Beth Zaiken
Il y a environ 10 000 ans, un petit groupe de mammouths laineux s’est retrouvé piégé sur l’île Wrangel lorsque le niveau de la mer a augmenté et séparé l’île de la Sibérie continentale. Les petites populations isolées d’animaux entraînent des croisements consanguins et des défauts génétiques, et on a longtemps pensé que les mammouths de l’île Wrangel ont finalement succombé à ce problème il y a environ 4 000 ans.
Un article publié jeudi dans Cell a cependant comparé 50 000 ans de génomes de mammouths du continent et de mammouths isolés de l’île Wrangel et a découvert que ce n’était pas le cas. Ce que les auteurs de l’article ont découvert remet non seulement en question notre compréhension de ce groupe isolé de mammouths et de l’évolution des petites populations, mais a également d’importantes implications pour les efforts de conservation actuels.
Un sérieux goulot d’étranglement
C’est l’aboutissement d’années de séquençage génétique par les membres de l’équipe internationale à l’origine de cette nouvelle étude. Ils ont étudié 21 génomes de mammouths, dont 13 ont été récemment séquencés par l’auteure principale Marianne Dehasque ; d’autres avaient été séquencés des années auparavant par les co-auteurs Patrícia Pečnerová, Foteini Kanellidou et Héloïse Muller. Les génomes ont été obtenus à partir de mammouths laineux de Sibérie (Mammuthus primigenius), à la fois du continent et de l’île avant et après son isolement. Le génome le plus ancien était celui d’une femelle mammouth de Sibérie morte il y a environ 52 300 ans. Les plus jeunes provenaient de mammouths mâles de l’île Wrangel qui ont péri à peu près au moment où le dernier de ces mammouths s’est éteint (l’un d’eux est mort il y a seulement 4 333 ans).
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C’est une période de temps remarquable et révélatrice : l’échantillon comprenait des mammouths provenant d’une population qui était au départ grande et génétiquement saine, qui a traversé l’isolement et qui a fini par disparaître.
Les mammouths, comme l’a souligné l’équipe dans son article, ont connu une « période de turbulences climatiques », notamment pendant un épisode de réchauffement rapide appelé interstade de Bølling-Allerød (il y a environ 14 700 à 12 900 ans) – une période qui, selon d’autres chercheurs, aurait pu conduire à des extinctions locales de mammouths laineux. Cependant, les génomes des mammouths étudiés au cours de cette période n’indiquent pas que le réchauffement ait eu des effets négatifs.
Les effets néfastes ne sont apparus – et de manière drastique – qu’une fois la population isolée sur cette île.
Les simulations de l’équipe indiquent que, dans sa plus petite taille, la population totale de mammouths de l’île Wrangel était inférieure à 10 individus. Cela représente un grave goulot d’étranglement de la population. Cela s’est vu génétiquement à travers des séquences d’homozygotie accrues au sein du génome, causées par la contribution des deux parents à des chromosomes presque identiques, tous deux dérivés d’un ancêtre récent. Les séquences d’homozygotie au sein des mammouths isolés de l’île Wrangel étaient quatre fois plus importantes qu’avant la montée du niveau de la mer.
Malgré ce nombre dangereusement faible, les mammouths se sont rétablis. La taille de la population, ainsi que le niveau de consanguinité et la diversité génétique, sont restés stables pendant les 6 000 années suivantes, jusqu’à leur extinction. Contrairement au goulot d’étranglement initial de la population, les signatures génomiques au fil du temps semblent indiquer que la consanguinité s’est finalement déplacée vers des appariements de parents plus éloignés, suggérant soit une population de mammouths plus importante, soit un changement de comportement.
D’après leurs simulations, la population aurait augmenté d’environ 200 à 300 mammouths en 20 générations, ce qui concorde avec la diminution plus lente de l’hétérozygotie qu’ils ont constatée dans le génome.
Effets négatifs à long terme
Les mammouths de l’île Wrangel ont peut-être survécu malgré les obstacles, et les défauts génétiques nocifs ne sont peut-être pas la raison de leur extinction, mais les recherches suggèrent que leur histoire est compliquée.
Avec une superficie d’environ 7 608 kilomètres carrés aujourd’hui, soit un peu plus que l’île de Crète, l’île Wrangel aurait offert un espace et des ressources considérables, même si les animaux étaient de grande taille. Pendant les 6 000 ans qui ont suivi leur isolement, par exemple, ils ont souffert de dépression de consanguinité, c’est-à-dire d’une mortalité accrue due à la consanguinité et aux défauts qui en résultent.
Cette consanguinité a également favorisé l’élimination des mutations néfastes. Cela peut sembler une bonne chose (et cela peut l’être), mais cela se produit généralement parce que des individus porteurs de deux copies de mutations néfastes meurent ou ne parviennent pas à se reproduire. Ce n’est donc une bonne chose que si la population y survit.
Les résultats de l’équipe montrent que l’élimination des mutations génétiques peut être un processus évolutif long. Marianne Dehasque, auteure principale de l’étude, est paléogénéticienne et a obtenu son doctorat au Centre de paléogénétique. Elle a expliqué à Ars que « l’élimination des mutations néfastes pendant plus de 6 000 ans indique essentiellement des effets négatifs durables causés par ces mutations extrêmement néfastes. Étant donné que l’élimination de la population de l’île Wrangel a duré si longtemps, cela indique que la population a subi les effets négatifs de ces mutations jusqu’à son extinction ».