Les caméras tournent tandis que les experts en ADN ancien Carsten Pusch et Albert Zink scrutent une rangée de pics colorés sur leur écran d’ordinateur. Il y a une pause dramatique. « Mon Dieu ! » murmure Pusch, les mots étant étouffés par son masque chirurgical. Puis les deux hommes s’embrassent et se serrent la main, sous les rires et les applaudissements de leurs collègues égyptiens. Ils ont le droit d’être contents d’eux. Après des mois de travail minutieux, ils ont enfin terminé leur analyse de l’ADN vieux de 3 300 ans de la momie du roi Toutankhamon.

Présentée dans le documentaire King Tut Unwrapped de Discovery Channel l’année dernière et publiée dans le Journal of the American Medical Association (JAMA)1, leur analyse – de Toutankhamon et de dix de ses proches – était la dernière d’une série d’études faisant état de l’analyse de l’ADN de momies égyptiennes anciennes. Ces travaux, qui semblent révéler les liens de parenté des momies ainsi que les maladies dont elles souffraient, comme la tuberculose et le paludisme, semblent fournir des informations sans précédent sur la vie et la santé des anciens Égyptiens et ouvrent une nouvelle ère d' »égyptologie moléculaire ». Sauf que la moitié des chercheurs dans ce domaine en contestent chaque mot.

Entrez dans le monde de l’ADN de l’Égypte ancienne et vous êtes invité à choisir entre deux réalités alternatives : l’une dans laquelle l’analyse de l’ADN est une routine, et l’autre dans laquelle elle est impossible. « Le domaine de l’ADN ancien est divisé absolument en deux », déclare Tom Gilbert, qui dirige deux groupes de recherche au Center for GeoGenetics de Copenhague, l’un des principaux laboratoires d’ADN ancien au monde.

Incapables de résoudre leurs différends, les deux parties publient dans des revues différentes, participent à des conférences différentes et se qualifient mutuellement de « croyants » et de « sceptiques » – quand, bien sûr, elles ne s’ignorent pas tout simplement. L’étude sur Toutankhamon a ravivé les tensions de longue date entre les deux camps, les sceptiques affirmant que dans cette étude, comme dans la plupart des autres, les résultats peuvent s’expliquer par une contamination. Toutefois, les techniques de séquençage de nouvelle génération pourraient bientôt permettre de résoudre définitivement ce désaccord en facilitant le séquençage d’ADN ancien et dégradé. Mais pour l’instant, dit Zink, « c’est comme une chose religieuse. Si nos articles sont examinés par l’un des autres groupes, on obtient des révisions du type ‘Je ne crois pas que ce soit possible’. C’est difficile d’argumenter avec ça ».

Rise and fall

Le désaccord trouve son origine à l’aube de la recherche sur l’ADN ancien. Dans les années 1980, un jeune doctorant du nom de Svante Pääbo a travaillé dans le dos de son superviseur à l’université d’Uppsala, en Suède, pour affirmer qu’il avait fait ce que personne d’autre n’avait cru possible : cloner l’ADN nucléaire d’une momie égyptienne vieille de 2 400 ans2. Rapidement, les chercheurs ont réalisé qu’ils pouvaient utiliser une nouvelle technique appelée réaction en chaîne par polymérase (PCR) pour amplifier de minuscules quantités d’ADN à partir d’échantillons anciens. Il y a eu une explosion d’excitation lorsque l’ADN a été rapporté d’une gamme de sources anciennes, y compris des insectes préservés dans l’ambre et même un dinosaure de 80 millions d’années3.

Les momies trouvées dans la tombe du roi Toutankhamon sont au centre d’une dispute sur l’analyse de l’ADN.B. IVERSON & B. QUILLICCI

Puis vint la chute. Il s’est avéré que la PCR, sensible à la contamination dans le meilleur des cas, est particulièrement risquée lorsqu’on travaille avec de minuscules quantités d’ADN ancien et fragmenté. Une simple trace d’ADN moderne, provenant par exemple d’un archéologue qui a manipulé un échantillon, peut faire échouer un résultat. L’ADN du « dinosaure » appartenait à un humain moderne, tout comme le clone pionnier de Pääbo. Une fois que les chercheurs ont commencé à adopter des précautions rigoureuses4, notamment en reproduisant les résultats dans des laboratoires indépendants, les tentatives de récupération de l’ADN des momies égyptiennes ont rencontré peu de succès5.

Ce n’est pas une surprise, disent les sceptiques. L’ADN se décompose avec le temps, à un rythme qui augmente avec la température. Après des milliers d’années dans le climat chaud de l’Égypte, disent-ils, il est extrêmement peu probable que les momies contiennent des fragments d’ADN suffisamment grands pour être amplifiés par PCR. « La préservation de la plupart des momies égyptiennes est clairement mauvaise », déclare M. Pääbo, aujourd’hui à l’Institut Max Planck d’anthropologie évolutive de Leipzig et leader dans ce domaine. Franco Rollo, chercheur en ADN ancien à l’université de Camerino en Italie, est allé jusqu’à tester la durée de survie de l’ADN des momies. Il a vérifié une série de fragments de papyrus de différents âges, conservés dans des conditions similaires à celles des momies. Il a estimé que les fragments d’ADN suffisamment grands pour être identifiés par PCR – environ 90 paires de bases – auraient disparu après seulement 600 ans environ6.

Pendant ce temps, des chercheurs rivaux ont publié un flux constant d’articles sur l’ADN extrait de momies égyptiennes vieilles de jusqu’à 5 000 ans. Zink et ses collègues ont testé des centaines de momies, et affirment avoir détecté l’ADN de toute une série de bactéries, dont Mycobacterium tuberculosis, Corynebacterium diphtheriae et Escherichia coli, ainsi que les parasites responsables du paludisme et de la leishmaniose.

Dans une étude très médiatisée l’an dernier, une équipe dirigée par la microbiologiste Helen Donoghue de l’University College London a déclaré avoir trouvé de l’ADN de M. tuberculosis dans la momie du Dr Granville7 – nommée d’après le médecin Augustus Granville, la première personne à autopsier une momie, en 1825.

Dans le cas de la tuberculose (TB) au moins, Donoghue est en désaccord véhément avec l’idée que l’ADN ne peut pas survivre dans les momies égyptiennes. Les mycobactéries telles que M. tuberculosis ont des parois cellulaires riches en lipides, qui se dégradent lentement et protègent l’ADN, affirme-t-elle. Mme Donoghue affirme que dans de nombreux cas, elle a confirmé la présence de la bactérie en détectant directement ces lipides. Selon elle, les mesures anti-contamination extrêmes exigées par les grands laboratoires d’ADN ancien ne sont pas aussi essentielles pour l’ADN microbien ancien qu’elles le sont pour l’ADN humain. Après tout, dit-elle, les laboratoires de diagnostic modernes détectent couramment la tuberculose à l’aide de la PCR – ce qui suggère que le test n’est pas aussi susceptible d’être contaminé que le craignent les sceptiques. Selon Mme Donoghue, « certaines des précautions dont ils parlent sont totalement exagérées par rapport à tous les laboratoires de diagnostic du pays ».

Les sceptiques restent de marbre. Sans la mise en place de contrôles très stricts, il est impossible de montrer que toute séquence microbienne provient d’un ADN ancien et non de microbes modernes apparentés, affirme Gilbert. « Comment savez-vous que vous avez la tuberculose et pas une autre bactérie avec une séquence d’ADN similaire ? » Lui et d’autres critiques estiment que tout ce corpus de recherche est basé sur des vœux pieux.

Les deux groupes sont maintenant fatigués de se disputer. « On s’en sort largement en s’ignorant mutuellement », explique Ian Barnes, paléontologue moléculaire à Royal Holloway, Université de Londres, qui travaille sur l’ADN d’animaux anciens, dont les mammouths. « Il y a suffisamment de choses mortes autour, vous n’êtes pas obligé d’entrer dans la zone de quelqu’un d’autre ».

Un argument royal

Après l’étude du JAMA sur Toutankhamon et sa famille, cependant, les arguments sont revenus en force. Les études sur l’ADN humain des momies égyptiennes sont les plus controversées de toutes. L’une des raisons en est le caractère très médiatisé des demandes. Une autre est que la contamination par l’ADN humain moderne est atrocement difficile à détecter, car son patrimoine génétique est presque identique à celui d’une momie humaine. De plus, l’accès restreint aux échantillons rend difficile la vérification des allégations dans un laboratoire indépendant. Après plus d’un siècle au cours duquel des objets précieux ont quitté le pays pour rejoindre des musées et des collections privées dans le monde entier, les autorités égyptiennes ont interdit la sortie d’échantillons archéologiques d’Égypte. La plupart des chercheurs non égyptiens qui veulent étudier les momies sont limités aux expositions de musées ailleurs.

L’archéologue Zahi Hawass avec la grand-mère du roi Toutankhamon et beaucoup de presse.A. WAGUIH/REUTERS

Le projet Toutankhamon a été mené par une équipe égyptienne recrutée par l’archéologue Zahi Hawass, le plus haut responsable égyptien des antiquités. Il s’agissait de la première étude d’ADN ancien sur des momies royales, et le pays ne disposait pas de l’expertise nécessaire. M. Hawass a donc demandé à M. Zink, éminent chercheur de l’Institut EURAC pour les momies et l’homme des glaces de Bolzano, en Italie, et à M. Pusch, de l’université de Tübingen, en Allemagne, de jouer le rôle de consultants. Le duo a conçu et supervisé l’étude, y compris la construction de deux laboratoires spécialisés au Caire. Les laboratoires ont été en partie payés par la chaîne Discovery Channel, qui a filmé le projet.

Les chercheurs nient que la participation de la télévision les ait mis sous une pression excessive pour produire des résultats spectaculaires. Mais travailler pour les caméras a rendu un projet difficile encore plus difficile, dit Pusch. « Chaque fois qu’ils venaient filmer, nous devions fermer le laboratoire pendant une semaine pour le nettoyer ». Finalement, l’équipe de télévision a été bannie et les scènes du laboratoire ont été reconstituées.

A la fin, le projet semblait être un succès fou, et ses résultats ont attiré l’attention de la presse. Les chercheurs ont affirmé avoir détecté de l’ADN du parasite du paludisme Plasmodium falciparum dans plusieurs des momies, dont celle de Toutankhamon, suggérant que l’infection avait contribué à leur mort. Ils ont également déclaré avoir récupéré des fragments d’ADN humain sur chaque momie testée et utilisé les données pour construire un arbre généalogique sur cinq générations, depuis les arrière-grands-parents de Toutankhamon jusqu’aux deux petits corps trouvés dans sa tombe, identifiés comme ses enfants mort-nés.

Tout cet épisode n’a fait que faire sourciller l’autre moitié de la communauté. « Je suis très sceptique », déclare Eske Willerslev, directeur du Centre de géogénétique de Copenhague, qui a cosigné une lettre au JAMA contestant les résultats8. Sa principale préoccupation, partagée par d’autres, est la méthode d’analyse de l’ADN utilisée. Plutôt que d’extraire et de séquencer l’ADN, l’équipe a utilisé une technique appelée empreinte génétique, qui consiste à mesurer la taille des produits d’ADN qui ont été amplifiés par PCR. Selon ses détracteurs, cette technique est rarement utilisée dans les études sur l’ADN ancien, car sans données de séquence, il est particulièrement difficile d’exclure toute contamination. Et sur une momie bien manipulée comme Toutankhamon, disent les sceptiques, la contamination pourrait être omniprésente.

Os de la discorde

L’équipe de Toutankhamon a effectué de nombreux contrôles, notamment la reproduction des tests par différentes équipes dans les deux laboratoires et la comparaison des empreintes génétiques de la momie avec celles de l’équipe de recherche pour vérifier par recoupement l’absence de contamination. Zink et Pusch ajoutent que les échantillons ont été prélevés à l’intérieur des os des momies où, disent-ils, l’ADN contaminant n’aurait pas dû atteindre.

Zink et Pusch pensent que le processus de momification a protégé l’ADN de la dégradation dans la tombe chaude en retirant l’eau, nécessaire au principal mécanisme de dégradation de l’ADN, appelé dépurination. Les embaumeurs égyptiens séchaient les corps avec du natron, un mélange naturel de sels, immédiatement après la mort. « Les Égyptiens savaient vraiment comment préserver un corps », dit Zink. « Ils se débarrassaient de l’eau très rapidement ». Toutankhamon a également été étouffé avec des matériaux d’embaumement et d’onction, dont on pense qu’ils contiennent des ingrédients tels que du bitume, des huiles végétales et de la cire d’abeille, et Pusch pense que cela a donné à l’ADN une protection supplémentaire contre les effets néfastes de l’eau. Hawass n’a pas été directement impliqué dans la recherche sur l’ADN, mais il s’en tient aux conclusions de l’équipe, affirmant que l’ADN des momies égyptiennes semble être bien conservé.

« Il y a un certain nombre de choses justes dans ce document », déclare David Lambert, chercheur en ADN ancien et biologiste évolutionniste à l’Université Griffith de Nathan, dans le Queensland. Lambert souligne que l’équipe de Toutankhamon n’a pas été en mesure d’amplifier les marqueurs du chromosome Y des momies féminines, ce qui plaide contre une contamination par les archéologues modernes, qui sont généralement des hommes. Dans des travaux non publiés, il dit avoir amplifié l’ADN d’ibis momifiés, un oiseau sacré dans l’Égypte ancienne. « Nous sommes convaincus que les méthodes PCR traditionnelles fonctionnent avec une partie du matériel que nous avons », dit-il.

Des corps minuscules enterrés avec Toutankhamon seraient ses enfants mort-nés.B. IVERSON & B. QUILICI

Les sceptiques, cependant, doutent qu’il reste suffisamment d’ADN dans Toutankhamon pour que le résultat soit réel. Ils affirment qu’un corps momifié absorberait rapidement toute l’humidité disponible dans l’atmosphère, notamment dans ses os poreux. Lorsque l’archéologue britannique Howard Carter a ouvert pour la première fois les cercueils de Toutankhamon en 1925, il a signalé qu’ils avaient été endommagés par l’humidité. Mais il est difficile pour quiconque de reproduire le travail sur l’ADN sans la permission d’accéder aux échantillons.

L’étude de Toutankhamon a laissé le domaine plus divisé que jamais, avec une frustration évidente des deux côtés. « Je ne comprends pas la sévérité des gens », dit Pusch. « C’est un travail de pionnier. » Lui et Zink disent qu’ils sont en train de séquencer l’ADN des mitochondries et des chromosomes Y des momies, et prévoient de publier ces résultats cette année.

Mais maintenant, après des années de conflit, les progrès de la technologie de séquençage changent la donne. Les techniques les plus récentes peuvent lire des fragments beaucoup plus courts – facilement jusqu’aux 30 paires de bases que l’on pourrait trouver dans une momie égyptienne de 2 000 ans. « Cela fait reculer de beaucoup le temps de survie », dit Gilbert. « Des choses que nous avons écartées par le passé, nous pouvons maintenant obtenir des génomes ». Et, élément crucial, la rapidité des techniques facilite grandement le séquençage d’un échantillon à plusieurs reprises et l’exclusion de toute contamination en vérifiant les modèles de dommages caractéristiques de l’ADN ancien.

L’année dernière, ces techniques ont permis à Willerslev, Gilbert et leurs collègues de publier la séquence complète du génome d’un paléo-esquimau du Groenland vieux de quelque 4 000 ans9. Quelques semaines plus tard, des équipes dirigées par Pääbo ont publié le génome d’un Néandertalien vieux de 38 000 ans10 et d’un hominine du sud de la Sibérie jusqu’alors inconnu11. Pendant ce temps, l’équipe de Zink est sur le point de publier le génome d’Ötzi l’homme des glaces.

Tous ces spécimens ont été conservés dans le froid – mais Willerslev utilise déjà des techniques de nouvelle génération pour extraire l’ADN de diverses momies sud-américaines, dont certaines ont été conservées dans des conditions plus chaudes. « Certaines d’entre elles fonctionnent vraiment », dit-il. Mais, ajoute-t-il, il constate une énorme variabilité dans l’extraction de l’ADN des échantillons – une raison possible pour laquelle les momies égyptiennes ont donné des résultats aussi contradictoires. Le coût du séquençage étant en forte baisse, les chercheurs font la queue pour essayer ces techniques sur les momies égyptiennes.

Zink et Pusch négocient maintenant le chemin politique complexe vers l’utilisation des techniques de nouvelle génération sur Toutankhamon et ses proches. « Nous serions ravis de le faire », déclare Zink. « Cela aurait absolument du sens. Le problème est de le faire en Égypte. » Les échantillons n’étant pas autorisés à sortir du pays, ils devraient transporter les machines de séquençage au Caire, une proposition coûteuse. Et l’on craint, dit Zink, qu’un tel travail puisse donner des informations politiquement sensibles sur l’origine génétique des pharaons, et si certains de leurs descendants sont en vie aujourd’hui. « Cela va droit à leur histoire. »

Pour autant, Zink est optimiste et pense que le séquençage de nouvelle génération aidera à rassembler le domaine fracturé. « Je pense qu’il est vraiment temps de rassembler les différentes parties et d’arrêter de se disputer sur le travail des autres », dit-il. « Avec le séquençage de nouvelle génération, les gens ne peuvent pas simplement dire ‘je n’aime pas ça’. Les gens doivent discuter du travail en se basant sur les données elles-mêmes. » Willerslev est d’accord, offrant un rare rameau d’olivier. « Je pense que nous trouverons que les croyants ont été trop peu critiques », dit-il. « Mais les sceptiques ont probablement été trop conservateurs ».

Jo Marchant est l’auteur de Decoding the Heavens : Solving the Mystery of the World’s First Computer.

• 1. Hawass, Z. et al. J. Am. Med. Assoc. 303, 638-647 (2010). | Article | ISI | ChemPort |
  2. Pääbo, S. Nature 314, 644-645 (1985). | Article | PubMed | ISI | ChemPort |
  3. Woodward, S. R., Weyand, N. J. & Bunnell, M. Science 266, 1229-1232 (1994). | Article | PubMed | ISI | ChemPort |
  4. Cooper, A. & Poinar, H. Science 289, 1139 (2000). | Article | PubMed | ISI | ChemPort |
  5. Krings, M. et al. Am. J. Hum. Genet. 64, 1166-1176 (1999). | Article | PubMed | ISI | ChemPort |
  6. Marota, I., Basile, C., Ubaldi, M. & Rollo, F. Am. J. Phys. Anthropol. 117, 310-318 (2002). | Article | PubMed | ISI |
  7. Donoghue, H. D. et al. Proc. R. Soc. B 277, 51-56 (2010). | Article | PubMed | ISI | ChemPort |
  8. Lorenzen, E. D. & Willerslev, E. J. Am. Med. Assoc. 303, 2471 (2010). | Article | ISI | ChemPort |
  9. Rasmussen, M. et al. Nature 463, 757-762 (2010). | Article | PubMed | ISI | ChemPort |
  10. Green, R. E. et al. Science 328, 710-722 (2010). | Article | PubMed | ISI | ChemPort |
  11. Reich, D. et al. Nature 468, 1053-1060 (2010). | Article | PubMed | ISI | ChemPort |