‘Je ne me soucie pas de ce qu’ils disent de moi’ : Une paléontologue fait face aux critiques dans sa chasse aux protéines de dinosaures

NORTHEASTERN MONTANA-Le premier jour de la chasse aux dinosaures 2017 de Mary Schweitzer ne se passe pas bien. L’équipe cherche sans succès, sous le grand soleil de l’été, les strates riches en fossiles qui tressautent dans les parcours arides d’ici. Puis, vers le coucher du soleil, la Chevrolet Suburban vieillissante dans laquelle elle se trouve avec quatre collègues se met à donner un bref spectacle digne d’un poltergeist : les serrures des portes sautent de haut en bas et plusieurs voyants du tableau de bord clignotent simultanément. Finalement, la voiture rend l’âme et s’arrête complètement.

C’est un début difficile pour une semaine au cours de laquelle Schweitzer prévoit de sillonner de vastes étendues de propriétés privées à la recherche des affleurements les plus au nord de lits appelés la formation Hell Creek. Sur les terres publiques voisines, ces mêmes lits ont livré des dizaines de fossiles de dinosaures, mais aucun paléontologue n’est connu pour avoir parcouru cette partie des terres de parcours, colonisées à la fin des années 1800. « Nous avons vraiment de la chance d’être ici », déclare Schweitzer, paléontologue spécialiste des dinosaures à l’Université d’État de Caroline du Nord (NC State) à Raleigh.

Elle prend l’adversité automobile à contre-pied, profitant du coucher de soleil pendant que d’autres membres de son groupe téléphonent pour demander de l’aide. Les défis du travail sur le terrain sont mineurs comparés à la tempête de critiques qu’elle a endurée pour la revendication centrale de son travail : que son équipe a récupéré des fragments de protéines de dinosaures aussi vieux que 80 millions d’années.

La preuve, qu’elle a exposée dans une série d’articles dans Science et d’autres revues, remet en question les notions traditionnelles de ce qu’est un fossile : une réplique en pierre de l’os original. Si cette « pierre » comprend des protéines de l’animal vivant, « je ne sais plus quelle est la définition », dit Schweitzer.

Plus important encore, pouvoir analyser les protéines intactes des dinosaures transformerait la paléontologie en une science moléculaire, un peu comme la recherche sur l’ADN ancien a transformé l’étude de nos ancêtres humains. « Si les tissus mous sont préservés, il y a tout un tas de choses que nous pouvons comprendre », explique Jessica Theodor, paléontologue à l’Université de Calgary au Canada. « C’est révolutionnaire. »

Les chercheurs pourraient être en mesure d’utiliser des méthodes moléculaires pour élaborer l’arbre généalogique des dinosaures, et obtenir des réponses à des questions de longue date, comme celle de savoir si les dinosaures avaient le sang chaud ou froid et quand les plumes ont commencé à être utilisées pour le vol. Les découvertes de Schweitzer, si elles sont confirmées, pourraient équivaloir à des aperçus de dinosaures en chair et en os.

Mais personne, à l’exception de Schweitzer et de ses collaborateurs, n’a pu reproduire leurs travaux. Bien que l’étude des protéines anciennes, ou paléoprotéomique, prenne son essor, avec de nouveaux résultats provocants annoncés toutes les quelques semaines, la plupart des découvertes proviennent d’échantillons vieux de milliers ou de centaines de milliers d’années – des ordres de grandeur plus jeunes que les dinosaures de Schweitzer.

« Je veux qu’ils aient raison », déclare Matthew Collins, un chercheur de premier plan en paléoprotéomique à l’Université de York au Royaume-Uni. « C’est un travail formidable. Je ne peux tout simplement pas le reproduire. »

D’autres sont plus sévères, et suggèrent que les morceaux de protéines de Schweitzer proviennent de bactéries ou de contaminants. « Il est problématique qu’aucun autre laboratoire n’ait pu reproduire les travaux de Mary Schweitzer », déclare Jakob Vinther, paléontologue à l’université de Bristol au Royaume-Uni, qui a essayé de le faire. « L’idiome selon lequel les revendications exceptionnelles nécessitent des preuves exceptionnelles demeure », ajoute Michael Buckley, paléontologue à l’université de Manchester, également au Royaume-Uni.

Schweitzer, qui est arrivée tardivement dans le domaine, et dont le parcours inhabituel la fait passer pour une outsider dans un domaine encore dominé par les hommes, ne se laisse pas intimider. Elle a passé des décennies à construire son dossier. Aujourd’hui, lors de son expédition à Hell Creek, elle espère trouver de nouveaux fossiles bien conservés qui pourraient abriter d’anciennes protéines et de nouvelles preuves pour convaincre les sceptiques. « Je me fiche de ce qu’ils disent de moi », dit-elle. « Je sais que mon travail est bon. »

Montan de troisième génération, Schweitzer, 62 ans, a grandi à l’extérieur de Helena comme la plus jeune de trois enfants dans une famille catholique conservatrice. Son père, dont elle était très proche, est décédé d’une crise cardiaque quand elle avait 16 ans, et Schweitzer s’est tournée vers le christianisme fondamentaliste pour trouver du réconfort, s’intégrant profondément dans sa nouvelle communauté. Elle a également rejeté l’évolution et adopté la croyance que la Terre n’a que 6000 ans.

Après avoir obtenu un diplôme de premier cycle en audiologie, Schweitzer s’est mariée et a eu trois enfants. Elle est retournée à l’école à l’Université d’État du Montana à Bozeman pour obtenir un diplôme en éducation, prévoyant de devenir professeur de sciences dans un lycée. Mais elle a assisté à une conférence sur les dinosaures donnée par Jack Horner, aujourd’hui retraité de l’université, qui a servi de modèle au paléontologue dans le premier film Jurassic Park. Après la conférence, Schweitzer est allée voir Horner pour lui demander si elle pouvait assister à son cours.

« Bonjour Jack, je m’appelle Mary », se souvient Schweitzer en lui disant. « Je suis une créationniste de la jeune Terre. Je vais vous montrer que vous avez tort au sujet de l’évolution. »

« Salut Mary, je suis Jack. Je suis athée », lui a-t-il dit. Puis il a accepté de la laisser assister au cours.

Au cours des 6 mois suivants, Horner a ouvert les yeux de Schweitzer sur les preuves accablantes soutenant l’évolution et l’ancienneté de la Terre. « Il n’a pas essayé de me convaincre », dit Schweitzer. « Il a simplement exposé les preuves. »

Elle a rejeté de nombreuses opinions fondamentalistes, une conversion douloureuse. « Cela m’a coûté beaucoup : mes amis, mon église, mon mari. » Mais cela n’a pas détruit sa foi. Elle avait le sentiment d’avoir vu l’œuvre de Dieu en mettant l’évolution en mouvement. « Cela a rendu Dieu plus grand », dit-elle.

En 1990, elle s’est portée volontaire pour travailler dans le laboratoire de Horner, tranchant des morceaux d’os de Tyrannosaurus rex en fines sections pour les analyser. Sous un microscope optique, Schweitzer a vu des groupes de structures circulaires rouges qui ressemblaient pour tout le monde à des globules rouges.

Schweitzer savait que cela équivalait à une hérésie paléontologique : Selon les manuels, lorsque les fossiles se forment, toute la matière organique, sauf la plus résistante, se décompose, laissant un mélange de minéraux restants et de nouveaux minéraux qui se sont infiltrés et ont pris la forme de l’os. Pendant ce temps, les fragiles chaînes d’acides aminés des protéines se désagrègent rapidement. Se sentant « quelque peu terrifiée », Mme Schweitzer ne voulait dire à personne, et encore moins à M. Horner, ce qu’elle avait vu sous la lunette de visée.

Elle s’est confiée à un collègue étudiant diplômé, qui a diffusé la nouvelle. Horner en a eu vent et a appelé Schweitzer. « Ils sont au bon endroit pour être des globules rouges », se rappelle-t-elle lui avoir dit. « Mais ils ne peuvent pas être des globules rouges. Nous le savons tous. »

Horner fixe lui-même la lame pendant 5 à 10 minutes. « Prouvez-moi qu’ils ne le sont pas », a-t-il dit.

Schweitzer dit que ce moment a été un tournant dans sa vie. « C’est la deuxième chose la plus marquante que quelqu’un m’ait jamais dite », dit-elle. (La première était lorsque son ancien mari a qualifié son travail sur les dinosaures de « non pertinent »). « C’est comme ça que la science devrait fonctionner. Vous ne pouvez pas prouver que quelque chose est vrai. Mais on peut le réfuter. J’ai essayé depuis de le réfuter. Je ne l’ai toujours pas fait. »

Pour poursuivre la piste des cellules sanguines, Horner a suggéré à Schweitzer de poursuivre son doctorat avec lui. Elle a obtenu son doctorat en 1995, quelques jours avant son 40e anniversaire. Et elle a commencé à publier des articles avec Horner et d’autres, exposant les preuves que ces globules rouges apparents étaient le signe visible de résidus organiques tapis dans les fossiles de dinosaures.

Dans leur premier article, publié dans le Journal of Vertebrate Paleontology en 1997, Schweitzer, Horner et leurs collègues ont rapporté que la spectroscopie et les analyses chimiques d’extraits d’un fémur de T. rex suggéraient des protéines préservées, y compris une forme de collagène abondante dans les os d’animaux modernes.

En 2005, Schweitzer, Horner et deux collègues ont essayé une autre technique. Ils ont dissous les minéraux dans un échantillon de fossile de T. rex ; ce qui restait, ont-ils rapporté dans Science, était des structures qui ressemblaient à des vaisseaux sanguins de quelques millimètres de long, qui fléchissaient et s’étiraient comme de vrais tissus lorsqu’ils étaient tirés par de minuscules pinces. M. Horner, qui travaille aujourd’hui au Burke Museum de Seattle (Washington), attribue à M. Schweitzer l’idée de déminéraliser le fossile, une pratique rare en paléontologie mais courante pour les biologistes qui étudient les os modernes. « L’idée préconçue était que rien ne pouvait rester », dit-il.

L’affirmation la plus explosive de Schweitzer est apparue deux ans plus tard dans deux articles publiés dans Science. Dans des échantillons de leur T. rex vieux de 68 millions d’années, Schweitzer et ses collègues ont repéré des microstructures couramment observées dans le collagène moderne, comme des bandes périodiques tous les 65 nanomètres, qui reflètent la façon dont les fibres s’assemblent. L’équipe a également constaté que des anticorps anti-collagène se liaient à ces prétendues fibres. Enfin, ils ont analysé ces mêmes régions avec le spécialiste de la spectrométrie de masse de l’université de Harvard, John Asara, qui a obtenu le poids de six fragments de collagène, et a ainsi pu déterminer leurs séquences d’acides aminés. Les séquences ressemblaient à celles des oiseaux d’aujourd’hui, confirmant les nombreuses preuves fossiles que les oiseaux descendent de dinosaures disparus.

D’autres ont contesté ces résultats, suggérant que les structures vues sous la lunette pourraient être des biofilms bactériens, et que les résultats de la spectrométrie de masse pourraient refléter une contamination par du collagène d’oiseaux modernes.

Mais l’équipe de Schweitzer a continué. En 2009, elle, Asara et ses collègues ont signalé dans Science qu’ils avaient isolé des fragments de protéines d’un deuxième dinosaure, un hadrosaure vieux de 80 millions d’années. Le laboratoire d’Asara a identifié huit fragments de collagène. Cette fois, Schweitzer a envoyé des échantillons d’extrait fossile à un laboratoire indépendant, qui a également détecté trois des fragments de collagène.

Collectivement, les séquences ont montré que le prétendu collagène de l’hadrosaure était plus étroitement lié à T. rex et aux oiseaux qu’aux reptiles modernes. « Cela prouve que la première étude n’était pas un coup d’essai », avait déclaré Asara à l’époque. Deux laboratoires ont également détecté les protéines laminine et élastine avec des tests d’anticorps, bien que la spectrométrie de masse n’ait pas réussi à faire apparaître des séquences pour ces protéines.

Au deuxième jour de leur chasse aux fossiles, Schweitzer et ses collègues ont un démarrage lent pendant que la Chevy est remorquée et réparée. Finalement, ils sont de retour sur le terrain, se déployant sur les affleurements de Hell Creek. Il y a 66 millions d’années, T. rex et Triceratops parcouraient ici un paysage chaud et humide, traversant les méandres d’un delta fluvial. Aujourd’hui, le sol est desséché et exposé, de sorte que les paléontologues peuvent repérer les os qui dépassent des collines érodées.

Schweitzer scrute le sol tout en marchant, expliquant que les fossiles précédemment collectés sont probablement contaminés par des protéines modernes provenant de tout, des bactéries aux personnes. Si elle trouve un nouveau squelette, elle en laissera une partie encastrée dans le matériau environnant pour garder les contaminants modernes à l’extérieur, et éviter d’appliquer les colles organiques souvent utilisées pour maintenir les fossiles fragiles ensemble.

Mais après 8 heures de chasse aux fossiles, l’équipe ne repère que quelques fragments d’os égarés. « Pas de T. rex aujourd’hui », dit Schweitzer.

Elle a besoin de plus de fossiles pour faire taire un tambour continu de critiques. En plus de soulever le spectre de la contamination, Buckley et d’autres ont fait valoir que les anticorps se lient souvent de manière non spécifique et donnent des résultats faussement positifs. Les critiques ont également noté que l’une des six séquences d’acides aminés mentionnées dans l’article de 2007 a été mal attribuée et est probablement incorrecte. Asara a par la suite accepté et rétracté cette séquence particulière.

« C’est inquiétant », déclare Maria McNamara, paléontologue à l’University College Cork en Irlande. « Si vous allez faire des revendications de préservation, vous devez vraiment avoir des arguments solides. À ce stade, je ne pense pas que nous en soyons là. »

Buckley et ses collègues ont également plongé plus profondément dans les protéomes des autruches et des alligators, comme ils l’ont rapporté le 31 mai dans les Proceedings of the Royal Society B : Biological Sciences. Ils ont découvert qu’une séquence de protéines figurant dans les données de Schweitzer et considérée comme unique aux dinosaures correspond en fait à une séquence d’autruches modernes. Selon M. Buckley, la prétendue protéine de dinosaure pourrait donc être un contaminant provenant d’échantillons modernes. « On ne peut pas l’exclure ».

Collins ajoute que les échantillons de Schweitzer ne présentent pas la dégradation attendue de certains acides aminés après tant de millions d’années ; son travail suggère que les protéines pourraient survivre un million d’années tout au plus.

Les résultats de Vinther le rendent également sceptique. Il recherche des matières organiques dans les fossiles de dinosaures en utilisant la chaleur pour décomposer les molécules en composants volatils et en les passant dans un spectromètre de masse. Il a relevé des signes de molécules organiques relativement stables, comme le cholestérol et le pigment mélanine, mais il n’a jamais vu les éléments constitutifs révélateurs des protéines.

Schweitzer et son équipe ont des ripostes détaillées à toutes ces critiques. Elena Schroeter, postdoc de NC State et experte en spectrométrie de masse, note que le collagène observé dans leurs échantillons de dinosaures est le plus souvent dépourvu des acides aminés suivis par Collins. Lorsque ces acides aminés particuliers sont présents, beaucoup sont effectivement dégradés.

Pour ce qui est de la critique de Vinther, Schweitzer dit que sa méthode n’est pas adaptée pour trouver des traces de protéines, il n’est donc pas surprenant qu’il n’ait pas pu reproduire les résultats de son équipe. « Ils ne suivent pas nos techniques, et ensuite ils nous critiquent quand ils n’obtiennent pas les mêmes résultats », dit-elle.

Elle ajoute que son équipe trouve plus que du collagène : Elle a récupéré les séquences de huit protéines isolées de ce qui semble être des vaisseaux sanguins, toutes correspondant à des protéines de vaisseaux communes comme l’actine, la tubuline et l’hémoglobine. Il est difficile d’imaginer que toutes proviennent d’une contamination, dit Schroeter. « A quel moment la contamination devient-elle si improbable que ce n’est pas une explication parcimonieuse ? » demande-t-elle.

En janvier, l’équipe de Schweitzer a signalé dans le Journal of Proteome Research (JPR) qu’elle avait refait son analyse de 2009 pour répondre aux critiques, en analysant de nouveaux morceaux d’os de l’hadrosaure et en retravaillant leurs procédures de laboratoire pour éviter la contamination. « Nous avons laissé un mètre de sédiment autour du fossile, n’avons utilisé ni colle ni conservateur et n’avons exposé l’os que dans un environnement aseptique. Le spectromètre de masse a été débarrassé de tout contaminant avant l’analyse de l’échantillon », explique M. Schweitzer. L’équipe a identifié huit fragments de protéines, dont deux étaient identiques à ceux trouvés précédemment.

À l’époque, Enrico Cappellini, expert en paléoprotéomique au Musée d’histoire naturelle du Danemark de l’Université de Copenhague, a qualifié l’article de « jalon ». « La méthodologie et les procédures (…) ont toutes été réalisées à des niveaux de pointe ». La preuve des séquences de protéines semble réelle, a-t-il dit. « Les implications sont importantes. »

Après la publication du JPR, certains se disent perplexes face au scepticisme persistant. « Je ne comprends pas », dit Johan Lindgren, un paléontologue spécialiste des dinosaures de l’Université de Lund en Suède, qui a récemment commencé à collaborer avec Schweitzer. « On a l’impression qu’il y a deux poids, deux mesures », certains chercheurs ignorant les multiples lignes de preuves de Schweitzer tout en faisant leurs propres affirmations audacieuses avec moins de garanties. « Elle fait extrêmement attention à ne pas exagérer ce qu’elle fait. »

Theodor est d’accord. « Je pense effectivement que les facteurs culturels jouent un rôle », dit-elle, notant que peu de femmes occupent des postes à responsabilité dans la paléontologie des dinosaures. « Je ne dis pas que les critiques sont infondées, mais elles sont plus vitrioliques que ce qu’elle mérite ». Selon elle, Schweitzer devrait avoir un énorme crédit pour avoir poussé les chercheurs à repenser leurs hypothèses. « Même s’il s’avère qu’elle a tort sur certains détails, elle a stimulé une énorme quantité de travail. »

De retour dans les prairies du Montana, la voix de Schweitzer semble lourde lorsqu’elle discute de ses critiques, comme si elle avait accumulé du tissu cicatriciel à cause de ces rencontres. « Cela m’a un peu épuisée », dit-elle. « Peut-être ne suis-je pas faite pour ce rôle ». Les batailles ont également eu des répercussions sur son financement ; sa subvention de la National Science Foundation prend fin à l’automne. « Je m’inquiète constamment pour le fonctionnement du laboratoire », dit-elle.

Mais lorsqu’elle marche sur une parcelle aride de Hell Creek, elle se réjouit à nouveau à la perspective de la découverte. « C’est addictif », dit-elle en scrutant le sol à la recherche d’os anciens. Grâce à un donateur privé, elle a de l’argent pour un an et demi de plus. Et Capellini a accepté d’analyser des échantillons de dents de dinosaures en parallèle avec son laboratoire, ce qui pourrait offrir un soutien indépendant à son affirmation selon laquelle les protéines peuvent survivre aux temps profonds.

Alors Schweitzer continue, marchant d’un bon pas à travers les badlands à la recherche de fossiles, de morceaux de protéines et, peut-être un jour, d’une acceptation. « Je ne suis pas une combattante, » dit-elle. « Mais je suis très têtue. »