Paléogénomique de l’évolution des Bovina et l’impact sur la domestication des bovins

Les genres Bos et Bison constituent la sous-tribu des Bovina et incluent plusieurs lignées de bovins. Les espèces domestiques et sauvages appartenant à ces deux genres auraient divergé au Pléistocène inférieur. L’histoire génomique évolutive récente de Bos et Bison ne reflète qu’imparfaitement les liens phylogénétiques anciens car ceux-ci sont éclipsés par les événements récents, en particulier la quasi-extermination aux 19ème et 20ème siècles des bisons américains (Bison bison) et bisons européens (Bison bonasus), respectivement, ainsi que la disparition au 17ème siècle de l’aurochs, ancêtre des bovins domestiques actuels. Dans le but de clarifier l’histoire évolutive de ces deux genres, nous avons mis en place une approche paléogénomique permettant de séquencer l’ADN ancien extrait à partir de spécimens fossiles des genres Bos et Bison. L’objectif était de reconstruire les mitogénomes et les génomes nucléaires de restes fossiles datant du Pléistocène à l’Holocène, témoins des événements évolutifs précédant les événements les plus récents qui ont remodelé la diversité génétique des populations modernes. Nous avons ainsi analysé des restes fossiles du Néolithique jusqu’à l’ère moderne, témoins de l’impact de la domestication sur la structuration génétique des bovins. Nous avons adapté les méthodes d’analyse de l’ADN aux caractéristiques particulières de l’ADN ancien pour maximiser la récupération de l’ADN ancien à partir des restes fossiles et convertir efficacement les fragments d’ADN contenus dans l’extrait fossile en banques génomiques pour le séquençage de nouvelle génération (NGS). Nous avons aussi optimisé un protocole de capture du génome mitochondrial de bovins anciens pour augmenter son efficacité avec des échantillons mal conservés. L’optimisation méthodologique nous a permis d’obtenir la séquence de 20 mitogénomes complets de bisons européens et bisons des steppes datant du Pléistocène moyen jusqu’aux aux temps modernes et 98 mitogénomes complets d’aurochs et de bovins domestiques eurasiatiques et africains datant du Pléistocène supérieur jusqu’au Moyen Âge. Nous avons reconstruit l’histoire évolutive de Bos et Bison à travers une analyse phylogénétique qui rassemble 279 mitogénomes anciens et 671 mitogénomes modernes des Bovina. Ceci nous a permis d’établir une datation robuste des radiations phylogénétiques et de reconstruire les dynamiques des populations bovines pendant les 50 000 dernières années.Nous avons identifié un nouvel haplogroupe mitochondrial d’aurochs rassemblant des échantillons du Pléistocène supérieur originaire de l’Europe de l’Ouest. Cet haplogroupe s’est séparé le premier des lignées d’aurochs européens et proche-orientaux, des bovins domestiques eurasiatiques et africains ainsi que des zébus. Ceci met en évidence une dynamique complexe des populations bovines ancestrales au Pléistocène moyen et supérieur ainsi que les liens partagés entre les populations eurasiatiques et du sous-continent indien. L’analyse d’échantillons précédant et suivant le dernier maximum glaciaire, entre 30 000 et 12 000 ans, et les modélisations démographiques utilisant les mitogénomes anciens et actuels des différentes lignées ont permis d’évaluer l’impact de cette glaciation sur la dynamique des tailles effectives des populations d’aurochs. Notre étude permet de réévaluer les causes du goulot d’étranglement précédemment attribué à la domestication des aurochs. Nous avons aussi caractérisé en parallèle les génomes d’une vingtaine de bisons qui permettront de comparer l’évolution de ces deux lignées cousines, l’une ayant été domestiquée et l’autre non. L’ensemble du travail réalisé permet d’établir une base solide pour étudier les changements génomiques associés à la domestication des bovins.