Genotyping of single nucleotide polymorphisms in DNA extracted from ancient human tissues : application to the study of ancient Siberian populations

Dans ce travail de thèse, une approche méthodologique originale basée sur l’analyse de différents polymorphismes ponctuels (ou SNP) a été utilisée sur des échantillons anciens dans le but d’étudier l’histoire de populations sibériennes du passé. Des SNP du génome humain ont été analysés à partir d’échantillons anciens provenant du Sud de la Sibérie afin d’apporter de nouveaux éléments quant au peuplement de cette région. Les données génétiques obtenues indiquent qu’aux Ages du Bronze et du Fer, cette région était peuplée de sujets au teint pâle, aux cheveux clairs et aux yeux bleus qui étaient originaires d’Europe de l’Est. Ces résultats ont permis de mettre en évidence l’existence de mouvements de populations d’Europe de l’Est jusqu’au Sud de la Sibérie avant 1800 avant J.-C. De plus, au vu de données archéologiques et linguistiques, il semblerait que ces mouvements puissent être liés à l’expansion vers l’Est de peuples ayant parlé le proto indo-européen. L’analyse de SNP du génome d’agents pathogènes responsables de la tuberculose menée à partir de vertèbres yakoutes présentant des lésions osseuses évocatrices d’une atteinte tuberculeuse a permis d’appréhender l’état sanitaire de la population yakoute (Sibérie Orientale). En effet, le fait d’avoir pu diagnostiquer la tuberculose chez 3 de ces sujets et d’identifier M. tuberculosis comme agent responsable de l’infection a apporté, pour la première fois, la preuve de la présence de la tuberculose humaine en Yakoutie aux XVIIème et XVIIIème siècles. La qualité des résultats obtenus ainsi que les hypothèses originales qui ont pu être proposées attestent de l’intérêt que présente l’analyse de SNP pour les études d’ADN ancien.In the present work, an original methodological approach based on the study of various single nucleotide polymorphisms (SNPs) was used on ancient DNA samples to study the history of ancient Siberian populations. On the one hand, SNPs of the human genome were analyzed on ancient South Siberian samples in order to shed light on the peopling of this region. The resulting data indicate that, at the Bronze and Iron Ages, this region was inhabited by fair-skinned, light-haired and blue- or green-eyed people that originated from Eastern Europe. Our results thus show that population movements from Eastern Europe to South Siberia occurred before 1800 Before Christ. Moreover, according to archeological and linguistic data, it seems that these movements were linked to the eastward expansion of people who spoke the ancestral Indo-European or Proto-Indo-European language. On the other hand, SNPs enabling the distinction between common tuberculosis pathogens were analyzed on ancient Yakut vertebrae with lytic lesions evocative of the diagnosis of this disease in order to investigate the sanitary state of the Yakut population (Oriental Siberia). The fact that tuberculosis was diagnosed in 3 cases and that M. tuberculosis was found to be responsible for these infections provide for the first time the proof that human tuberculosis was present in Yakutia in the 17th and 18th centuries. The quality of the ancient data obtained during this work as well as the possibility to propose new hypotheses give evidence that SNPs are valuable markers for ancient DNA studies. It also demonstrates that the SNaPshotTM -based minisequencing is a method of choice for SNP typing on degraded DNA templates