Rocheuse, plate et pratiquement dépourvue de végétation, Avayalik, une île située près de la pointe nord du Labrador, au Canada, n’est la destination de vacances idéale de personne. Néanmoins, son site recèle est parsemé de sites archéologiques suggérant une activité humaine et une habitation datant de plus de 1 500 ans.
Il y a près de quarante ans, une expédition cogérée par William Fitzhugh, directeur du Centre d'études arctiques du Smithsonian, est revenue d'Avayalik avec une multitude d'artefacts retrouvés dans ces sites préhistoriques.
Parmi eux se trouvaient des faisceaux de fanons, un système de filtration épineux trouvé dans la bouche des baleines Mysticeti. Bien traité, le fanon est un matériau remarquablement flexible, à tel point que certains chercheurs le qualifient de «plastique de la nature». Les peuples autochtones ont notamment tissé ce matériau pliable dans des paniers et l’ont dépouillé pour la fabrication de lignes de pêche. À l'époque de la chasse à la baleine, les artisans l'incorporaient même dans des corsets et des parasols.
En étudiant ces échantillons d'Avayalik, Fitzhugh et ses collègues ne pouvaient toutefois pas être sûrs de ce qu'ils avaient. Leur confusion allait au-delà du but pratique de ces faisceaux de fanons: les anciens peuples d’Avayalik utilisaient peut-être leur contenu comme des éléments de pièges ou de fouet, mais les détails sur la substance elle-même étaient rares.
Bien que le froid ait bien préservé le matériau, les motifs distinctifs se sont dégradés et les couleurs ont disparu, ce qui rend pratiquement impossible de déterminer de quelle espèce de baleine il était originaire. À l'époque, Susan Kaplan, directrice du Musée et du Centre d'études arctiques Perry-MacMillan de Bowdoin, mais également étudiante au doctorat affiliée à la Smithsonian, pensait qu'elle aurait peut-être un moyen de le savoir.
Baleen est un matériau remarquablement flexible, à tel point que certains chercheurs le qualifient de «plastique de la nature». Les peuples autochtones ont notamment tissé ce matériau pliable dans des paniers et l’ont dépouillé pour la fabrication de lignes de pêche. (Wikimedia Commons / Randall Wade Grant) «Il y avait cette chose sophistiquée appelée un microscope à balayage électronique», dit Kaplan, faisant référence à un outil puissant récemment disponible au Smithsonian. La microscopie électronique à balayage, capable de rendre des images agrandies de l’échelle nanométrique, permet d’examiner - et parfois de manipuler - des échantillons au niveau moléculaire. Pour tenter de savoir si cela pourrait aider ici, Kaplan a reçu la permission d'extraire de minuscules fragments de matériau à partir des échantillons de fanons que ses collègues chercheurs avaient rapportés. Elle a soigneusement placé ces minuscules échantillons - mais pas tout à fait microscopiques - dans des flacons en verre scellés et clairement étiquetés. Comme elle se le rappelle: «Ma question était la suivante: pouvez-vous identifier [l'espèce des fanons] au microscope à balayage? ”
Il s'est avéré qu'ils ne pouvaient pas, mais la préparation de Kaplan a quand même porté ses fruits - cela a pris beaucoup plus de temps que prévu.
Pendant des années, la collection d'échantillons de Kaplan est restée dans le bureau de Fitzhugh, de minuscules souvenirs des récits encore inédits d'Avayalik. C’est là qu’ils auraient pu rester, si Caroline Solazzo, biologiste moléculaire au Smithsonian's Museum Conservation Institute, n’avait pas proposé à Fitzhugh une autre possibilité, une technique qui pourrait réussir là où le microscope à balayage électronique avait fait défaut.
La méthode suggérée par Solazzo est connue sous le nom d’empreinte de masse peptidique. C'est une approche qui consiste à décomposer les protéines en chaînes d'acides aminés plus courtes. Si vous savez ce que vous recherchez, vous pouvez cibler une protéine spécifique tout en gardant un œil sur les biomarqueurs moléculaires connus vous permettant d'identifier sa source. Entre autres choses, elle est à la fois peu coûteuse et rapide, en particulier par rapport aux analyses d’ADN plus conventionnelles, ce qui aurait de toute façon été presque impossible étant donné la dégradation d’échantillons anciens comme ceux récupérés au Labrador. «L'ADN est un processus beaucoup plus lourd», déclare Fitzhugh. "C'est cher. C'est sujet à la contamination, et des choses comme ça.
Baleen est un système de filtration épineux trouvé dans la bouche des baleines Mysticeti. (Wikimedia Commons / John Schell) Baleen convenait parfaitement à la méthode car, comme l'explique Solazzo, «elle est principalement composée d'un type de protéine: l'alpha-kératine. C'est la même famille de protéines que l'on retrouve dans les cheveux, les ongles, les cornes et les sabots. »Sous cet angle, elle pensait qu'il serait possible d'identifier enfin les échantillons que Kaplan avait archivés bien avant.
En fin de compte, Solazzo avait raison. Dans un article récemment publié par la revue à libre accès PLOS ONE, elle et ses coauteurs écrivent qu’elle a appliqué avec succès la technique de prise d’empreintes digitales à 29 échantillons fragmentaires, découvrant que la grande majorité provenait de baleines boréales. Relativement communes dans les eaux arctiques et subarctiques, y compris celles situées au large de la côte du Labrador, les baleines boréales ont des mâchoires remarquablement étranges qui ressemblent à des sourires tordus et caricaturaux lorsque leur bouche est fermée. Bien qu'ils aient été fortement pêchés à l'âge d'or de la chasse à la baleine européenne - et, semble-t-il, dans un passé bien plus lointain également -, ils sont considérés aujourd'hui comme une espèce peu préoccupante.
Le succès de Solazzo est un exploit remarquable, en partie parce qu’il témoigne des avantages de la prise d’empreintes digitales en masse de peptides plus généralement.
Cet angle a également impressionné William Cioffi, un étudiant au doctorat travaillant sur des questions liées à la conservation des baleines à la Duke University. "Cela ressemble à une excellente technique", a déclaré Cioffi après avoir examiné le document. "Si vous avez des échantillons pour lesquels vous ne pouvez pas obtenir d'ADN, cela semble être un excellent moyen d'obtenir des informations sur les espèces."
Bien que les résultats des analyses de Solazzo soient fascinants, ils peuvent ouvrir la porte à des travaux futurs encore plus importants. Comme elle le reconnaît, «cette technique est destructive, même si nous avons besoin de très peu de matériel». En conséquence, l'analyse de certains des artefacts des collections du Smithsonian peut s'avérer délicate, même s'il serait utile d'en savoir plus sur les restes d'animaux qui y sont incorporés.
"Il y a beaucoup de fanons en petits morceaux, ou incorporés dans des artefacts (ci-dessus: panier en fanons) qui sont intéressants sur le plan archéologique, mais beaucoup d'informations sur l'environnement et la biologie sont également piégées, " déclare William Fitzhugh. . (Département d'anthropologie, NMNH) Après avoir montré qu'il était possible d'identifier les espèces de baleines à partir de fanons, M. Solazzo a déclaré: «Nous disposons maintenant d'un nouvel outil pour étudier ces collections."
Le succès de Solazzo est toutefois plus qu'une preuve de concept: comme elle et ses co-auteurs l'ont noté, cela pourrait également contribuer plus directement aux efforts de conservation en cours. En nous aidant à comprendre quels types de baleines étaient chassés dans une région donnée à un moment donné dans le passé, cela pourrait nous permettre de mieux comprendre comment les populations ont changé au fil du temps.
«Nous essayons toujours de comprendre comment ces deux populations - la population de baleines boréales et la population de baleine noire - ont été décimées, et quelle a été la taille de leur population d'origine», a déclaré Andrew J. Reid, professeur à biologie marine chez Duke (et le conseiller de Cioffi). «Tout aperçu de la chasse à la baleine européenne après le contact ou même de la chasse à la baleine avec des autochtones avant le contact est utile à cet égard.»
Peut-être plus important encore, les fanons ont peut-être d'autres histoires à raconter. Dans leur document, Solazzo et ses co-auteurs notent que les fanons peuvent effectivement coder des preuves du changement climatique et d'autres problèmes environnementaux. Fitzhugh a comparé le potentiel de ce matériau à celui des carottes de glace, ce qui peut nous aider à suivre les niveaux atmosphériques remontant à des centaines de milliers d'années.
«Baleen se développe et il incorpore des signatures environnementales à mesure qu'il se développe et les gèle en fanons», dit-il. «Lorsque nous avons ces grandes baleines boréales que nous savons maintenant vivantes, nous avons environ cent ans, nous avons maintenant ces excellents records environnementaux. C'est comme une archive de pollution, de température de l'eau, de salinité, de toutes sortes de choses que nous devons savoir sur l'environnement dans le passé. ”
Cioffi, de même, a suggéré que le document était passionnant en partie parce qu'il pourrait nous aider à en savoir plus sur ces longues baleines mortes et les eaux dans lesquelles elles nagent. «Il y a beaucoup de fanons en petits morceaux, ou incorporés dans des artefacts qui sont intéressants sur le plan archéologique, mais beaucoup d'informations sur l'environnement et la biologie sont également piégées», dit-il. "C'est une excellente petite fenêtre sur le passé, d'une manière telle que nous ne pouvons pas obtenir ce type de données biologiques pour le moment."
Fitzhugh pense que ce que nous avons déjà appris témoigne du potentiel réel des musées.
«Lorsque vous collectez des objets, vous ne savez vraiment pas à quoi ils serviront plus tard», dit-il. «Si vous collectez des éléments pour répondre à un besoin particulier, vous ne disposez souvent pas du matériel nécessaire pour utiliser de nouvelles techniques permettant de les étudier ou de les comprendre. C’est donc un bon exemple des anciennes collections du Smithsonian qui deviennent précieuses grâce aux nouvelles techniques scientifiques mises au point pour les étudier et les analyser. ”
Kaplan, quant à lui, est satisfait des résultats. «C'est tellement agréable de voir les fanons travailler sur papier», dit-elle. Après toutes ces années, elle se retrouve à penser à Avayalik. Elle espère même faire un prochain voyage. Nous avons encore beaucoup à apprendre des artefacts que nous avons déjà, mais il en reste encore beaucoup à découvrir.
