En analysant des échantillons de tissus et de glace provenant d’Ötzi, l’Homme des glaces de 5 300 ans, des chercheurs ont mis au jour des signes d’activité de son microbiome. Les microorganismes identifiés incluaient à la fois des souches qui étaient présentes dans son corps de son vivant et d’autres qui ne l’ont colonisé qu’après sa mort, dont des espèces de levure adaptées au froid.
Découvert en 1991 dans les Alpes de l’Ötztal, près de la frontière italo-autrichienne actuelle, Ötzi figure parmi les momies les plus étudiées et les mieux conservées datant du Néolithique. Après sa découverte, la momie a été déplacée de son site puis traitée avec une solution de phénol pour éviter la prolifération de champignons. Elle est aujourd’hui conservée dans une chambre froide au Musée archéologique du Tyrol du Sud à Bolzano, en Italie.
La chambre est maintenue à une température constante de −6 °C et une humidité relative de 99 % afin de conserver le corps à l’état congelé et éviter que la décomposition microbienne ne se poursuive. Ces conditions de conservation correspondent en fait à celles du glacier à l’intérieur duquel la momie a été trouvée, à l’exception d’une concentration en oxygène élevée (environ 30 % plus élevée) due aux différences d’altitude, des conditions qui lui ont conféré son excellent état de conservation.
Ces conditions devraient techniquement fortement limiter la prolifération microbienne liée à la décomposition, les microorganismes impliqués dans ce processus ayant notamment des températures de croissance plus élevées et étant généralement anaérobies (n’ont pas besoin d’oxygène pour leur survie). La température actuelle de conservation du corps d’Ötzi représente toujours néanmoins un environnement qui pourrait permettre la prolifération de microorganismes adaptés au froid.
Ainsi, malgré des décennies de surveillance rigoureuse, la question de savoir si les conditions actuelles de conservation du corps d’Ötzi empêchent véritablement la prolifération microbienne ou si les microorganismes adaptés au froid pourraient le détériorer au fil du temps demeure ouverte. Si des travaux antérieurs ont détecté de l’ADN microbien dans les tissus d’Ötzi, les résultats n’ont pas permis de distinguer ceux provenant de cellules mortes, dormantes ou métaboliquement actives.
Les traces persistantes d’un microbiome millénaire
Des chercheurs d’Eurac Research, dans le Tyrol du Sud, ont effectué une caractérisation détaillée des communautés microbiennes liées à Ötzi et à sa chambre de conservation, ont analysé leur potentiel fonctionnel et déterminé la proportion dont le métabolisme pourrait être suffisamment actif pour être cultivée.
« Les conditions dans lesquelles les momies glaciaires sont préservées ne sont pas encore pleinement comprises. Cette étude élargit nos connaissances dans ce domaine », explique Marco Samadelli, expert en conservation et coauteur de l’étude publiée aujourd’hui (3 juin) dans la revue Microbiome, dans un communiqué de l’Eurac Research.
La momie de l’Homme des glaces est conservée dans une chambre froide à une température constante de -6 °C et à une humidité relative de 99 %, et régulièrement aspergée d’eau pour éviter la déshydratation. © Musée archéologique du Tyrol du Sud/Eurac Research/Marion Lafogler
Pour effectuer leur enquête, Samadelli et ses collègues ont analysé la glace de surface et l’eau de fonte provenant de l’intérieur de la momie. Des données provenant de précédentes analyses du contenu de ses intestins et de son estomac ont également été collectées. Les données ont ensuite été comparées avec celles provenant d’échantillons de sol et de glace prélevés sur le site de la découverte du corps et conservés depuis 1991.
L’équipe a pu identifier les micro-organismes qui étaient déjà présents dans le corps d’Ötzi de son vivant et ceux qui ne l’ont colonisé qu’après sa mort, notamment pendant son séjour dans le glacier ainsi qu’au cours des trois décennies de conservation. Les échantillons de tissus internes ont permis d’identifier le matériel génétique provenant de bactéries appartenant au microbiome intestinal d’origine d’Ötzi.
D’après les chercheurs, le microbiome d’Ötzi correspondait étroitement aux rares exemples connus de microbiome des premières populations humaines, en contenant notamment des bactéries que l’on retrouve rarement dans les intestins des humains modernes.
Des microorganismes adaptés au froid
Les tissus indiquaient la présence d’espèces de levures adaptées au froid qui proviendraient probablement de l’environnement glaciaire et qui ont persisté sur le corps d’Ötzi. Les analyses génétiques ont montré qu’elles possèdent des gènes en commun avec des souches provenant de régions extrêmement froides telles que l’Antarctique. D’après les chercheurs, cela pourrait suggérer que ces levures proviennent de l’environnement glaciaire et pourraient être associées à la momie depuis des milliers d’années.
Le microbiologiste Mohamed Sarhan, auteur principal de l’étude, examine des colonies de levures prélevées dans un échantillon de l’estomac d’Ötzi. © Eurac Research/Andrea De Giovanni
D’autre part, les chercheurs ont détecté à la fois de l’ADN fortement dégradé (ancien) et de l’ADN bien préservé (moderne), suggérant que ces micro-organismes ne sont pas simplement des vestiges du passé, mais qu’ils continuent d’exister dans les conditions de conservation actuelles, peut-être à l’état dormant.
« Nous constatons ici une continuité », explique Frank Maixner, directeur de l’Institut d’études sur les momies à Eurac Research : « Ces levures ont accompagné Ötzi dans son long voyage à travers les millénaires. »
Ces résultats suggèrent en outre que les mesures de conservation passées ont peut-être involontairement favorisé la prolifération de certains microorganismes résistants. Trois des quatre levures identifiées possèdent par exemple la capacité de décomposer le phénol, qui a été utilisé après la découverte de la momie.
Elisabeth Vallazza, directrice du Musée archéologique du Tyrol du Sud qui supervise la conservation de la momie, assure toutefois que « les conditions de conservation de la momie sont aujourd’hui très stables et une surveillance microbiologique étroite garantit que la momie ne subit aucun dommage. » Néanmoins, « des recherches supplémentaires et des efforts de conservation complets sont certainement nécessaires pour la préserver pour de nombreuses générations encore. »
Vidéo de présentation de l’étude :
