obtenir une quantité suffisante de fragments en vue d'une analyse. Cette technique requiert des nucléotides libres, des amorces et une ADN polymérase (pouvant supporter des températures hautes). Dans un cycle de PCR, la première étape consiste à dénaturer l'ADN, c'est-à-dire à séparer les deux brins d'ADN complémentaires à l'aide d'une température élevée. L'hybridation, qui nécessite une température basse, est la seconde étape du processus qui va permettre aux amorces de se fixer à des sites spécifiques qui correspondront à la partie qui sera amplifiée. La dernière étape est la polymérisation qui opère à des températures relativement stables et élevés. Elle permettra à l'ADN polymérase de synthétiser le brin complémentaire en prélevant les nucléotides libre su milieu. Les cycles s'enchainent de manière successive afin d’augmenter la quantité de matériel génétique de manière exponentielle.
La précision de la PCR accentue les problèmes de contamination d'une manière extrêmement importante. L'ADN peut être amplifié à partir d'une infime quantité de matériel génétique au départ. La moindre molécule d'ADN étranger peut donc fausser les résultats car elle sera également amplifiée. Svante Pääbo doit donc mettre en place des méthodes extraordinairement rigoureuses afin d'empêcher toute contamination.

Clonage bactérien: C'est une technique qui fait intervenir des bactéries dans le but de cloner des séquences d'ADN. Pour ce faire, un plasmide est utilisé comme un vecteur. Il contient la séquence d'ADN désirée. On parle alors de plasmide recombinant. Celui-ci sera insérée dans les bactéries qui sont généralement Escherichia coli. On parle alors de transformation des bactéries. Puis, lors des divisions des cellules bactériennes, celles-ci vont se reproduire (augmenter leur nombre), et donc répliquer leur matériel génétique, ce qui va également augmenter la quantité de séquences d'ADN recombinant.
L'étape suivante consistera à sélectionner les bactéries transformées contenant la séquence d'ADN souhaitée puis d'isoler l'ADN recombinant.

Nature des sciences

Dans ce chapitre, les découvertes, ainsi que les publications de Svante Pääbo, lui font réaliser que sa place dans la science commence à prendre de l'ampleur. Il n'est plus celui qui faisait ces expériences tout seul. Il est maintenant celui qui dirige, inspire et mène les autres.
Il prend également conscience de son manque de connaissance technique dans certains domaines, comme dans les mathématiques. On constate les prémices de collaborations interdisciplinaires futures.
Ce changement de position dans le monde scientifique lui ouvrira la porte à de nouvelles collaborations avec des personnes toujours plus spécialisées dans leur domaine.
On prends également conscience de l'étendue de la science qui ne se limite pas uniquement à l'aspect scientifique, mais est connecté avec d'autres domaines. Par exemple l’Allemagne de l'Est se montre très peu coopérative à cause de ses idéologies. Elle refuse de fournir des échantillons de momies provenant du musée dans lequel Svante Pääbo avait pu obtenir des tissus anciens. La science s'inscrit donc dans un contexte politique et historique.

Questions

Concernant les biotechnologies, vous assistez à une évolution des techniques notamment avec la PCR qui présente un meilleur rendement que le clonage bactérien. Pensez-vous que la PCR est à ce jour le meilleur moyen d'amplifier les séquences d'ADN ou bien qu'elle puisse être remplacée par des techniques plus rapides et plus précises dans le futur?

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