Reconstruction du site de nidification d'Hypacrosaurus stebingeri de la formation Two Medicine du Montana. Au centre, on peut voir un Hypacrosaurus décédé avec l'arrière de son crâne noyé dans des eaux peu profondes. Un adulte en deuil est représenté à droite. Art de Michael Rothman. © Science China Press
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A-t-on vraiment découvert des fragments d'ADN de dinosaures vieux de 75 millions d'années ?

ActualitéClassé sous :paléontologie , dinosaure , tissus mous

Une équipe internationale de paléontologues est intriguée par des structures et des molécules trouvées dans des restes fossilisés d'un dinosaure à bec de canard, vieux de 75 millions d'années. Prudents, et bien que tout indique que Jurassic Park soit destiné à rester de la science-fiction, les chercheurs se demandent s'ils ne sont pas devant des fragments d'ADN et des cellules fossilisés. Des collègues sont sceptiques.

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[EN VIDÉO] Interview : cinq idées fausses sur les dinosaures  Le cinéma et la littérature entretiennent autour des dinosaures une certaine mythologie. Ces allégations, souvent totalement erronées, ont le don de froisser les experts et les adeptes avertis. Futura-Sciences est donc parti à la rencontre d'Éric Buffetaut, paléontologue, afin de passer au crible cinq idées reçues sur les dinosaures. 

Un passionné de dinosaures a exactement les mêmes réactions que les paléontologues Alan Grant et Ellie Sattler, lorsqu'ils découvrent pour la première fois un brachiosaure vivant dans Jurassic Park, en lisant le titre d'un communiqué de la Chinese Academy of Sciences : Cartilage Cells, Chromosomes and DNA Preserved in 75 Million-Year-Old Baby Duckbilled Dinosaur. La traduction en français donnant « Cellules de cartilage, chromosomes et ADN conservés chez un bébé dinosaure à bec de canard de 75 millions d'années ». Le même passionné aura aussi en seconde réaction l'aiguille de son « bullshitomètre » qui va faire un bond car il sait que toutes les études faites jusqu'à présent indiquent que de l’ADN ne peut pas survivre au-delà de quelques millions d’années et encore dans des conditions qui seraient exceptionnelles.

Une des scènes mythiques de Jurassic Park. © Gagtiger

Le communiqué fait référence à une publication d'une équipe internationale de paléontologues dans National Science Review et le titre aussi bien que le contenu de l'article sont nettement moins affirmatifs. On voit des structures au microscope dans des os fossilisés qui ressemblent à des cellules avec noyaux et chromosomes fossilisés. Des tests biochimiques peuvent s'interpréter par la présence d'ADN qui ne serait pas issu d'une contamination mais les chercheurs insistent sur la prudence et n'affirment pas du tout qu'ils ont bel et bien fait la découverte de restes d'ADN de dinosaures, même s'ils pensent qu'ils ont des arguments troublants en ce sens.

Des dinosaures découverts par le vrai paléontologue de Jurassic Park

Il y a tout de même plusieurs liens indirects avec Jurassic Park, tout d'abord parce qu'il est cosigné par Jack Horner, le paléontologue qui a servi de conseiller scientifique à Steven Spielberg pour son film et aussi par deux des anciennes thésardes de Horner, respectivement en poste à l'Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology (IVPP) of the Chinese Academy of Sciences et à la North Carolina State University, Alida Bailleul et Mary Schweitzer.

Les deux chercheuses et leurs collègues y exposent un travail en gestation depuis presque une décennie quand Alida Bailleul, alors en thèse, utilisait ses compétences en microscopie pour étudier des sections d'os fossilisés de dinosaures et en particulier ceux de crânes de bébés d'Hypacrosaurus stebingeri. Des os retrouvés dans un nid de cette espèce appartenant à un genre éteint de dinosaures ornithopodes, de la famille des hadrosauridés, découvert dans les fameuses badlands du Montana en 1988 par Horner. Les fossiles de ce dinosaure herbivore à bec de canard dataient du Crétacé, plus précisément d'il y a environ 75 millions d'années. Les premiers restes fossilisés de Hypacrosaurus ont, quant à eux, été découverts par le paléontologue américain Barnum Brown à qui l'on doit, en 1902, la découverte du célèbre Tyrannosaurus rex.

Une reconstitution du squelette d'un Hypacrosaurus altispinus (à ne pas confondre avec Hypacrosaurus stebingeri), incorporant à la fois des os et des moulages, présentée au Royal Tyrrell Museum, Alberta. © CC by-sa 4.0, Etemenanki3

Alida Bailleul avait sous ses yeux des structures circulaires préservées dans les fossiles qui ressemblaient à celles de cellules de cartilage, des chondrocytes, mais calcifiées, avec à l'intérieur des petites régions sombres ressemblant à des noyaux cellulaires et des chromosomes. La chercheuse ne pouvait pas croire en ses impressions jusqu'à sa rencontre peu de temps après avec Mary Schweitzer, qui avait publié des résultats controversés sur des restes fossilisés de cellules de dinosaures, et même des traces de certaines de leurs protéines.

« Les os du crâne des bébés dinosaures ne sont pas fondus lorsqu'ils éclosent, mais à la place, certains d'entre eux ont des plaques cartilagineuses qui fusionnent plus tard sous forme d'os dans les espaces entre eux. Voir des structures microscopiques délicieusement préservées qui ressemblaient à des types de cellules spécifiques trouvés uniquement dans le cartilage, et qui auraient été présentes dans l'organisme vivant dans ces tissus, nous a conduits à émettre l'hypothèse que la conservation cellulaire pourrait s'étendre au niveau moléculaire », explique Alida Bailleul dans un communiqué de la North Carolina State University.

Des molécules qui réagissent comme des fragments d'ADN

Pour en savoir plus, les chercheurs ont effectué des tests immunologiques et histochimiques comparés entre ce qui semblait du cartilage de dinosaure et celui d'un crâne d'oiseau moderne, un émeu, à un stade similaire de développement. La raison en est expliquée par Mary Schweitzer, toujours dans le même communiqué.

« Les crânes d'oiseaux s'ossifient ou se durcissent, de la même manière que le crâne de cet hadrosaure, et les oiseaux primitifs comme les émeus sont les plus proches parents que nous ayons en vie aujourd'hui des dinosaures non-aviaires. »

Il s'agissait d'abord de prouver que l'on était bien en présence de cartilage calcifié en y trouvant des restes d'une protéine qui est un marqueur de cartilage et pas d'un tissu osseux non cartilagineux, le collagène II. Tout comme dans le cas d'un émeu, des anticorps anticollagène II ont réagi avec les supposés restes calcifiés de cartilage et pas avec l'os fossilisé environnant, ce qui est conforme au fait que le collagène I domine dans les os.

« Ces tests montrent à quel point les anticorps sont spécifiques à chaque type de protéine et soutiennent la présence de collagène II dans ces tissus. De plus, les bactéries ne peuvent pas produire de collagène, ce qui exclut la contamination en tant que source des molécules », précise Schweitzer.

Le cartilage d'un Hypacrosaurus contiendrait deux cellules à mi-division (à gauche) qui portent un matériau noirci compatible avec un noyau. Une cellule, vue à un grossissement plus élevé (au centre), contient ce qui semble être des chromosomes. Lorsqu'ils sont immergés dans de l'iodure de propidium, qui est utilisé pour colorer l'ADN dans les cellules vivantes, de petits points de condensation dans les cellules d'Hypacrosaurus isolées sont fluorescents (à droite), ce qui suggère la présence d'une substance qui se comporte comme l'ADN. © Alida Bailleul, Wenxia Zheng

Pour ce qui concerne une affirmation extraordinaire qui, comme on le sait, nécessite une preuve extraordinaire, nous n'en sommes pas là avec l'ADN comme le reconnaissent Mary Schweitzer et ses collègues mais l'argument utilisé semble troublant. Ils ont utilisé des colorants histochimiques, DAPI (4′, 6-diamidino-2-phénylindole) et PI (iodure de propidium), qui sont généralement connus comme ne pouvant se fixer que sur des fragments d'ADN.

Les chercheurs ont alors obtenu des résultats que Mary Schweitzer expose en ces termes : « Les colorants montrent une réactivité ponctuelle, ce qui signifie qu'ils se lient à des molécules spécifiques au sein de la microstructure et qui ne sont pas étalées sur toute la cellule comme on s'y attendrait si ces molécules résultaient d'une contamination bactérienne ». Mais comme l'explique aussi la paléontologue dans un long article de National Geographic : « Je ne veux même pas les qualifier d'ADN parce que je suis prudente et je ne veux pas surestimer les résultats. Il y a quelque chose dans ces cellules qui est chimiquement cohérent avec et qui réagit comme de l'ADN ». Une déclaration qu'elle avait déjà faite quelques années auparavant lorsqu'elle pensait avoir déjà fait une découverte similaire (comme elle l'explique dans la vidéo ci-dessous), insistant même sur le fait qu'il était hautement improbable que Jurassic Park devienne un jour une réalité.

Pour tenter de rendre crédible une conservation apparemment impossible de l'ADN, les chercheurs ont plusieurs hypothèses. Le cartilage n'est pas poreux comme l'os, ce qui aurait isolé et protégé l'ADN et les cellules au point que l'on puisse trouver les traces aujourd'hui observées. Des liaisons chimiques supplémentaires entre les brins de fragments d'ADN pourraient aussi avoir consolidé les molécules. En tout état de cause, si de l'ADN a bien été conservé, les fragments sont très probablement par rapport au génome de son dinosaure, comme le sont quelques phrases isolées par rapport à un roman complet. On pourrait peut-être par chance avoir quelques indications sur la biologie des dinosaures mais il ne faudrait pas s'attendre à plus.

Une interview de Mary Schweitzer et ses recherches sur l'ADN et les protéines de dinosaures depuis des années. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © UNC-TV Science

Pour en savoir plus

Oui, des cellules de dinosaures nous sont sûrement parvenues !

Article de Quentin Mauguit publié le 24/10/2012

Ces dernières années, des tissus mous ont été retrouvés dans plusieurs os de dinosaures. Des protéines conservées depuis des dizaines de millions d'années viennent de confirmer l'origine animale de ces cellules. Mieux encore, des restes d'ADN ont peut-être été trouvés, mais on ne peut rien conclure... pour le moment !

Un T-rex mort voici 68 millions d'années revient régulièrement sur le devant de la scène depuis la publication de sa découverte en 2005. Sa particularité ? Mary Schweitzer de la North Carolina State University aurait trouvé des tissus mous, notamment ce qui semble être des vaisseaux sanguins transparents, à l'intérieur d'un fémur brisé. Or, ils ne sont pas censés résister aux processus de fossilisation.

Après la dissolution d'un échantillon d'os, des protéines ont été récupérées pour analyses. Elles se sont révélées être du collagène, une molécule formant des fibres au sein de la matrice extracellulaire des organismes. En 2007, sa structure a été partiellement séquencée puis comparée aux protéines actuellement trouvées chez plusieurs espèces animales. Un lien fort a été établi avec le collagène du poulet, un descendant des dinosaures comme tous les oiseaux. Cette relation a été confirmée par des études immunohistochimiques. 

Malgré ce résultat, des polémiques persistent sur la nature des structures observées. Pour quelques scientifiques, les tissus mous correspondraient à un biofilm bactérien et non à un assemblage de cellules du Crétacé. Mary Schweitzer vient peut-être de clore le débat grâce à la publication de nouvelles données dans la revue Bone. Les cellules trouvées seraient bien, sur base d'analyses moléculaires et immunologiques, d'origine animale. Mieux encore, elles contiendraient peut-être des restes d'ADN !

Les zones rouges visibles dans ces ostéocytes, des cellules osseuses, de T-rex (B), de Brachylophosaurus Canadensis (E) et d’autruche (H) trahissent une fixation d’iodure de propidium sur… de l’ADN. Reste à savoir s’il s’agit bien de matériel génétique ayant appartenu à des dinosaures dans les deux premiers cas. La barre d'échelle représente 20 µm. © adapté de Schweitzer et al. 2012, Bone

De nouvelles preuves de parenté entre dinosaures et oiseaux

Des cellules étoilées ressemblant à des ostéocytes ont été extraites des os du T-rex et d'un Brachylophosaurus canadensis ayant vécu voici 80 millions d'années. Elles ont ensuite été exposées à des anticorps se fixant spécifiquement sur des protéines PHEX affichant un épitope, un site de fixation, OB 3.7. La réaction a été positive. Deux conclusions s'imposent. Premièrement, la cellule est d'origine animale. Les bactéries ne possèdent en effet pas de protéine PHEX. Deuxièmement, les ostéocytes seraient apparentés à ceux actuellement rencontrés chez les oiseaux, seuls à posséder l'épitope OB 3.7. Les cellules analysées appartenaient donc plus que probablement aux dinosaures. 

Des anticorps se fixant spécifiquement sur la colonne sucre-phosphate de l'ADN ont ensuite été utilisés pour rechercher la présence de matériel génétique. Les chercheurs ont observé des réponses positives localisées chez les deux espèces de dinosaure. Des analyses complémentaires ont alors souligné la présence d'histone4, une protéine étroitement associée à l'ADN chez les animaux. Il n'y a donc pas eu de contamination bactérienne. 

La spectrométrie de masse a permis de trouver des molécules d'actine et de tubuline, deux constituants majeurs du cytosquelette. Des bactéries possèdent également ces protéines, mais pas celles qui étaient présentes dans les sédiments entourant les ossements trouvés.

Toutes ces protéines cellulaires auraient donc bien été préservées depuis des dizaines de millions d'années, tout comme les ostéocytes analysés ! Aucune conclusion ne peut être tirée au sujet de l'ADN, qui pourrait bien sûr provenir d'autres animaux. Les structures ayant réagi aux tests vont maintenant devoir être séquencées pour révéler leurs secrets. Rappelons-le, l'acide désoxyribonucléique aurait, selon une étude récente, une durée de vie maximale théorique de 6,8 millions d'années, dans les meilleures conditions de conservation possibles.

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