On estime que seules des conditions exceptionnelles permettent de préserver une information génétique au-delà de 5 à 10 mille ans. Pourquoi ? parce qu’après la mort de l’organisme, les acides nucléiques sont soumis à tout un processus de dégradation.
En milieu aqueux, l'ADN subit principalement deux types de dégradation : une dégradation chimique correspondant à une oxydation de la cellule lorsque ses membranes sont percées, et une dégradation enzymatique. Cette dernière constitue l’hydrolyse par les nucléases, qui sont les enzymes que le corps produit pour se décomposer. On appelle aussi ce phénomène l’autolyse puisque c’est l’organisme lui-même qui se dégrade. L'hydrolyse entraîne une rupture du brin d'ADN tandis que l'oxydation endommage l'ADN et empêche la liaison des nucléotides touchés avec ceux de l'autre brin. La dégradation enzymatique intervient dès la mort de l'organisme. Elle est responsable de la décomposition des tissus (putréfaction). En outre, l’acidité du milieu provoque la dénaturation des brins d’ADN.
Bien qu’elles restent à l’état de double-brin, les traces d’ADN fossile sont fortement fragmentées ; des bases nucléotidiques sont perdues, et la nature chimique des bases restantes a pu être modifiée au cours du temps par l’oxydation ou quelquefois l’irradiation. Sur les centaines de millions de nucléotides d’une molécule d’ADN vivante, il ne reste qu’une ou deux centaines de nucléotides non dégradés, ce qui signifie que la décomposition de l’ADN est incomplète.
Les milieux favorisant la conservation de l'ADN sont les milieux basiques, les milieux froids qui privent la cellule d’eau liquide nécessaire à l’autolyse, les milieux peu humides, et enfin les milieux à forte pression terrestre où l’air ne peut pas entrer en contact avec la cellule et transmettre de l’humidité.
Il a tout d’abord été calculé qu’en moyenne, un fragment d'ADN d'une longueur de 800 nucléotides, soumis à un pH de 7 et à une température de 15 °C, était récupérable jusqu'à une limite d’âge de 5 000 ans.
On avait donc estimé que 5 000 ans était la durée moyenne de conservation maximale et que les déserts étaient les meilleurs “coffre-forts” d’ADN. Cette estimation s’est révélée erronée car les déserts sont humides la nuit et l’autolyse s’effectue. Par contre, dans les glaciers, l’eau est sous forme solide : l’autolyse est très ralentie, ce qui permet une meilleure conservation.
Cependant, les conditions d’un milieu peuvent varier au fil des siècles. Il n’y a donc pas de “jardin d’Eden” pour trouver de l’ADN ancien, mais des régions dispersées sur tout le globe.
Figure 1. Dommages affectant une molécule d'ADN fossile.
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Voici un segment d'un brin de la double hélice d'ADN est représenté avec les quatre bases azotées classiques. Les principaux emplacements des dommages sont indiqués par les flèches rouges. Les emplacements qui ont subi une attaque hydrolytique sont indiqués par les flèches vertes et ceux pouvant subir une oxydation sont indiquées par les flèches bleues.
G : guanine ; C : cytosine ; T : thymine ; A : adénine