La paléobiologie moléculaire (1)

Introduction de Richard-Alain JEAN

Sauter l'introduction, ou, cliquer :  Paléobiologie moléculaire I

La paléobiologie moléculaire (2)

Titre afférent :

  • Xavier RIAUD, "Apport de l'étude de l'ADN et de la structure minérale d'une dent en archéologie et en odontologie médico-légale à travers quelques cas historiques", Première partie, dans Histoire de la médecine en Egypte ancienne, Cherbourg, 22 et 23 février 2013.

 Article original complet :

 

APPORT DE L’ETUDE DE L’ADN ET DE LA STRUCTURE MINERALE D’UNE DENT EN ARCHEOLOGIE ET EN ODONTOLOGIE MEDICO-LEGALE A TRAVERS QUELQUES CAS HISTORIQUES

INPUTS ON THE STUDY OF DENTAL DNA AND DENTAL MINERAL STRUCTURE IN ARCHAELOGY AND FORENSIC DENTISTRY THROUGH HISTORICAL CASES

par

 

Xavier RIAUD *, **, ***

 

Résumé

Sur un site archéologique ou sur une scène de crime (s), des organes dentaires sont parfois découverts. Une dent est imputrescible et, à ce titre, constitue un outil médico-légal extraordinaire, une source d’informations qui, si elle est bien exploitée, peut se révéler quasiment intarissable. Que ce soit par l’étude de son ADN, qui demeure une technique très onéreuse, ou bien de sa structure minérale, une dent offre des champs d’investigations quasi illimités, pourvu que l’ADN soit intact et exploitable au vu des vestiges anciens retrouvés sur les sites. A travers différents exemples historiques, voici quels sont les renseignements délivrés par une dent unique après étude de son ADN et/ou de sa structure minérale.

Summary

Dental organs are often found on archaeological sites or on crime scenes. The teeth are rootproof and therefore, they constitute extraordinary forensic tools as well as a great source of information which, if they are used appropriately, can turn out to be an almost unfailing source. Teeth offer unlimited investigation fields whether they focus on the study of their DNA, which remains a very onerous technique, or on the study of its mineral structure. However, to undertake such scientific research requires that the DNA must remain intact and usable which usually depends on the remains found on the sites. Through several historical examples, here are the information that a tooth can reveal after the examination of its DNA or/and its mineral structure.

Mots-clés

Dent, ADN, archéologie, odontologie médico-légale, histoire.

Keywords

Tooth, DNA, Archaeology, Forensic dentistry, History.

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* Docteur en Chirurgie Dentaire, Docteur en Epistémologie, Histoire des Sciences et des Techniques, Lauréat et membre associé national de l’Académie Nationale de Chirurgie Dentaire.

** Directeur de la Collection « Médecine à travers les siècles » aux Editions L’Harmattan.

*** Chercheur au Centre François Viète d’Histoire des Sciences et des Techniques (EA 1161) – Université de Nantes.

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—   Première partie   —

 

L’ADN pulpaire

 

Aujourd’hui, l’ADN de la pulpe d’une dent, à l’abri de toute pathologie dentaire, constitue un moyen d’investigation remarquable en odontologie médico-légale, mais aussi en archéologie. En effet, de nombreuses recherches historiques emploient ce procédé scientifique afin de préciser différents éléments comme l’origine d’un corps, son identification, les causes de sa

mort et son éventuelle filiation, voire même son positionnement dans la longue chaîne de l’évolution humaine. Voici quelques exemples historiques où l’analyse de l’ADN pulpaire a donné des résultats extraordinaires.

 

Origine

En Andorre, à Segudet, des restes humains provenant d’une tombe préhistorique découverte ont été découverts dans la paroisse d’Ordino, à une altitude de 1324 m. Ce corps appartient à la période du néolithique ancien (période épicardial située entre 4300 et 4050 av. J.-C.). Ces restes ont été déposés pour étude au laboratoire de Paleoanthropologie de la Unitat d'Antropologia, Dept. Biologia Animal, Vegetal i Ecologia, Universitat Autònoma de Barcelona, ont été identifiés sous le sigle S-2001. Le squelette appartiendrait à un individu adulte, de sexe féminin, dont l’âge au décès a été évalué entre 30 et 35 ans. Après étude de l’ADN mitochondrial d’une canine supérieure droite (13), il a été déterminé que l’individu appartenait à l’haplogroupe européen K, caractérisé par un âge compris entre 12 900 et 18 300 ans. Ainsi,  cet haplogroupe est présent dans les populations néolithiques du Pays Basque et est majoritairement rencontré dans les populations autochtones d’Andorre [DÍAZ, SOLÓRZANO, MONTIEL, GARCÍA, YAÑEZ, MALGOSA, 2004].

 

Ötzi est le nom donné à un corps congelé et déshydraté, retrouvé dans les Alpes de l’Ötztal, à la frontière entre l’Italie et l’Autriche, découvert le 19 septembre 1991. Agé d’environ 46 ans, il aurait vécu entre 3 350 et 3 100 av. J.-C. L’étude de son ADN dentaire a permis de déterminer qu’il appartenait à la subdivision K1 de l’haplogroupe européen K, très fréquemment rencontré au sud des Alpes et dans la région de l’Ötztal [AQUARON, 2005 & 2008].

 

Identification médico-légale

Le 15 avril 1912, à 2h20, le Titanic coule après avoir heurté un iceberg. 1 496 passagers meurent sur les 2 208 passagers. Quelques corps sont repêchés. Parmi eux, un enfant inconnu est découvert le 21 avril et est inhumé au cimetière de Fairview Lawn de Halifax, Canada. A la fin de l’été 1998, sur l’injonction de familles qui souhaitaient identifier des corps susceptibles d’avoir un lien de parenté avec eux, le corps de cet enfant est exhumé. C’est une famille suédoise qui démarchait pour cet enfant, les Pålsson. Ils pensaient que le petit pouvait être Gösta Leonard Pålsson, âgé de 2 ans et trois mois, et demi au moment de la catastrophe. A l’exhumation, 3 dents (55, 73, 84) seulement de l’enfant ont pu être retrouvées. Après analyse et comparaison des ADN mitochondriaux de la famille et des restes, il a été établi qu’il n’y avait aucun lien de filiation. Après étude, il a été reconnu que ces 3 dents étaient des dents temporaires. Une analyse anatomique dentaire appropriée a démontré que ces dents étaient celles d’un bébé dont l’âge se situait dans une fourchette de 9 à 15 mois, pas davantage. Par la suite, une étude microscopique et histologique a retrouvé de la dentine dans la dent lactéale n° 84, mais pas dans les deux autres. Au laboratoire des ADN anciens de l’université Brigham Young de l’Utah, dans le Colorado, de l’ADN mitochondrial a été isolé à partir de cette dentine. Cet ADN mitochondrial provenant de nos mères, des généalogistes sont parvenus à retrouver des descendants des lignées maternelles de tous les enfants de moins de 3 ans décédés dans le naufrage et à en obtenir des échantillons d’ADN. Deux garçons correspondaient au profil génétique prédéterminé : l’un avait 19 mois et le second, 13 mois. Comparés à leurs ancêtres maternels, les résultats ont été les mêmes pour les deux « suspects ». Mais, c’est le second qui correspondait aux critères d’âge estimés (9 à 15 mois). Il s’appelait Eino Viljam Panula. Ses restes ont été de nouveau inhumés. Il avait 13 mois [TITLEY, PYNN, CHERNECKY, MAYHALL, KULKARNI & RUFFMAN, 2004]. 

 

Copernic (1473-1543), célèbre astronome, a démontré notamment que l'ensemble des planètes tourne comme le fait la Terre autour du Soleil, l'axe de la terre oscillant comme ferait une toupie. Il a été enterré dans l'imposante cathédrale de Frombork, aux bords de la Vistule, mais personne ne savait exactement où.

En 2005, les recherches archéologiques effectuées sur de nouvelles bases explorent cette fois, l'autel Sainte-Croix, un des seize autels adossés aux piliers de la cathédrale. Sous le pavement de marbre, les restes de 13 corps ont été retrouvés, dont le crâne et les dents d'un homme septuagénaire. Une équipe de spécialistes venus de l'Institut médico-légal de Cracovie et de l'université suédoise d’Uppsala ont pu identifier les derniers restes comme étant ceux de Copernic. L'enquête avait été menée selon les procédés les plus modernes de la police judiciaire.

Les tests génétiques ont été pratiqués sur le matériel dentaire, mais la preuve qu'il s'agissait bien de l'ADN de Copernic faisait défaut.

Le matériel précieux, en l’occurrence un cheveu, a finalement été trouvé en Suède, dans un livre daté de 1518, intitulé Calendarium Romanum Magnum de Johannes Stoeffler, un manuel que Copernic avait utilisé pendant sa vie et qui avait été emporté par les Suédois au cours des guerres polono-suédoises du XVIIème siècle. La comparaison de l’ADN dentaire et de celui du cheveu a abouti à l’identification certaine des restes du célèbre astronome. Le 22 mai 2010, le corps de Nicolas Copernic a enfin pu être enterré solennellement à la cathédrale de Frombork, 467 ans après sa mort [FABRE, 2010].

 

Empoisonnement

Le cas de Diane de Poitiers (v. 1499/1500-1566), maîtresse de Henri II, fils de François Ier et roi de France, est bien évidemment incontournable.

La duchesse d’Etampes (v. 1508-ap. 1575), maîtresse en titre de François Ier, devenue rivale de Diane de Poitiers, « a fait versifier par un poète à sa dévotion un portrait caricatural de son ennemie. Dans celui-ci, rien n’avait été omis : ni les rides, ni les cheveux teints, ni les fausses dents [BORDONOVE, 2007], … »

La duchesse d’Etampes affublait sa rivale du triste sobriquet : « vieille édentée », en rapport avec ses fausses dents. Effectivement, elle a chargé un poète satirique, Jean Voûté, de railler Diane, alors âgée de 38 ans. Auteur d’une publication calomnieuse, dans ses hendécasyllabes, imprimées à Paris en 1537, il lui reproche ses dents artificielles [DESGARDINS, 1909]. Ambroise Paré décrit d’ailleurs l’appareil prothétique de Diane de Poitiers dans son livre « Dix livres de chirurgie, avec le Magasin des instrumens nécessaires à icelle » paru chez Jean Le Royer, en 1564, à Paris [CHARLIER, GEORGES, HUYNH-CHARLIER, CARLIER & POUPON, 2009].

En 2008, au pied de l’église d’Anet, les restes de Diane de Poitiers ont été exhumés. Ainsi, une mandibule édentée intacte, un hémi-maxillaire gauche et une dent ont été recueillis. Les ossements ont été superposés avec le dernier portrait peint de la favorite d’Henri II par Clouet en 1562, conservé au Musée de Chantilly. Le résultat est conforme aux traits du visage [CHARLIER, HUYNH-CHARLIER & CARLIER, 2009]. La dent, quant à elle, a fait l’objet de prélèvements ADN qui ont révélé un taux d’or considérablement plus important que la norme. L’or potable sous forme de solution buvable aurait été utilisé comme élixir de longue vie et de beauté par Diane. Cet or l’aurait lentement intoxiqué et tué [HOFSTEIN, 2009].

De plus, pour information, « La mandibule présentait des logettes alvéolaires pour les dents n° 31, 32 et 42 qui étaient absentes. Toutes les autres dents sont tombées en ante mortem depuis assez de temps pour que l’os ait parfaitement cicatrisé et que les branches horizontales soient amincies au point de donner un aspect sénile à la mandibule. L’hémi-maxillaire gauche portait encore la dent n° 24 qui affichait une usure occlusale marquée et une parodontopathie prononcée [CHARLIER, GEORGES, HUYNH-CHARLIER, CARLIER & POUPON, 2009]»

 

Bactériémie suite à une épidémie

En décembre 1812, la Grande Armée fait retraite sur Vilnius. En automne 2001, une fosse commune contenant des ossements de soldats français par centaine y est exhumée. Les recherches sont confiées au CNRS. Cette équipe a commencé par les fouilles du site, l’étude anthropologique et l’analyse des uniformes. Les prélèvements de terre, de tissus et de dents ont été remis à l’Unité des Rickettsies et pathogènes émergents du CNRS. Les scientifiques sont parvenus à séparer les poux des prélèvements par une technique de leur invention. 5 catégories de poux ont pu être ainsi repérés. Dans 3 d’entre elles, la bactérie Bartonella quintana, vecteur de la maladie du typhus, a été isolée. A suivi l’étude des dents de 35 soldats à partir de la pulpe dentaire. Cette pulpe présente sous forme de poudre, après étude ADN, a permis de déterminer l’existence de bactéries ayant contaminé leur hôte : Bartonella quintana dans 7 corps et Rickettsia prowazekii dans 3 autres. Autrement dit, après examens, 30% des soldats enterrés à Vilnius souffraient des maladies causées par les poux et en seraient morts. Ces insectes, vecteurs de la maladie du typhus, ont donc joué un rôle prépondérant dans la retraite de Russie [RAOULT, 2001-2010]. Cette pathologie a été la première cause de mortalité durant cette campagne. Elle a été responsable de 80 % des morts par maladies. D’après Oleg Sokolov, 300 000 hommes seraient morts lors de la campagne de Russie. Cinq hommes sont morts suite à une maladie pour un au cours des combats [RIAUD, 2010].

 

La fouille du cimetière protestant de Saint-Maurice du XVIIe siècle en 2005, menée sous la direction de l’INRAP et en collaboration avec le laboratoire départemental d’Archéologie du Val-de-Marne a mis en évidence plus de 165 inhumations ainsi que les vestiges du premier temple. Les premières analyses paléopathologiques montrent les symptômes d’un rachitisme vitamino-résistant sur une grande partie de la population inhumée ainsi que la présence de la peste chez trois individus. L’identification du bacille pesteux a été faite sur deux individus de sexe masculin et féminin provenant de la nécropole, le troisième a été reconnu sur une inhumation momifiée, retrouvé en 1986 dans un sarcophage en plomb. L’inhumé concerne un noble anglais, Thomas Craven, protestant et membre de l’église réformée parisienne, mort en 1636 à l’âge de 18 ans. Les analyses biomoléculaires ont été réalisées par le laboratoire des Rickettsies de la faculté de Médecine de Marseille. Les prélèvements dentaires ont concerné sept sépultures, incluant la momie du noble anglais Thomas Craven et six sépultures prises au hasard. Deux gènes dont la séquence est spécifique de la bactérie responsable de la peste, Yersinia pestis, ont été amplifiés par la technique PCR en présence de témoins négatifs. Au total, 3 individus ont un diagnostic de certitude de peste, et un autre, un diagnostic probable. La momie de Thomas Craven est ainsi le premier individu pestiféré identifié [HADJOUIS, VU, ABOUDHARAM, DRANCOURT & ANDRIEUX, 2006].

 

Filiation

Fils du prince héritier Frédéric III et de son épouse Victoria, princesse royale du Royaume-Uni, Guillaume II (1859-1941) revendique malgré tout son ascendance prussienne et conteste la suprématie maritime du Royaume-Uni. Il devient empereur en 1888. Son règne est marqué par un militarisme exacerbé. Il renvoie le chancelier Bismarck en 1890 et ne renouvelle pas le pacte germano-russe d’assistance mutuelle. Sa politique étrangère agressive le met en confrontation directe avec le Royaume-Uni et l’isole sur un plan diplomatique. Il n’a pas provoqué la Première Guerre mondiale à lui seul, mais n’a rien fait pour l’empêcher. Pendant la guerre, il est commandant en chef des armées, mais bientôt, il perd toute autorité, ce qui le discrédite. Chassé du pouvoir, son abdication est prononcée le 9 novembre 1918. Il s’exile au Pays-Bas. Il meurt à Doorn, dans sa propriété, pendant l’occupation allemande des Pays-Bas et est enterré dans cette ville [HTTP://FR.WIKIPEDIA.ORG, 2010].

Aujourd’hui, le château de Doorn est ouvert aux visites. Lorsque le guide arrive à la chambre où l’empereur est décédé, il prend dans la table de nuit, un petit écrin contenant une dent. En la montrant au public, il explique que c’est grâce à celle-ci que l’existence d’une fille illégitime de Guillaume II a pu être écartée [LAMENDIN, 2002].

En effet, une artiste peintre, dont les toiles étaient exposées dans une galerie d’art, arguait de sa soi-disant ascendance impériale. En 1996, un prélèvement ADN est effectué sur les restes de la dame en question. Il est comparé à celui du monarque allemand, obtenu à partir de la dent présentée par le guide. La conclusion est sans équivoque. Il n’y aucun lien de filiation. La supercherie est terminée [LAMENDIN, 2002 ; RIAUD, 2007].

 

Chronobiologie

En août 2008, Richard Green de l'institut Max-Planck d'anthropologie évolutive de Leipzig a réussi le premier séquençage de la totalité de l’ADN mitochondrial d’un Homo neanderthalensis, vieux de 38 000 ans. Les résultats confirment que le dernier ancêtre commun des Hommes de Néandertal et des Homo sapiens aurait vécu, il y a 660 000 ans (à 140 000 ans près). Svante Pääbo, également de l’institut Max Planck, a, quant à lui, commencé en 1997, son œuvre de déchiffrage avec la première analyse de l’ADN mitochondrial de Néandertalien. L’équipe internationale de chercheurs dirigée par Svante Pääbo a déchiffré une séquence d'environ un million de nucléotides de l’homme de Neandertal, grâce une nouvelle technique appelée le pyrosequencing, qui permet d’analyser les séquences d’ADN sans les amplifier. L’équipe d’Edward Rubin, qui a travaillé avec le même matériel en partenariat avec Pääbo, a utilisé une autre méthode et a identifié 65 000 paires de bases. Les deux analyses parviennent à des conclusions très proches relatives à la chronologie. Pour l’équipe de Pääbo, les Homo sapienset lesHomo neanderthalensisont divergé, il y a environ 500 000 ans, tandis que l’équipe de Rubin conclut que les deux espèces auraient partagé un ancêtre commun, il y a environ 700 000 ans et qu’elles se seraient par la suite séparées, il y a environ 370 000 ans. La différence entre les deux génomes serait inférieure à 0,5%. Rubin et ses collègues n’ont pas trouvé de traces d’un croisement entre l’homme moderne et l’homme de Néandertal [DEFRANCE, 2008]. Les résultats, publiés par l’équipe de Pääbo en 2010, portant sur l'analyse de 4 milliards de paires de bases d'ADN nucléaire issus d'ossements fossiles de trois Néandertaliens, montrent que ceux-ci partagent plus de caractéristiques génétiques avec les Homo sapiens modernes eurasiatiques qu'avec ceux d'Afrique sub-saharienne. Actuellement, les chercheurs envisagent l'hypothèse selon laquelle les Néandertaliens auraient contribué au génome des populations d'humains modernes non africaines. Selon eux, il y aurait un peu de Neandertal dans chacun de nous [GREEN, 2010]. 

 

Aujourd’hui, l’emploi de l’ADN en tant que moyen utilisé dans une recherche scientifique consécutive à une enquête historique ou archéologique est devenu un procédé incontournable. A l’exception de l’estimation de l’âge où les résultats, notamment d’études japonaises, ne semblent pas probants et où de nombreuses questions restent posées, ses champs d’investigations sont quasi illimités, pourvu que l’ADN soit intact et exploitable au vu des vestiges anciens retrouvés sur les sites. Pourtant, s’il est remarquable, ce procédé n’en demeure pas moins un recours extrêmement onéreux.

 

Pour la suite, Cliquer :  Paléobiologie moléculaire III

 

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