• Au Kenya, l’énigme des premiers outils

    http://www.lemonde.fr/sciences/article/2016/01/04/au-kenya-l-enigme-des-premiers-outils_4841519_1650684.html

    Sammy Lokorodi trace des signes dans la terre. Les yeux rivés au sol, il rejoue la scène. «   Vous voyez, on était là, on cherchait. Et puis, on les a vus.   » Le Kényan de 38  ans, originaire de la région du Turkana, dans le nord-ouest du pays, ouvre grand les yeux. «   Si vous n’avez pas l’œil, si vous ne les connaissez pas, vous ne les voyez pas   », s’amuse-t-il. Il enchaîne  : «   On a appelé le reste de l’équipe… On leur a dit   : “Venez, venez, venez  !” Ces pierres-là, elles n’étaient pas comme les autres.  » Sammy rigole. Ce jour-là, il avait trouvé les plus vieux outils de l’histoire de l’humanité.

    Désormais évaluée à 3,3 millions d’années, l’invention de la technologie a été repoussée 700 000  ans en arrière. La découverte ne doit rien au hasard   : elle est le résultat d’une bien longue aventure. Sammy Lokorodi, avec ses longues chaussettes blanches bien remontées le long des mollets, n’en est pas à ses premières prospections. Depuis dix ans, il est l’un des meilleurs «   prospecteurs  » de l’équipe de Sonia Harmand, archéologue à l’origine de la découverte, à la tête de la mission préhistorique française au Kenya, financée depuis 1994 par le ministère français des affaires étrangères, qui fouille ­chaque année sur la rive occidentale du lac Turkana.

    Le Turkana  : berceau et Far West de l’humanité. Lodwar, capitale de la région, avec ses rues agitées, ses armes bon marché, ses petites maisons sans étages et sa piste d’atterrissage cabossée, a tout du western.(...)

    On s’éloigne de la ville, on croise les derniers poteaux électriques, les derniers restes d’asphalte, les dernières antennes paraboliques. De jeunes bergers fouettent leurs chèvres, observent à distance des troupeaux de dromadaires sauvages. Des groupes de femmes en tuniques colorées, une trentaine de colliers autour du cou, marchent dans le désert, canne à la main et petit tabouret de bois porté sous l’aisselle. La vision est irréelle, hors du temps. Le « berceau » de l’humanité n’est pas très loin du bout du monde. A plus de 1 000 kilomètres et quatre jours de route de l’océan, la seule fraîcheur vient du lac Turkana, bijou du Grand Rift, « mer de jade » qui s’étale du nord au sud, sur 300 kilomètres de long et une trentaine de large, alimenté par les lagas, rivières éphémères et redoutables, gonflées par les orages d’altitude.

    C’est en amont de ces cours d’eau que l’on trouve les sites archéologiques. « Ne marchez pas n’importe où : vous risquez de détruire des preuves ! », prévient Sonia Harmand. En cette fin novembre, l’archéologue emmène un groupe d’étudiants à Lomekwi 3, où ont été retrouvés les outils. Les jeunes gens la suivent en file indienne, bien disciplinés. Au sol, s’étale un tapis surnaturel de fossiles de poissons et d’hippopotames préhistoriques, d’éclats brisés et d’outils taillés vieux de plus de 3 millions d’années. L’homme est là, partout.
    Pas loin, un monolithe couleur de boue célèbre le « Turkana Boy », jeune homme vieux de 1,5 million d’années, dont le squelette a été découvert derrière une petite colline effondrée. Malgré l’éloignement, on ne se sent jamais seul très longtemps au Turkana.

    « Rock Star »

    A 41 ans, dont dix-sept à fouiller le Rift, Sonia Harmand, chercheuse au CNRS et enseignante à l’université américaine de Stony Brook (New York) avec le Turkana Basin Institute, cumule les surnoms, les égrène avec plaisir. « Rock Star » depuis sa découverte, ou encore « Indiana Jones sans le fouet », elle est aussi « mama » pour les Turkanas, qui la considèrent comme faisant partie de la famille. Chef du « village gaulois » ou du « French camp », elle mène chaque année, au mois de juillet, une équipe d’une trentaine de chercheurs et de fouilleurs franco-américano-kényans sur les routes du Turkana.

    La passion du Rift, elle l’a au cœur depuis sa première visite au Kenya, à l’âge de 18 ans. « Mes parents m’avaient offert un voyage au Kenya. A l’époque, je lisais tous les aventuriers africains, Kessel, Monfreid, et les autres. » Après quelques jours de safaris, elle fait face à la faille du Grand Rift. « Ça a été un vrai choc émotionnel. J’avais impression que ce paysage m’était familier. Il y avait quelque chose de mystique dans ce que j’ai ressenti ce jour-là. »
    La jeune femme s’oriente vers l’archéologie. Parcours cinq étoiles : Sonia Harmand réalise sa première fouille à Tautavel (Pyrénées-Orientales), gratte le sol pas loin de Palmyre, en Syrie (où elle croise la route de l’archéologue Khaled Assaad, qui sera assassiné le 18 août 2015 par l’organisation Etat islamique). Mais son cœur reste fidèle au Rift, où elle débarque en 1998, dans les pas de l’archéologue Hélène Roche.

    Sonia Harmand reprend en 2011 la direction de la mission préhistorique au Kenya et décide immédiatement d’orienter les recherches vers des zones plus anciennes. Les réticences sont nombreuses. Mais l’archéologue est obstinée. Le 9 juillet 2011, elle part avec son équipe à l’assaut du Turkana. « On avait les cartes à la main, raconte-t-elle. Mais on a pris un mauvais tournant, et on s’est un peu perdus. » Le petit groupe monte sur une colline, cherche des yeux la direction du lac.
    « Et là, on a vu le site. » L’endroit est sublime : un cirque bouillonnant et minéral, aux mille nuances d’ocre et de brun. « C’était un endroit différent. On savait qu’on marchait sur des sols très anciens. On s’est dit tout de suite qu’on pourrait peut-être trouver quelque chose. »

    Lomekwi 3 comme un champ de tulipes

    L’exploration commence. La quinzaine d’archéologues et de fouilleurs marche en ligne, les yeux rivés au sol. Les minutes passent. Les groupes s’éloignent, se perdent de vue. « Et puis, soudain, j’ai entendu mon talkie-walkie grésiller, se souvient Sonia Harmand, C’était un membre de l’équipe qui m’appelait. Sammy avait trouvé quelque chose. J’ai marché dix minutes. J’ai senti que mon pas s’accélérait. »

    Au sol, les « cailloux ». La « peau » ne trompe pas : beige clair, gris pâle. « On voyait bien que ces roches n’étaient pas restées très longtemps en surface, qu’elles n’avaient pas été polies par les vents et le sable, raconte Sonia Harmand. J’ai vu les cicatrices sur les pierres, les éclats retirés délibérément : il n’y avait aucun doute. » L’équipe se regroupe, plante au sol des dizaines de petits drapeaux colorés rouges et orangés, signalant la présence d’outils ou de fossiles. « C’était comme un petit champ de tulipes. » Lomekwi 3 est né.

    Débute alors un long travail. Il n’y a pas le droit à l’erreur : sept géologues se succèdent sur le site afin de dater les outils. « Quand on travaille sur une période si ancienne, on ne peut pas faire usage du carbone 14, explique Xavier Boes, l’un des géologues de l’équipe. Il a fallu se fonder sur l’analyse stratigraphique des tufs – des roches volcaniques projetées lors des éruptions – trouvés à proximité des sites et dont on connaît l’âge radiométrique. Mais tout ça prend du temps : il faut marcher depuis l’endroit où l’on trouve les tufs jusqu’au site, compter les couches sédimentaires successives. » La publication de l’article dans Nature prendra quatre ans. Sur la couverture : deux mains, deux roches et un titre : « L’aube de la technologie ».

    Retour en arrière : moins 3,3 millions d’années. Le site de Lomekwi est alors au cœur d’une forêt galerie, faite de buissons et d’arbres de faible hauteur. Un premier grand lac vient à peine de se retirer. Mais déjà, de petits groupes d’hominidés s’activent le long des cours d’eau. « On sait très peu de chose sur eux, explique Jason Lewis, paléontologue et codirecteur du projet. On était dans une phase bipède, on ne marchait probablement pas trop mal. Les hominidés de cette époque devaient faire entre 1 mètre et 1,50 mètre. » Le visage était très proche de celui des grands singes, mais la taille des canines et de la mâchoire déjà réduite. « La capacité manuelle des hominidés était plus importante que pour le chimpanzé. Le pouce était plus long et détaché : ils pouvaient faire le salut du scout ! »

    Cent vingt pierres taillées ont été retrouvées à Lomekwi 3. Pour fabriquer les objets, deux techniques ont été employées : celle du percuteur dormant, où le bloc à tailler (dit « nucleus ») est frappé sur une enclume de pierre, afin de le faire exploser et de créer des éclats tranchants ; et celle de la percussion bipolaire sur enclume, plus élaborée, où l’on frappe avec une première pierre sur une seconde, elle-même posée sur une troisième. Les pierres retrouvées à Lomekwi 3 sont grosses. « On les appelle les “pavetons” », s’amuse Sonia Harmand. Les hominidés de l’époque n’avaient en effet probablement pas encore les capacités pour tailler des pierres de petite taille, comme on en trouve sur des sites plus « récents », tels les galets oldowayens, vieux de 2,6 millions d’années.

    Percussion bipolaire

    Mais attention : si les deux techniques sont « simples, elles ne sont pas primitives ! », insiste Sonia Harmand. La percussion bipolaire nécessite en effet une désynchronisation des deux bras et donc une capacité cognitive développée. « Lomekwi n’est pas le fruit du hasard. Pour détacher les éclats, il fallait une connaissance des angles, une maîtrise de sa propre force. Les roches ont été sélectionnées. Il y a eu un apprentissage, une transmission de la fabrication. Enfin, nos ancêtres ont fabriqué des éclats tranchants en grande quantité. Il y avait un contrôle de la production. »

    La découverte pose des défis majeurs à la paléontologie. En effet, à – 3,3 millions d’années, on n’a découvert jusqu’à présent aucun représentant du genre Homo, dont nous, Homo sapiens, l’homme moderne, sommes issus. Les restes des premiers Homo datent en effet (au mieux) de 2,8 millions d’années : 500 000 ans trop court pour les outils de Lomekwi.

    L’invention de l’outil, premier acte technologique et culturel de l’histoire, ne serait donc pas de notre fait. La découverte est vertigineuse et mettrait fin au sacro-saint Homo faber, cher à Bergson, où l’outil fait l’homme, par opposition à l’animal. « Nous devons nous redéfinir, explique Jason Lewis. Soit nous acceptons que nous faisons partie d’un ensemble plus vaste et que nous partageons la technologie avec l’animal, car les outils ont probablement été inventés par des espèces plus proches de l’ancêtre commun avec le singe. Soit on est exclusif, et on se dit que la spécificité de l’homme ne repose pas sur les outils. Peut-être davantage sur la maîtrise du feu... »

    A Lomekwi, les paléontologues du Turkana ont trois suspects. Deux australo-pithèques : Australopithecus afarensis (mieux connu du grand public sous le nom de « Lucy », découverte en Ethiopie) et Australopithecus deyiremeda (qui vivait dans la région entre 4,1 et 3 millions d’années). Le troisième candidat est plus sérieux, mais ne fait pas l’unanimité. Il s’agit de Kenyanthropus platyops, découvert en 1999 au Turkana, et dont des restes ont été retrouvés non loin du site, mais dont l’existence comme genre à part est contestée par de nombreux scientifiques.

    « Australopithecus habilis »

    Faut-il aussi débaptiser le pauvre Homo habilis, qui perd à Lomekwi son statut d’inventeur de l’outil, et donc d’« habile » ? « En fait, on pourrait même retirer Homo, explique Jason Lewis. Les récentes recherches sur le squelette et le crâne d’Homo habilis montrent qu’il est un melting-pot de différentes espèces, on trouve dans son crâne des caractéristiques d’Homo, mais aussi d’australopithèque et de chimpanzé. On pourrait même l’appeler Australopithecus habilis... »
    L’homme vient du flou, sa généalogie est embrouillée, ses origines en suspens. Quel lien entre australopithèque et Homo ? Plusieurs espèces vivaient-elles à la même période au même endroit ? Se sont-elles influencées pour l’invention des premiers outils ? La mission préhistorique tente aujourd’hui d’approfondir sa découverte. Des études tracéologiques sont en cours, traquant la présence de résidus de sang ou de végétaux sur les « pavetons » lomekwiens afin d’en déterminer l’usage. « Pour comprendre ces outils, il faut aussi les refaire », ajoute Sonia Harmand. Elle et son équipe ont collecté pour 700 kg de roches près du site et tenté en 2013 et 2014, avec succès, de récréer les outils.

    Le Turkana, il faudra y revenir. « Rappelons-nous que toutes nos conclusions ne reposent que sur un seul site ! », insiste Sonia Harmand. Seule une petite partie de Lomekwi a été excavée, d’autres sites sont à explorer. Sonia Harmand tourne aujourd’hui son regard vers les chaînes basaltiques du Turkana, plus à l’est : « Toute cette région est totalement inexplorée... », souffle l’archéologue. Sisyphe du Turkana, elle sait que les outils de Lomekwi sont déjà bien trop élaborés et sophistiqués. S’ils sont les plus anciens jamais découverts, ils ne sont certainement pas les premiers. « Les tout premiers, ils seront sûrement trop proches d’un simple caillou. Ils seront très difficiles à reconnaître. On ne les retrouvera probablement jamais. »

  • Des spermatozoïdes sous influence

    http://www.lemonde.fr/sciences/article/2016/01/04/des-spermatozoides-sous-influence_4841467_1650684.html

    Comment un traumatisme psychique ou un déséquilibre alimentaire d’un futur parent, avant même la conception, peut-il engendrer des effets sur plusieurs générations  ? Fin décembre, une série d’avancées a été accomplie sur cette voie explorant un mode d’hérédité « buissonnier   »  : l’épigénétique.

    L’épigénétique, ou comment chahuter les lois de l’hérédité classique   : ce mode de transmission, en effet, n’est plus exclusivement fondé sur la sacro-sainte séquence de l’ADN. Avec l’épigénétique, c’est un héritage plus subtil – plus fragile aussi – qui est transmis au fil des générations   : ce sont des «   marques   » qui jalonnent le génome, en des sites précis. Sensibles à des facteurs de l’environnement, ces marques «   allument   » ou «   éteignent  » nos gènes dans nos cellules. C’est ainsi qu’une cellule de notre cerveau est très différente d’une cellule de notre foie, de nos muscles, de nos os…

    Publiées le 31 décembre dans Science, deux études ont examiné l’impact d’une alimentation perturbée chez la souris. Dans la première, l’équipe de Qi Zhou (Institut de zoologie, Pékin) a soumis des souris mâles à un régime très gras. Avec le sperme de ces rongeurs, les chercheurs ont fécondé des femelles nourries normalement. Les souris issues de cette manipulation ont développé une intolérance au glucose et une résistance à l’insuline, deux signes de prédiabète. Elles présentaient aussi une moindre expression de gènes impliqués dans le métabolisme des sucres.

    Des groupes apposés sur l’ADN

    (...)

    Les chercheurs chinois ont isolé les ARN des spermatozoïdes de souris soumises à ce régime gras. Puis ils ont injecté ces ARN à des ovocytes de souris juste fécondés. Les rongeurs nés de cette intervention ont développé une intolérance au glucose. Les ARN assurant cette transmission sont des fragments « d’ARN de transfert ». Leur principale fonction est de transporter les acides aminés lors de la fabrication des protéines. Mais, ici, leurs fragments semblent avoir été « recyclés » à des fins épigénétiques.

    Dans la seconde étude de Science, l’équipe d’Oliver Rando (université de médecine du Massachusetts) a analysé les effets, chez la souris, d’un régime pauvre en protéines. Ses résultats confortent l’idée d’un rôle de ces petits ARN en épigénétique. Un régime pauvre en protéines entraîne, chez la génération suivante, la dérégulation de tout un jeu de gènes, avait montré cette équipe en 2010.

    Des troubles sur deux générations

    Et chez l’homme ? « Dans les spermatozoïdes de personnes obèses, nous trouvons une signature spécifique, constituée de petits ARN et de méthylations de l’ADN. Cette signature marque des gènes qui gouvernent l’appétit », résume Romain Barrès, de l’université de Copenhague, principal auteur d’une étude publiée en décembre dans Cell Metabolism. Mieux : « Cette signature change drastiquement après une perte de poids massive induite par une chirurgie de l’obésité. » Dans une autre étude à paraître dans Molecular Metabolism, cette équipe montre qu’un régime gras, suivi par un rat mâle, provoque des troubles métaboliques sur deux générations. Ces troubles seraient en partie transmis par de petits ARN du sperme.

    Est-ce à dire que seuls les mâles transmettent à leur descendance les effets de leurs modes de vie altérés ? Non. « Les femelles aussi peuvent transmettre des changements épigénétiques. Mais les spermatozoïdes sont plus faciles à étudier que les ovocytes », dit Isabelle Mansuy, de l’Ecole polytechnique fédérale et de l’université de Zurich.

    Retrait social et désordes métaboliques

    D’autres études ont révélé, chez l’animal, comment le traumatisme psychique d’un géniteur peut retentir sur les générations suivantes. En 2010, Isabelle Mansuy montrait les effets d’une séparation chronique et imprévisible de jeunes souris mâles d’avec leur mère. Leurs « enfants » et « petits- enfants » souffraient de troubles dépressifs et cognitifs, d’un retrait social et de désordres métaboliques. En 2014, l’équipe de Zurich découvrait de petits ARN spécifiques altérés dans le sperme de ces souris traumatisées. En injectant l’ARN du sperme de ces animaux dans des ovocytes juste fécondés, elle reproduisait ces troubles sur deux générations. En octobre 2015, une étude publiée dans les PNAS confortait ces résultats. L’équipe de Tracy Bale, de l’université de Pennsylvanie, retrouvait de petits ARN spécifiques dans les spermatozoïdes de souris ayant subi un stress chronique précoce.

    Quelle est la portée de cette hérédité épigénétique chez les mammifères ? C’est un chantier qui s’ouvre. Car l’existence de ces processus reste à prouver chez l’homme, et leurs mécanismes à préciser. Reste aussi cette troublante question : peut-on voir, dans cette transmission épigénétique, une forme d’hérédité des caractères acquis ? « Je ne pense pas que les caractères “obèse” ou “stressé”, en tant que tels, soient transmis, estime Romain Barrès. Ce qui se transmet est une adaptation, induite par l’environnement de nos ancêtres. » Emiliano Ricci ajoute que « les caractères transmis par épigénétique peuvent être labiles ». Si de nouvelles marques épigénétiques sont facilement créées par des changements environnementaux, elles sont tout aussi aisément effacées par de nouveaux changements. L’épigénome offrirait aux individus un moyen d’explorer rapidement une adaptation à une variation de l’environnement, sans pour autant la graver dans le génome...

    L’épigénétique façonne les fourmis

    Et si l’épigénétique déterminait le statut social ? C’est ce qu’une équipe américaine vient de proposer dans la revue Science. Son sujet d’étude n’est pas l’humain, mais la fourmi, insecte social par excellence. Mais le résultat de ses recherches apporte des pistes prometteuses. Les fourmis charpentières de Floride sont composées de deux castes : les soldates et les ouvrières. Les deux disposent du même patrimoine génétique. Les secondes ont pourtant des têtes plus petites, des mandibules moins puissantes... et une surexpression des gènes impliqués dans le développement cérébral.

    A ce constat, les chercheurs en ont ajouté un autre, plus spectaculaire : en modifiant la composition chimique des histones – ces protéines autour desquelles s’enroule l’ADN –, ils sont parvenus à modifier le comportement des fourmis. Un simple changement d’alimentation a dopé l’activité des ouvrières fourrageuses. Pour les soldates, il a fallu en passer par l’injection directe de ces mêmes produits dans le cerveau de jeunes spécimens. Les combattantes ont alors aligné leur activité sur celle des ouvrières. Les auteurs parlent de
    « fenêtre épigénétique de vulnérabilité » et rêvent déjà d’application thérapeutique chez l’homme.

    #épigénétique