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Actualités | Nouvelle découverte scientifique : l’influence des transposons sur le développement humain précoce
Actualités | Nouvelle découverte scientifique : l’influence des transposons sur le développement humain précoce
Une nouvelle étude révèle qu’une transition majeure du développement humain précoce n’est pas régie par nos propres gènes, mais par des éléments d’ADN appelés transposons. Menée par des chercheurs de Sinai Health, elle remet en question la conception traditionnelle de ces mystérieux fragments d’ADN et met en lumière leur rôle important dans le développement humain et les maladies.
"Les transposons sont souvent considérés comme des parasites semblables à des virus, qui détournent nos cellules pour se reproduire", explique le Dr Miguel Ramalho-Santos, coauteur principal et chercheur principal au Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute. "Or, notre étude montre que ces éléments ne sont pas de simples parasites génomiques : ils sont essentiels au développement précoce."
Publiée dans Developmental Cell, l’étude montre que les éléments transposables jouent un rôle clé en permettant aux cellules embryonnaires humaines de progresser normalement au début du développement, au lieu de revenir à un état antérieur. Les chercheurs se sont intéressés à LINE-1, ou élément nucléaire long intercalé-1. Loin de simplement accompagner les gènes, qui représentent moins de 2% de notre génome, les éléments LINE-1 constituent 20% du matériel génétique cellulaire. Certains peuvent se multiplier, se déplacer dans le génome et s’insérer à de nouveaux endroits, d’où l’appellation d’"ADN égoïste".
Les scientifiques considèrent depuis longtemps ces éléments comme largement nocifs, car ils peuvent perturber le génome et provoquer des maladies, notamment l’hémophilie, des troubles neurologiques et le cancer.
La Dre Juan Zhang, chercheuse postdoctorale et autre coauteure principale, s’est d’abord intéressée aux nombreux messages d’ARN LINE-1 présents dans les embryons précoces. Les messages d’ARN sont transcrits à partir des parties actives du génome, ce qui indique que les éléments LINE-1 sont actifs pendant ces premières étapes cruciales.
"Si les transposons sont nocifs, pourquoi sont-ils actifs dans l’embryon précoce ? Il s’agit d’un embryon qui commence tout juste à se former. Toute insertion dangereuse se propagerait pendant tout le développement de l’individu", souligne la Dre Zhang.
Lorsque l’expression de LINE-1 a été inhibée dans des cellules souches embryonnaires humaines cultivées, celles-ci ont régressé vers un stade plus primitif à huit cellules. À ce stade, les huit cellules totipotentes identiques peuvent former à la fois l’embryon et le placenta. Après ce stade, les cellules souches embryonnaires peuvent encore former tous les types de cellules fœtales, mais perdent progressivement leur capacité à contribuer au placenta.
D’autres expériences ont montré que ces molécules d’ARN LINE-1 servent d’échafaudages organisant l’ADN dans l’espace tridimensionnel du noyau cellulaire. Elles contribuent à déplacer le chromosome 19, qui contient des gènes clés, vers une région où les gènes sont silencieux, ce qui permet à l’embryon de progresser normalement vers les stades suivants.
"Notre étude montre que LINE-1 régule l’expression des gènes lors de la transition cruciale où l’embryon commence à spécialiser ses cellules pour différentes fonctions. Nos résultats suggèrent qu’il ne s’agit pas d’un hasard, mais d’un important mécanisme évolutif", ajoute la Dre Zhang.
Étonnamment, ce nouveau rôle va à l’encontre du comportement habituel de LINE-1. Au lieu de sauter vers de nouveaux sites génomiques et de provoquer des mutations potentiellement nocives, les éléments LINE-1 favorisent précisément le développement dans ce contexte critique, ce qui souligne leur importance pour la croissance humaine précoce.
Cette recherche fondamentale a d’importantes implications pour les traitements de la fertilité et l’utilisation des cellules souches en médecine régénérative. Elle révèle aussi un nouveau rôle de LINE-1, qui pourra être étudié dans les maladies impliquant ces éléments, notamment les troubles neurologiques et le cancer.
La Dre Anne-Claude Gingras, directrice du Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute et vice-présidente de la recherche, déclare : "Cette étude montre tout ce qu’il nous reste à apprendre sur le développement humain et ces mystérieux éléments génomiques. Je félicite mes collègues d’avoir ouvert une nouvelle voie grâce à cette découverte importante et j’attends avec intérêt les résultats de la suite de leurs recherches."
L’étude a été financée par les Instituts de recherche en santé du Canada, la Great Gulf Homes Charitable Foundation et le programme Medicine by Design de l’Université de Toronto.
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