S'adapter à -70°C en Sibérie : une histoire de chevaux yakoutiens

Dans une nouvelle étude scientifique, la comparaison des génomes complets de neuf chevaux vivants et de deux anciens chevaux yakoutiens d'Extrême-Orient sibérien avec un large panel de génomes de 27 chevaux domestiqués révèle que la population actuelle de chevaux yakoutiens a été fondée à la suite de la migration des Yakoutes. personnes dans la région au 13-15ème siècle après JC. Les chevaux yakoutiens ont ainsi développé leurs remarquables adaptations au climat extrêmement froid présent dans la région en moins de 800 ans. C'est l'un des exemples d'adaptation les plus rapides chez les mammifères. Les résultats sont rapportés dans la première édition du PNAS du 23 novembre par une équipe internationale de chercheurs dirigée par le Dr Ludovic Orlando du Centre de géogénétique du Musée d'histoire naturelle du Danemark, Université de Copenhague.

Un mode de vie centré sur le cheval

Les chevaux ont été essentiels à la survie et au développement du peuple yakoute, qui a migré vers l'Extrême-Orient de la Sibérie au 13-15ème siècle après JC, probablement depuis la Mongolie. Là-bas, les Yakoutes ont développé une économie presque entièrement basée sur les chevaux. Les chevaux étaient en effet essentiels pour communiquer et maintenir le contact avec la population sur un territoire légèrement plus grand que l'Argentine, et dont 40 % de sa superficie se situait au nord du cercle polaire arctique. La viande et la peau de cheval se sont également révélées cruciales pour survivre à des hivers extrêmement froids, avec des températures parfois inférieures à -70 ° C.

Les chevaux sont présents en Yakoutie depuis longtemps, comme le montrent des fossiles du Pléistocène supérieur datant de 30 000 ans provenant de la région. Pourtant, le Dr Ludovic Orlando et son équipe révèlent maintenant que les anciens chevaux de cette région n'étaient pas les ancêtres des chevaux yakoutiens actuels.

Une divergence aussi profonde que l'origine de l'homme moderne

La séquence du génome obtenue à partir des restes d'un cheval de 5 200 ans de Yakoutie apparaît dans la diversité d'une population aujourd'hui éteinte de chevaux sauvages que l'équipe a découvert l'année dernière dans des fossiles du Pléistocène supérieur de la péninsule de Taymir, en Sibérie centrale. Cette nouvelle découverte étend sur des milliers de kilomètres vers l'est l'aire de répartition géographique de cette population de chevaux divergente, qui s'est séparée de la lignée menant aux chevaux modernes il y a environ 150 000 ans. Il étend également son aire de répartition temporelle jusqu'à il y a 5 200 ans, une époque où les mammouths laineux ont également disparu. Le Dr Ludovic Orlando dit :

"Cette population n'est apparue sur aucun radar jusqu'à ce que nous ayons séquencé les génomes de certains de ses membres. Avec 150 000 ans de divergence avec la lignée menant aux chevaux modernes, cela rend les racines de cette population aussi profondes que les origines de notre espèce humaine. "

Fait intéressant, les nouvelles analyses du génome montrent que les chevaux que les Yakoutes montent maintenant et ont probablement monté tout au long de leur histoire (comme le montre le génome d'un cheval d'environ 200 ans), ne sont pas liés à cette lignée de chevaux maintenant éteinte, mais plutôt avec les chevaux domestiqués de Mongolie. Le Dr Ludovic Orlando dit :

"Nous savons maintenant que la population éteinte de chevaux sauvages a survécu en Yakoutie jusqu'à il y a 5 200 ans. Ainsi, elle s'étendait de la péninsule de Taymir à la Yakoutie, et probablement dans toute la région holarctique. En Yakoutie, elle s'est peut-être éteinte avant l'arrivée des Yakoutes et de leurs chevaux. À en juger par les données du génome, les chevaux yakoutiens modernes ne sont pas plus proches de la population éteinte que n'importe quel autre cheval domestiqué.

Les nouvelles analyses du génome montrent que les fondateurs de la population de chevaux yakoutiens modernes sont probablement entrés dans la région avec des cavaliers yakoutes au 13-15ème siècle après JC. Le Dr Ludovic Orlando ajoute :

"C'est vraiment incroyable car cela implique que tous les traits actuellement observés chez les chevaux yakoutiens sont le produit de processus d'adaptation très rapides, qui se déroulent dans environ 800 ans. Cela représente environ une centaine de générations pour les chevaux. Cela montre à quelle vitesse l'évolution peut aller lorsqu'elle est sélective. les pressions pour la survie sont aussi fortes que dans l'environnement extrême de la Yakoutie."

Reprogrammer l'expression des gènes : un élément clé d'une adaptation rapide

L'équipe a tiré parti de son large panel de génomes de chevaux pour identifier les gènes sous-jacents à de telles adaptations. Étonnamment, ils ont découvert qu'une grande partie des signatures de sélection n'étaient pas situées dans la région codante des gènes, mais dans leurs régions régulatrices en amont. Il suggère ainsi que l'adaptation des chevaux yakoutiens à leur environnement s'est faite par une reprogrammation massive de l'expression des gènes. Le Dr Pablo Librado commente :

« Le groupe fondateur de la population actuelle était assez réduit en taille. La variation génétique présente dans les corps de gènes était donc probablement limitée par rapport à celle présente dans les régions régulatrices. Ces variantes réglementaires offraient probablement autant de possibilités pour modifier rapidement les traits du cheval d'une manière compatible avec leur survie. »

En se concentrant sur les gènes et leurs régions régulatrices montrant des preuves de sélection, l'équipe a identifié des fonctions biologiques clés impliquées dans le processus adaptatif. Celles-ci concernent les changements morphologiques, les réponses hormonales impliquées dans la régulation du besoin thermogénique et la production de composés antigel. La liste des signatures sélectives comprend également des gènes, tels que TGM3, qui est impliqué dans le développement du poil et pourrait être responsable du pelage d'hiver extrêmement velu des chevaux yakoutiens.

Le Dr Librado ajoute :

"En plus de dévoiler leurs origines évolutives, notre approche a aidé à affiner la base génétique des adaptations qui sont uniques aux chevaux yakoutiens. En un mot, leur constitution génétique. Nous avons également trouvé des gènes qui auraient subi une sélection dans d'autres populations arctiques, telles que les humains indigènes de Sibérie et même le mammouth laineux. Il fournit un exemple convaincant de convergence évolutive, où des groupes non apparentés exposés à des environnements similaires finissent par développer indépendamment des adaptations similaires. »

De tels gènes montrant des signaux d'adaptation convergents incluent chez l'homme PRKG1, qui est impliqué dans la réponse aux frissons au froid, et BARX2 chez le mammouth laineux qui est impliqué dans le développement des cheveux.

Le Dr Clio Der Sarkissian conclut :

"Notre travail montre la puissance de l'ADN ancien, car nous n'aurions jamais pu découvrir l'existence de l'ancienne population de chevaux aujourd'hui éteinte en analysant le génome des chevaux modernes. Avec les génomes anciens, nous pouvons maintenant comprendre la dynamique des populations passées à des niveaux sans précédent et suivre, à travers l'espace et le temps, comment celles-ci se sont adaptées à des environnements changeants. Appliquée à des spécimens de musée préindustriels, notre approche peut donc aider à suivre comment les populations existantes ont été affectées par les changements climatiques en cours et les activités humaines récentes.