En soumettant, vous acceptez notre Politique de confidentialité pour traiter les informations de contact et de demande que vous fournissez, acceptez notre Conditions d'utilisation et acceptez que nous puissions vous contacter au sujet de cette demande.
Actualités | Des biologistes de Penn révèlent pour la première fois une course aux armements génétique réciproque entre l’ADN répétitif et les protéines de liaison
Actualités | Des biologistes de Penn révèlent pour la première fois une course aux armements génétique réciproque entre l’ADN répétitif et les protéines de liaison
Au cœur du code génétique se déroule un conflit moléculaire largement ignoré. Une équipe de l’Université de Pennsylvanie a présenté dans Current Biology les premières preuves expérimentales d’une course aux armements évolutive continue et réciproque entre des séquences génomiques répétitives appelées ADN satellite et les protéines qui s’y lient. Cette découverte remet en cause la vision traditionnelle de l’ADN dit poubelle et pourrait apporter de nouvelles explications à des problèmes de santé comme le cancer et l’infertilité.
L’étude a été dirigée par Mia Levine, professeure adjointe de biologie à la School of Arts & Sciences de Penn, avec la chercheuse postdoctorale Cara Brand comme première auteure.
Pas de l’ADN poubelle, mais une possible source de danger ?
L’ADN satellite ne code pas de protéines et a longtemps été considéré comme du bruit génomique ou un vestige de l’évolution. Levine a indiqué que des données croissantes montrent que ces séquences répétitives jouent un rôle important dans la structure des chromosomes, la division cellulaire et d’autres processus essentiels. Une perte de régulation peut avoir de graves conséquences, notamment une instabilité génomique, un cancer et des troubles de la reproduction.
« Nous considérons généralement le génome comme un système coopératif dont chaque partie contribue au maintien de la vie. Mais certains éléments sont égoïstes : ils ne coopèrent pas et peuvent même perturber l’ensemble du système », a déclaré Levine.
Une expérience interespèces révèle les dommages reproductifs causés par une incompatibilité
Pour déterminer si l’ADN satellite et les protéines de liaison se contrebalancent au cours de l’évolution, l’équipe a étudié deux espèces de drosophiles étroitement apparentées : Drosophila melanogaster et Drosophila simulans. La première possède une immense séquence satellite de 11 millions de paires de bases, tandis que la seconde en est totalement dépourvue.
À l’aide de CRISPR/Cas9, les scientifiques ont transféré chez Drosophila melanogaster le gène de Drosophila simulans codant la protéine de liaison à l’ADN satellite MH (Maternal Haploid). Les mouches modifiées pouvaient encore produire quelques embryons, mais leurs ovaires se développaient mal, la production d’œufs chutait fortement et leur fertilité était très réduite. En l’absence totale du gène MH, les mouches ne pouvaient pas se reproduire et les embryons mouraient.
Fait essentiel, lorsque le transfert du gène a été réalisé chez un mutant de Drosophila melanogaster dépourvu de la séquence d’ADN satellite, tous les effets indésirables ont disparu et le développement ovarien est redevenu normal. Cela a montré que le problème déterminant était l’incompatibilité entre MH et un ADN satellite inhabituel.
Mécanisme moléculaire identifié : la voie de réparation de l’ADN est perturbée par erreur
L’équipe a étudié Spartan, l’homologue humain de la protéine MH. Spartan dégrade les protéines qui gênent la compaction de l’ADN, et MH joue un rôle similaire. Lorsque MH était incompatible avec l’ADN satellite de Drosophila melanogaster, elle a pu dégrader par erreur l’enzyme de réparation essentielle topoisomérase II (Top2), provoquant des lésions de l’ADN et un dysfonctionnement reproductif.
L’augmentation génétique de l’expression de Top2 a rétabli la fertilité, tandis que sa diminution, pour Top2, a aggravé les dommages. Cela a confirmé que l’interaction entre MH et l’ADN satellite fait intervenir une voie de réparation de l’ADN.
« Ce mécanisme de réparation existe de la levure à l’être humain et est fortement conservé au cours de l’évolution. Pourtant, ses protéines continuent d’évoluer rapidement, ce qui signifie que même les mécanismes moléculaires fondamentaux se renouvellent continuellement pour préserver leurs fonctions essentielles », a déclaré Brand.
Des implications au-delà des drosophiles : le génome humain pourrait connaître un conflit interne similaire
« Cette compétition évolutive n’est certainement pas propre aux drosophiles », a déclaré Levine. « Une évolution rapide similaire se produit chez les humains et les primates. Nous pensons que ces conflits génétiques sont très importants pour la santé humaine. »
Les mutations de Spartan sont associées au cancer, tandis qu’une dérégulation de l’ADN satellite peut provoquer des erreurs de ségrégation chromosomique et une aneuploïdie embryonnaire, entraînant des fausses couches et une infertilité. Levine a souligné que de nombreuses fausses couches restent inexpliquées et que l’ADN satellite constitue une source d’instabilité génomique encore peu étudiée.
L’équipe cherchera ensuite à déterminer si d’autres régions du génome participent à ce conflit caché et tentera de reproduire des mécanismes similaires chez les mammifères.
Source de l’article :
Informations recueillies en ligne