L’ARN d’un mammouth laineux conservé dans le pergélisol refait surface après 40 000 ans

C’est l’histoire de Yuka, un mammouth laineux découvert en août 2010 dans le pergélisol sibérien, dont le destin scientifique n’a cessé de surprendre depuis plus de quinze ans. On aurait pu penser qu’un animal mort au Pléistocène supérieur ne pouvait plus livrer que quelques fragments d’ADN ancien et de rares indices paléontologiques ou géologiques. Il n’en est rien, comme le prouve une étude publiée le 14 novembre 2025 dans la revue Cell.

Le corps gelé de Yuka a été retrouvé sur la falaise continentale d’Oyogos Yar, dans le nord-est sibérien, près de la mer de Laptev. Cette région est réputée pour ses gisements remarquables de paléofaune, exceptionnellement préservée dans le pergélisol (sol gelé en permanence, aussi appelé permafrost).

Yuka appartient à l’espèce Mammuthus primigenius et figure parmi les dix mammouths particulièrement bien conservés qui ont permis de conduire une analyse inédite portant sur des tissus mous, muscle et peau, gelés pendant près de 39 000 ans.

Dès sa découverte, Yuka a fasciné la communauté scientifique. L’examen attentif de sa dentition, caractérisée par une usure spécifique des molaires et un état de développement typique, ainsi que la saison de sa mort (l’automne), ont permis d’estimer qu’il s’agissait d’un jeune individu, âgé de 5 ans et demi. Une estimation confirmée à la fois par la croissance de ses défenses et par la comparaison avec d’autres mammouths du même stade de maturité.

Mais le destin de Yuka fut brutal : son cadavre, partiellement dépecé, présente les traces indéniables d’une attaque de lions des cavernes : griffures profondes, lambeaux arrachés et larges portions manquantes sur un flanc. Malgré ses blessures, Yuka serait parvenue à leur échapper quelque temps, trouvant refuge dans une fosse boueuse qui scella son destin . Elle fut en partie dévorée par des charognards avant que les glaces ne figent la scène pour les millénaires à venir.

Lors des premières analyses morphologiques, l’observation de la peau dans la région génitale externe avait conduit à identifier Yuka comme une femelle. Le repli cutané ressemblait à une vulve juvénile et l’absence de structures musculaires typiquement mâles semblait conforter cette première impression.

Les plus anciennes séquences d’ARN jamais identifiées

La femelle Yuka est devenue le mammouth N°1 dans l’article publié dans Cell par des chercheurs du département des biosciences moléculaires du Wenner-Gren Institute et du centre de paléogénétique de Stockholm (Suédois). L’exceptionnel état de préservation des tissus musculaires et cutanés leur a permis de récupérer non seulement de l’ADN ancien, mais aussi – fait inédit à cette profondeur temporelle – d’extraire, d’authentifier et d’analyser de l’ARN endogène.

L’extraction et l’identification de ces ARN anciens, réputés pour leur extrême fragilité et leur dégradation rapide après la mort, représentent une véritable prouesse technique. Jusqu’ici, seules quelques études pionnières avaient réussi à isoler de l’ARN d’échantillons fossiles ou historiques. Par rapport à la relative stabilité de l’ADN ou des protéines, la survie de l’ARN sur de telles durées était jugée hautement improbable : accéder à des fragments vieux de plusieurs dizaines de milliers d’années relève donc de l’exploit.

Malgré tout, quelques réussites notables avaient déjà élargi le champ des possibles, comme le séquençage de génomes d’ARN viraux à partir de tissus fixés au formol et inclus en paraffine, notamment ceux du virus de la grippe espagnole H1N1 ou celui du VIH.

Plus récemment, des avancées technologiques ont démontré qu’il est possible d’extraire et de séquencer de l’ARN à partir de spécimens animaux anciens ou historiques, avec une résolution suffisante pour observer des profils d’expression génétique propres à certains tissus. C’est ainsi que des analyses d’ARN ancien ont été menées sur des tissus de canidés vieux de 14 300 ans, ou encore sur un humain momifié il y a 5 300 ans (comme Ötzi, l’homme des glaces découvert dans les Alpes italiennes en 1991). Ces cas restent toutefois exceptionnels.

Par ailleurs, de l’ARN avait été extrait à partir d’échantillons plus récents, tels qu’un os de bassin humain médiéval, des peaux de loup séchées, ou encore des tissus musculaires et cutanés d’un tigre de Tasmanie desséché, conservé à température ambiante pendant plus d’un siècle.

Dans le muscle d’un mammouth, de l’ARN a traversé les millénaires

Mais revenons à nos mammouths, et plus particulièrement à Yuka. Au total, dix mammouths issus du pergélisol sibérien ont été étudiés, mais seuls trois d’entre eux – les N°1 (Yuka), N°4 et N°10 – contenaient assez d’ARN endogène pour permettre une analyse transcriptomique poussée. Autrement dit, les chercheurs ont pu identifier, grâce à cet ARN ancien, quelles protéines étaient effectivement produites dans les tissus analysés.

Le mammouth N°4, surnommé Oymyakon, est un jeune mâle retrouvé dans la mine d’Ol’chan, daté d’environ 44 000 ans. Le mammouth N°10, surnommé « Chris Waddle », est une femelle âgée d’environ 52 000 ans, découverte près de Belaya Gora dans la République de Sakha, en Sibérie.

Les tissus de Yuka se sont rapidement imposés comme la référence : leur exceptionnel état de préservation surpassait largement celui des deux autres spécimens, autorisant des analyses bien plus détaillées sur le transcriptome de ce mammouth.

Signes d’activité de noyaux cellulaires en conditions expérimentales

Bien avant cette étude, le matériel génétique de Yuka avait déjà intrigué les scientifiques. En 2019, une publication dans la revue en ligne Scientific Reports révélait que certains noyaux cellulaires extraits de Yuka présentaient encore des composants remarquablement intacts. Transplantés dans des ovocytes vivants de souris, ces noyaux avaient montré des signes d’activité biologique : formation du fuseau mitotique, incorporation d’histones (des protéines assurant le repliement de l’ADN) et formation partielle d’un pronoyau. Aucune division cellulaire complète n’avait toutefois pu être observée. Mais le simple fait que des noyaux aussi anciens puissent interagir avec une machinerie cellulaire contemporaine était déjà fascinant.

L’étude de novembre 2025 a, quant à elle, apporté une révélation totalement inattendue au sujet de l’identité sexuelle de Yuka. En séquençant simultanément l’ADN ancien et l’ARN ancien, les chercheurs ont découvert plusieurs séquences appartenant au chromosome Y, dont un gène typique de ce chromosome (USP9Y). À cela s’ajoutent des variants génétiques spécifiques du locus SRY, région déterminant le sexe chez les mammifères. Toutes les données convergent : Yuka n’est pas une femelle, mais un mâle XY.

Pour en avoir le cœur net, les chercheurs ont vérifié le sexe génétique de chacun des dix mammouths en analysant différents tissus. Chez les mâles, il n’y a qu’un seul chromosome X, contre deux chez les femelles. En comparant la quantité de séquences issues du chromosome X à celles provenant des autres chromosomes, ils ont constaté que Yuka ne portait qu’une seule copie du chromosome X, ce qui indique un génome XY. Cette analyse confirme donc, contre toute attente et malgré les apparences anatomiques, qu’il s’agit bien d’un mâle.

Cette discordance entre le sexe phénotypique de Yuka (ses organes génitaux externes rappelant ceux d’une femelle) et son sexe génétique (XY) pourrait s’expliquer par un trouble du développement sexuel. Cependant, aucune anomalie génétique n’a été identifiée pour corroborer cette hypothèse. On ne sait donc pas si les organes génitaux de Yuka étaient féminisés ou si l’examen morphologique initial avait conduit à une erreur d’interprétation.

Un accès inédit à la biologie intime d’un animal disparu depuis près de 40 000 ans

Mais l’exploit qui justifie la publication de cette étude dans la prestigieuse revue Cell ne réside pas tant dans la question du sexe du mammouth que dans le fait que les tissus d’un animal ayant vécu au Pléistocène supérieur aient pu conserver ce que l’on croyait impossible : un ARN ancien, authentique, lisible, interprétable. Les ARN retrouvés dans ces tissus de mammouths ne comptent que 18 à 30 nucléotides (« lettres »), alors que les ARN cellulaires intacts atteignent des tailles dix à cent fois supérieures.

Pendant des décennies, on a considéré comme acquis que l’ARN, beaucoup plus fragile que l’ADN, ne pouvait survivre que quelques heures après la mort d’un organisme. Le retrouver dans un mammouth vieux de 39 000 ans semblait relever de la fiction. Et pourtant, les muscles de Yuka en contiennent suffisamment pour que les chercheurs aient pu reconstituer un véritable transcriptome : un instantané de l’activité génétique d’un tissu, figé au moment de la mort de l’animal. C’est là que l’étude ouvre un territoire totalement inédit : celui de la biologie fonctionnelle d’une espèce disparue.

Sur le plan de l’expression génique, Yuka se démarque : la quantité et la qualité de ses ARN ont permis d’identifier 342 ARN messagers codant pour des protéines, mais aussi 902 ARN non codants. Certains des ARN les plus abondants jouent un rôle clé dans le fonctionnement et le métabolisme du muscle squelettique.

La crainte d’une contamination par de l’ADN moderne, hantise de quiconque travaille sur du matériel fossile, s’est révélée ici minoritaire.

Au fil de l’analyse des fragments d’ARN extraits du muscle de Yuka, ainsi que de ceux des deux autres mammouths bien conservés, un ensemble de signaux caractéristiques a émergé. Les séquences portaient l’empreinte chimique du temps : la désamination, c’est-à-dire la conversion spontanée de cytosine (C) en uracile (U), selon des motifs caractéristiques des molécules extrêmements anciennes. L’empreinte des millénaires était littéralement inscrite dans les bases mêmes de cet ARN ancien.

L’ARN ancien, témoin du fonctionnement intime du muscle de mammouth

La surprise ne vient pas seulement de l’ancienneté remarquable des échantillons. Parmi les découvertes majeures, les chercheurs ont découvert dans le matériel génétique analysé des jonctions exon-exon, c’est-à-dire des endroits où plusieurs séquences codantes ont été raccordées entre elles. Pour bien comprendre, il faut savoir que les parties d’un gène qui servent à fabriquer une protéine sont appelées exons, tandis que les segments non codants sont appelés introns. Lors de la transcription de l’ADN, la cellule produit un ARN pré-messager contenant à la fois des exons et des introns. Avant de pouvoir être traduit en protéine, ce précurseur subit dans le noyau une étape de maturation, dénommée épissage. Les introns sont excisés alors que les exons restants sont ligaturés les uns aux autres. Il en résulte un ARN messager mature qui renferme uniquement les instructions nécessaires à la fabrication de la protéine.

La présence de jonctions exon-exon dans l’ARN ancien démontre donc, sans ambiguïté, que les fragments retrouvés proviennent bien d’ARN fabriqué dans les cellules vivantes du mammouth, peu avant sa mort, et non d’ADN ancien ou d’une éventuelle contamination par de l’ADN moderne.

L’analyse de l’ARN extrait des tissus de Yuka a également révélé l’existence de véritables « hotspots d’expression », ou points chauds : des régions du génome où se concentrent de grandes quantités d’ARN, typiques des gènes à très forte activité dans le tissu au moment de la mort. Pour saisir cette notion, il faut rappeler qu’un tissu vivant n’exprime pas tous ses gènes au même niveau : certains gènes sont très actifs et produisent énormément d’ARN, tandis que d’autres restent beaucoup plus silencieux. Cette activité intense laisse une signature reconnaissable : l’ARN issu de ces gènes abondants se concentre dans des régions bien précises du génome, formant des zones de forte densité de séquences.

C’est exactement ce que les scientifiques ont retrouvé chez Yuka. À l’échelle du génome, l’ARN ancien dessinait des points chauds très nets, typiques de gènes fortement exprimés dans la cellule. Ces zones de surreprésentation correspondaient surtout aux régions codant pour les ARN ribosomiques (rRNA) et, dans une moindre mesure, aux petits ARN nucléaires (snRNA), aux ARN de transfert (tRNA) et à divers gènes codant pour des protéines.

Point crucial : ces hotspots d’expression ne sont pas observés dans les données issues de l’ADN ancien, ce qui confirme leur spécificité et leur lien direct avec l’expression génique.

La présence combinée de jonctions exon-exon et de hotspots d’expression constitue une double preuve de l’authenticité de l’ARN analysé : il s’agit bien d’ARN endogène provenant des cellules du mammouth, et non d’un artefact technique ou d’une contamination moderne.

Les fragments d’ARN ancien identifiés correspondent, pour beaucoup, à des gènes très fortement exprimés dans le muscle squelettique : ceux de la titine, de la nébuline et de l’obscurine, qui sont les piliers du sarcomère, la plus petite unité contractile du muscle strié. Les chercheurs ont aussi retrouvé des transcrits de gènes codant pour l’actine et la myosine, protéines indispensables à la contraction musculaire, ainsi que de la troponine, plus particulièrement présente dans les fibres musculaires à contraction lente, spécialisées dans l’endurance.

Les fragments d’ARN ancien correspondaient à des gènes codant des protéines typiquement très exprimées dans le muscle squelettique, telles que la titine, la nébuline et l’obscurine, qui appartiennent au sarcomère, l’unité contractile fondamentale du muscle strié squelettique. Des transcrits associés aux gènes de l’actine et de la myosine, qui sont des protéines contractiles, ont aussi été détectés. D’autres ont été identifiées correspondant au gène de la troponine, protéine majoritairement présente dans des fibres musculaires squelettiques à contraction lente, spécialisées dans l’endurance et la contraction prolongée.

Ainsi, à partir d’un ARN vieux de près de 40 000 ans, les scientifiques sont parvenus à reconstituer la véritable signature moléculaire d’un muscle de mammouth disparu.

Des microARN régulateurs de l’expression génique dans le muscle

Au-delà des transcrits codant pour les protéines musculaires, l’analyse extrêmement approfondie du séquençage a permis d’identifier des molécules plus petites mais tout aussi essentielles.  Soixante microARN (miR) ont ainsi été détectés chez Yuka, dont certains typiques du tissu musculaire, tels que miR-1, miR-133 et miR-206. Ces microARN, qui ne codent pas de protéines, jouent un rôle crucial dans la régulation des gènes : ils modulent le niveau, le rythme et parfois même la durée de production des protéines.

Encore plus surprenant, l’analyse a révélé de nouveaux microARN qui pourraient être spécifiques des proboscidiens, le groupe qui rassemble les éléphants d’Asie et d’Afrique ainsi que leurs proches parents aujourd’hui disparus comme les mammouths et les mastodontes.

Grâce à ces découvertes, les chercheurs ont pu reconstituer un véritable transcriptome : un ensemble d’ARN produits dans les tissus du mammouth, reflétant leur activité cellulaire juste avant la mort de l’animal.

Comme le rappellent Emilio Mármol-Sánchez, Marc R. Friedländer, Love Dalén et
leurs collègues : « À notre connaissance, il s’agit des signatures transcriptionnelles les
plus anciennes jamais identifiées, plus de deux fois plus vieilles que les fragments d’ARN
précédemment retrouvés chez un canidé de la fin du Pléistocène ». 

Des perspectives inédites en paléogénétique

Cette étude menée sur des tissus mous conservés dans le pergélisol démontre qu’il est désormais possible d’accéder, non seulement à l’ADN, mais aussi à l’ARN d’organismes disparus. Cela prouve que des fragments d’ARN peuvent survivre lorsque les conditions de conservation sont suffisamment sèches et/ou froides pour stopper la dégradation enzymatique.

Pour la première fois, on peut entrevoir, dans un mammouth vieux de près de 40 000 ans, les traces authentiques d’une activité cellulaire brutalement interrompue puis figée sous la glace.

Cet ARN ancien constitue un témoin direct du fonctionnement intime du muscle : en révélant des profils transcriptionnels spécifiques du tissu musculaire, et en identifiant de nouveaux petits ARN potentiellement régulateurs, cette étude apporte un éclairage inédit sur les voies de régulation des gènes et les dynamiques d’expression qui existaient dans les cellules d’un mammouth laineux vivant il y a plusieurs dizaines de milliers d’années.

En complétant les approches classiques du séquençage de l’ADN ancien et des protéines, ces résultats obtenus à partir de carcasses de mammouths momifiés mettent en lumière la capacité inattendue des molécules d’ARN à persister sur d’immenses échelles de temps, tout en révélant un niveau d’information biologique jusqu’alors inaccessible.

Jusqu’ici, la paléogénétique s’intéressait principalement à l’ADN ancien et aux protéines. Aujourd’hui, l’accès à l’ARN ouvre potentiellement la voie à l’exploration de la physiologie du passé. L’association de la génomique, de la protéomique et de la transcriptomique pourrait représenter un tournant décisif : une nouvelle manière d’explorer le vivant disparu et, peut-être, une révolution dans notre compréhension du passé biologique des espèces éteintes.

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