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Existe-t-il des virus à ADN contenant de l'ADN indésirable ?


Je sais que les mimivirus et les pandoravirus ont un ADN orphelin - un ADN que l'on ne trouve pas chez d'autres espèces - mais c'est un ADN qui code pour les protéines. Je ne suis pas en mesure de savoir s'ils contiennent de l'ADN indésirable. Par ordure, j'entends de l'ADN qui n'a AUCUNE fonction du tout. Un peu comme l'ADN indésirable dans le génome humain mis là par les rétrovirus, l'ADN qui reste là, à ne rien faire, juste à faire le tour.


Les virus n'ont généralement pas d'ADN indésirable, pour ainsi dire en raison de leur petite taille. Lorsque les particules (de virus) sont si petites, il n'y a vraiment pas de place pour de la "poubelle" ou de l'ADN supplémentaire.

Cela étant dit, lors de la réplication de l'ADN viral, certaines erreurs peuvent rendre l'ADN du virus incapable de coder pour des protéines ou des "poubelles". Bien que ce soit une proposition intéressante, les mutations qui se produisent dans presque tous les cas ne produisent pas des protéines non fonctionnelles mais des protéines mutées qui rendent les virus plus virulents (plus vrai dans le cas des virus à ARN… qui mutent beaucoup plus rapidement).

En ce qui concerne les virus infectant les virus, en mettant son propre code, cela "se produit en quelque sorte", mais pas comme vous le souhaiteriez. J'énumère 2 de ces exemples ici-

  1. Il existe des virus appelés virus satellites et viroïdes qui dépendent de virus « donneurs » plus gros pour certaines des protéines dont ils ont besoin pour se répliquer. Cela signifie qu'un virus satellite ne peut survivre dans un hôte que si le virus donneur est présent.

  2. Chez les animaux comme les porcs, lorsque différentes souches de virus de la grippe infectent ensemble, alors que le matériel génétique (ARN) d'assemblage de virus d'une souche peut entrer dans l'autre… créant une souche complètement nouvelle.

J'espère que cela répond à votre question. N'hésitez pas à demander des éclaircissements. Merci et bonne journée.


Les mystères de l'épigénétique : il y a plus dans les gènes que dans l'ADN

Des biologistes des universités de Bath et de Vienne ont découvert 71 nouveaux gènes « imprimés » dans le génome de la souris, une découverte qui les rapproche de certains des mystères de l'épigénétique - un domaine de la science qui décrit comment les gènes sont activés ( et off) dans différentes cellules à différents stades de développement et à l'âge adulte.

Pour comprendre l'importance des gènes imprimés pour l'héritage, nous devons prendre du recul et nous demander comment fonctionne l'héritage en général. La plupart des trente mille milliards de cellules dans le corps d'une personne contiennent des gènes qui proviennent à la fois de leur mère et de leur père, chaque parent contribuant à une version de chaque gène. La combinaison unique de gènes contribue en partie à rendre un individu unique. Habituellement, chaque gène d'une paire est également actif ou inactif dans une cellule donnée. Ce n'est pas le cas pour les gènes imprimés. Ces gènes – qui représentent moins d'un pour cent du total de plus de 20 000 gènes – ont tendance à être plus actifs (parfois beaucoup plus actifs) dans une version parentale que dans l'autre.

Jusqu'à présent, les chercheurs connaissaient environ 130 gènes imprimés bien documentés dans le génome de la souris - les nouveaux ajouts portent ce nombre à plus de 200. Le professeur Tony Perry, qui a dirigé les recherches du département de biologie et de biochimie de Bath, a déclaré : " L'empreinte affecte une famille importante de gènes, avec des implications différentes pour la santé et la maladie, de sorte que les plus de soixante-dix nouveaux gènes ajoutent une pièce importante du puzzle.

L'importance des histones

Un examen attentif des gènes nouvellement identifiés a permis au professeur Perry et à ses collègues de faire une deuxième découverte importante : l'activation et la désactivation de gènes imprimés n'est pas toujours liée à la méthylation de l'ADN, où des groupes méthyle sont ajoutés à l'ADN génomique (un processus qui est connu pour réprimer l'activité des gènes, les éteignant). La méthylation de l'ADN a été le premier type d'empreinte connu et a été découverte il y a une trentaine d'années. D'après les résultats des nouveaux travaux, il semble qu'une plus grande contribution à l'empreinte soit apportée par les histones - des structures qui sont enveloppées d'ADN génomique dans les chromosomes.

Un embryon de souris normal de 4 jours (L) et un embryon du même âge qui a été manipulé pour ne contenir que des chromosomes maternels (parthénogénote). À ce stade, les embryons (blastocystes) semblent similaires, mais le parthénogénote va bientôt mourir, soulignant l'importance d'hériter des gènes imprimés des deux parents. Différents types de cellules sont colorés en vert ou en rouge. Crédit : Dr Maki Asami, Université de Bath

Bien que les scientifiques sachent depuis un certain temps que les histones agissent comme des commutateurs « dimmer » pour les gènes, en les faisant disparaître (ou en les réactivant), jusqu'à présent, on pensait que la méthylation de l'ADN était le principal commutateur pour l'activité des gènes imprimés. Les résultats de la nouvelle étude jettent le doute sur cette hypothèse : de nombreux gènes nouvellement identifiés se sont avérés être associés à des modifications de l'histone 3 lysine 27 (H3K27me3), et seulement une minorité avec une méthylation de l'ADN.

Pourquoi l'impression est importante

Les scientifiques n'ont pas encore déterminé comment une version parentale d'un gène donné peut être activée ou désactivée et maintenue de cette façon pendant que l'autre est dans l'état opposé. On sait qu'une grande partie de la commutation marche/arrêt se produit pendant la formation des gamètes (sperme et ovule), mais les mécanismes précis restent flous. Cette nouvelle étude souligne la possibilité intrigante que certains gènes imprimés ne soient pas marqués dans les gamètes, mais deviennent actifs plus tard dans le développement, voire à l'âge adulte.

Bien qu'elle n'implique qu'une faible proportion de gènes, l'empreinte est importante plus tard dans la vie. Si cela se passe mal et que la copie du gène imprimé d'un parent est activée alors qu'elle devrait l'être (ou vice versa), la maladie ou la mort surviennent. Les gènes à empreinte défectueuse sont associés à de nombreuses maladies, y compris les troubles neurologiques et métaboliques et le cancer.

"Nous pouvons sous-estimer l'importance de la relation entre l'empreinte et la maladie, ainsi que la relation entre l'empreinte et l'hérédité des maladies parentales, telles que l'obésité", a déclaré le professeur Perry. "J'espère que cette image améliorée de l'empreinte augmentera notre compréhension de la maladie."

Référence : "L'empreinte génomique dans les blastocystes de souris est principalement associée à H3K27me3" par Laura Santini, Florian Halbritter, Fabian Titz-Teixeira, Toru Suzuki, Maki Asami, Xiaoyan Ma, Julia Ramesmayer, Andreas Lackner, Nick Warr, Florian Pauler, Simon Hippenmeyer, Ernest Laue, Matthias Farlik, Christoph Bock, Andreas Beyer, Anthony CF Perry et Martin Leeb, 21 juin 2021, Communication Nature.
DOI : 10.1038/s41467-021-23510-4


Pas ce Z

De manière confuse, il existe quelque chose d'autre appelé ADN-Z. L'ADN de nos cellules a une courbe vers la droite, appelée ADN-B, jusqu'à sa double hélice. Mais il est également possible d'avoir une double hélice avec une courbe à gauche, appelée Z-DNA.

Mais cette L'ADN n'est pas cette ADN. Cet ADN se distingue par une base, que l'on ne trouve nulle part ailleurs, qui subit un autre type d'appariement de bases. La diaminopurine, maladroitement abrégée en Z, est structurellement similaire à l'adénine (A) trouvée dans l'ADN normal. Mais la diaminopurine a un azote supplémentaire suspendu d'un côté qui lui permet de former une liaison hydrogène supplémentaire avec le partenaire normal de A, la thymidine (T). Une paire de bases Z-T maintiendrait ainsi la double hélice d'ADN ensemble un peu plus qu'une paire A-T standard.

L'ADN incorporant la diaminopurine est appelé ADN-Z. Nous savons depuis 1979 qu'il existe dans la nature sous la forme d'un seul virus appelé S-2L, qui infecte les cyanobactéries. Mais jusqu'à présent, nous ne savions pas si ce virus était une bizarrerie unique ou représentait la pointe d'un iceberg biologique, avec de nombreux virus que nous n'avons pas encore découverts en l'utilisant. Tout aussi important, nous n'étions même pas sûrs de la façon dont il s'était finalement incorporé au virus.

Une grande équipe de chercheurs, principalement de Chine, a décidé de comprendre ce qui se passe ici. Ils ont commencé par rechercher le génome du virus S-2L pour déterminer s'il codait quelque chose d'inhabituel.


Une nouvelle force

L'idée qu'un virus symbiotique ou toute relation symbiotique puisse avoir une influence aussi profonde sur l'évolution d'une nouvelle espèce est à la fois nouvelle et controversée. Pendant plus d'un siècle après la publication de Charles Darwin À propos de l'origine des espèces , les scientifiques se sont concentrés sur la concurrence comme principal moteur de l'évolution. La biologiste Lynn Margulis n'était pas convaincue.

Le regretté chercheur de l'Université du Massachusetts pensait que la coopération jouait également un rôle. Son témoignage se cachait dans chaque cellule de chaque plante et animal. À partir de la fin des années 1960, Margulis a soutenu que nos cellules contenaient des bactéries symbiotiques appelées mitochondries et chloroplastes, qui gagnaient chambre et pension soit en fournissant de l'énergie, soit en produisant de la nourriture à partir de la lumière du soleil. L'idée de Margulis a été ridiculisée et elle a eu du mal à trouver un journal qui publierait son hypothèse.

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Dans les années 1990, cependant, suffisamment de preuves génétiques s'étaient accumulées pour montrer que Margulis avait raison. La symbiose a été responsable de certains des sauts évolutifs les plus importants de l'histoire de la planète. La plupart des scientifiques, cependant, considéraient cet événement comme une anomalie, un phénomène exceptionnel qui, bien qu'important, n'a pas joué de rôle dans l'évolution continue de la plupart des espèces. Margulis, cependant, voyait la symbiose partout et croyait que ce côté plus doux et plus doux de l'évolution était de moins en moins utilisé dans la recherche. Bien que la plupart des recherches sur la symbiose se soient concentrées sur le rôle du microbiome, les virus nichés dans notre ADN peuvent jouer un rôle similaire dans la séparation de deux populations, transformant une espèce en deux. Les premiers scientifiques de coin découverts étaient une protéine appelée syncytine.


Histoire des géants dans le gène : les scientifiques utilisent l'ADN pour retracer les origines des virus géants

Les scientifiques étudient l'évolution de Mimivirus, l'un des plus gros virus au monde, à travers la façon dont ils répliquent l'ADN. Des chercheurs de l'Institut indien de technologie de Bombay ont fait la lumière sur les origines du Mimivirus et d'autres virus géants, nous aidant à mieux comprendre un groupe de formes biologiques uniques qui ont façonné la vie sur Terre. Crédit : Institut indien de technologie de Bombay

Des chercheurs de l'Institut indien de technologie de Bombay ont fait la lumière sur les origines du Mimivirus et d'autres virus géants pour mieux comprendre un groupe de formes biologiques uniques qui ont façonné la vie sur Terre. Dans leur dernière étude, publiée dans Biologie moléculaire et évolution, les chercheurs montrent que les virus géants peuvent provenir d'un ancêtre unicellulaire complexe, conservant la machinerie de réplication de l'ADN mais libérant des gènes qui codent pour d'autres processus vitaux comme le métabolisme.

2003 a été une grande année pour les virologues. Le premier virus géant a été découvert cette année-là, ce qui a secoué la scène de la virologie, révisant ce que l'on pensait être une compréhension établie de ce groupe insaisissable et élargissant le monde des virus des simples et petits agents à des formes aussi complexes que certaines bactéries. En raison de leur lien avec la maladie et des difficultés à les définir – ce sont des entités biologiques mais qui ne s'intègrent pas confortablement dans l'arbre de vie existant – les virus suscitent la curiosité des chercheurs.

Les scientifiques s'intéressent depuis longtemps à l'évolution des virus, en particulier lorsqu'il s'agit de virus géants qui peuvent produire de nouveaux virus avec très peu d'aide de l'hôte, contrairement à la plupart des petits virus, qui utilisent la machinerie de l'hôte pour se répliquer.

Même si les virus géants ne sont pas ce à quoi la plupart des gens penseraient lorsqu'il s'agit de virus, ils sont en fait très courants dans les océans et autres plans d'eau. Ils infectent les organismes aquatiques unicellulaires et ont des effets majeurs sur leur population. Le Dr Kiran Kondabagil, virologue moléculaire à l'Indian Institute of Technology (IIT) de Bombay, déclare : « Étant donné que ces organismes unicellulaires influencent grandement le renouvellement du carbone dans l'océan, les virus jouent un rôle important dans l'écologie de notre monde. est tout aussi important de les étudier et de leur évolution que d'étudier les virus pathogènes. »

Dans une étude récente, dont les résultats ont été publiés dans Biologie moléculaire et évolution, le Dr Kondabagil et le co-chercheur Dr Supriya Patil ont effectué une série d'analyses sur les principaux gènes et protéines impliqués dans la machinerie de réplication de l'ADN de Mimivirus, le premier groupe de virus géants identifié. Ils visaient à déterminer laquelle des deux suggestions majeures concernant l'évolution de Mimivirus - la réduction et les hypothèses du virus d'abord - était le plus étayée par leurs résultats. L'hypothèse de réduction suggère que les virus géants ont émergé d'organismes unicellulaires et ont perdu des gènes au fil du temps.

Les scientifiques étudient l'évolution de Mimivirus, l'un des plus gros virus au monde, à travers la façon dont ils répliquent l'ADN. Des chercheurs de l'Institut indien de technologie de Bombay ont fait la lumière sur les origines du Mimivirus et d'autres virus géants, nous aidant à mieux comprendre un groupe de formes biologiques uniques qui ont façonné la vie sur Terre. Crédit : Institut indien de technologie de Bombay

Le Dr Kondabagil et le Dr Patil ont créé des arbres phylogénétiques avec des protéines de réplication et ont découvert que ceux de Mimivirus étaient plus étroitement liés aux eucaryotes qu'aux bactéries ou aux petits virus. De plus, ils ont utilisé une technique appelée mise à l'échelle multidimensionnelle pour déterminer la similitude des protéines Mimiviral. Une plus grande similitude indiquerait que les protéines ont co-évolué, ce qui signifie qu'elles sont liées entre elles dans un complexe protéique plus grand avec une fonction coordonnée. Et en effet, leurs résultats ont montré une plus grande similitude. Enfin, les chercheurs ont montré que les gènes liés à la réplication de l'ADN sont similaires et relèvent de la sélection purificatrice, c'est-à-dire la sélection naturelle qui supprime les variantes génétiques nuisibles, contraignant les gènes et empêchant leurs séquences de varier. Un tel phénomène se produit généralement lorsque les gènes sont impliqués dans des fonctions essentielles (comme la réplication de l'ADN) dans un organisme.

Pris ensemble, ces résultats impliquent que la machinerie de réplication de l'ADN Mimiviral est ancienne et a évolué sur une longue période de temps. Cela nous ramène à l'hypothèse de la réduction, qui suggère que la machinerie de réplication de l'ADN existait déjà chez un ancêtre unicellulaire, et que les virus géants se sont formés après s'être débarrassés d'autres structures de l'ancêtre, ne laissant que les parties du génome liées à la réplication.

"Nos découvertes sont très excitantes car elles informent sur l'évolution de la vie sur terre", déclare le Dr Kondabagil. "Parce que ces virus géants sont probablement antérieurs à la diversification de l'ancêtre unicellulaire en bactéries, archées et eucaryotes, ils auraient dû avoir une influence majeure sur la trajectoire évolutive ultérieure des eucaryotes, qui sont leurs hôtes."

En termes d'applications au-delà de cette contribution aux connaissances scientifiques de base, le Dr Kondabagil estime que leurs travaux pourraient jeter les bases d'une recherche translationnelle dans des technologies telles que le génie génétique et la nanotechnologie. Il dit : « Une meilleure compréhension des mécanismes par lesquels les virus se copient et s'auto-assemblent signifie que nous pourrions potentiellement modifier ces virus pour répliquer les gènes que nous voulons ou créer des nanorobots en fonction du fonctionnement des virus. Les possibilités sont vastes.


Mots sans signification

La nature a une façon particulière d'écrire. Notre script génétique n'utilise que quatre lettres : A, G, C et T. De longues combinaisons de ces lettres constituent nos gènes, qui informent la construction des protéines. Mais le processus de fabrication des protéines n'est pas aussi simple que de lire une recette de cuisine. Avant d'assembler les protéines, l'ADN est transcrit en fils d'ARN qui sont coupés et réassemblés en plus petits morceaux.

Pendant le hachage, les tronçons non codants - les déchets - sont jetés, ce qui signifie qu'ils ne s'habituent même jamais à fabriquer des protéines. Pourquoi la nature contient autant de matériel apparemment inutile dans son guide est une question à laquelle les chercheurs continuent de réfléchir. L'explication la plus logique est que cet « ADN indésirable » n'est peut-être pas si inutile après tout.


Une étude trouve des indices sur le vieillissement dans l'ADN « poubelle »

Images de microscopie à fluorescence du transcrit Charlie5 dans des cellules de peau humaine jeunes par rapport à des cellules âgées. Crédit : Cellule vieillissante

Pendant des décennies, plus de 60 % du génome humain a été considéré comme de l'« ADN indésirable » qui n'a servi que peu ou pas d'utilité au cours du développement humain. Des recherches récentes de la Colorado State University remettent en question cette notion pour montrer que l'ADN indésirable pourrait être important après tout.

Une nouvelle étude, publiée le 5 juin dans Cellule vieillissante, ont découvert qu'une partie du matériel génétique non codant, appelée transcrits d'éléments répétitifs, pourrait être un biomarqueur important du processus de vieillissement.

Tom LaRocca, professeur adjoint au Département de la santé et des sciences de l'exercice et membre du corps professoral du Columbine Heath Systems Center for Healthy Aging à la CSU, a dirigé l'étude pour enquêter sur un nombre croissant de preuves que les éléments répétitifs - les transposons et autres séquences qui se produisent dans plusieurs copies dans le génome humain peuvent devenir actives avec le temps à mesure que nous vieillissons.

LaRocca, l'étudiante diplômée Alyssa Cavalier et le chercheur postdoctoral Devin Wahl se sont spécifiquement concentrés sur les transcrits d'ARN, des molécules transcrites à partir de l'ADN d'éléments répétitifs, pour tester s'ils augmentent en nombre avec l'âge.

"L'angle du biomarqueur est important ici", a déclaré LaRocca. « Dans dix à vingt ans, nous pourrons peut-être prélever des échantillons ou certaines mesures auprès de personnes dans le cabinet du médecin et avoir un aperçu de ce qui se passe avec elles sur le plan biologique, afin de savoir comment les traiter au mieux et maximiser leur durée de vie. . Si ces ARN d'éléments répétitifs sont un biomarqueur du vieillissement, alors peut-être qu'un jour vous pourrez obtenir une mesure comme celle-ci pour voir comment vos éléments répétitifs sont exprimés. Y en a-t-il trop ? Est-ce un problème ? »

Pour mener à bien l'étude, les chercheurs ont commencé par analyser un ensemble de données de séquençage d'ARN existant recueillies à partir de cellules de peau chez des sujets humains sains âgés de 1 à 94 ans. Tout comme le projet du génome humain des années 1990 a cherché à séquencer et à cartographier les quelque 20 500 gènes de l'ADN humain, le séquençage de l'ARN peut fournir une carte de l'ensemble du transcriptome dans les cellules à l'étude. À partir de cette analyse, qui était entièrement informatique, les chercheurs ont découvert que les transcriptions de la plupart des principaux types d'éléments répétitifs étaient augmentées chez les sujets plus âgés.

Dans une deuxième vague d'études, les chercheurs ont vérifié leurs premiers résultats en effectuant leurs propres analyses de laboratoire sur des cellules de peau provenant d'une biobanque. En utilisant la microscopie à fluorescence, les chercheurs ont marqué le transposon d'un transposon spécifique, Charlie5, pour voir comment il fluctue avec l'âge des cellules : plus le marqueur apparaît lumineux au microscope, plus le transcrit Charlie5 est détectable.

Comme on l'a supposé, les cellules de la peau des personnes âgées ont révélé une accumulation marquée du transcrit Charlie5 par rapport aux cellules des individus plus jeunes, montrant que les ARN des éléments répétitifs semblent s'accumuler avec l'âge.

Bien qu'il s'agisse d'une observation importante, le résultat le plus important de cette étude est que les transcrits d'ARN répétitifs pourraient être liés à l'âge biologique ou à la santé des cellules d'une personne, par opposition à l'âge chronologique en années.

"Si vous trouvez quelque chose qui change progressivement avec l'âge, cette découverte seule n'est pas nécessairement intéressante, car beaucoup de choses augmentent ou diminuent avec l'âge. Ce que vous voulez vraiment trouver, c'est quelque chose qui reflète le vieillissement biologique", a déclaré LaRocca. "Par exemple, disons que vous êtes un fumeur et que vous subissez beaucoup de stress chronique. Alors, peut-être même si vous n'avez que 45 ans, votre âge biologique - la santé de vos cellules - pourrait en fait être de 60 ou 65 ans. Nous pensons que les transcriptions d'éléments répétitifs pourraient en être un marqueur."

Pour étudier l'âge biologique, Cavalier a effectué une analyse comparant les cellules de la peau exposées au soleil aux cellules de la peau qui n'avaient pas été exposées au soleil. . Conformément à son hypothèse, Cavalier a noté des niveaux plus élevés d'ARN d'éléments répétitifs dans les cellules exposées au soleil.

Un lien entre les transcrits d'éléments répétitifs et l'âge biologique a été confirmé en étudiant les cellules cutanées de patients atteints du syndrome de Hutchinson-Gilford progeria (HGPS), un syndrome de vieillissement prématuré, et en étudiant un ensemble de données de séquençage d'ARN du ver rond Caenorhabditis elegans.

Pourquoi les transcriptions d'éléments répétitifs peuvent-elles augmenter avec l'âge ? Les chercheurs soupçonnent que la chromatine - le complexe d'ADN et de protéines dans les cellules qui réprime généralement l'expression des éléments répétitifs - pourrait être perturbée, permettant la transcription d'éléments répétitifs.

Dans l'ensemble, pour une partie du génome que les scientifiques ignoraient auparavant, les preuves se multiplient que les ARN non codants et les éléments répétitifs jouent un rôle essentiel dans la régulation du reste du génome humain, et dans ce cas, en tant que biomarqueurs potentiellement ciblables du vieillissement.

"Il s'agit d'un très gros morceau du génome que, pendant très longtemps, personne ne savait vraiment ce qu'il faisait, alors ils ont en quelque sorte supposé que c'était de la camelote. Mais nous constatons de plus en plus que ces régions non codantes pourraient non seulement faire quelque chose, mais ils pourraient avoir des implications réelles sur la santé », a déclaré Cavalier.

Les futures études du laboratoire de biologie Healthspan de LaRocca compareront la structure de la chromatine chez les personnes qui font de l'exercice régulièrement avec celles qui ne le font pas pour comprendre comment l'exercice affecte les niveaux d'éléments répétitifs. D'autres études examineront la possibilité d'utiliser un médicament pour empêcher la transcription d'ARN d'éléments répétitifs.


Des virus anciens sont enfouis dans votre ADN

En juillet, des scientifiques ont signalé qu'une étrange protéine circulait dans les veines des femmes enceintes. Personne ne sait pourquoi il est là.

Ce qui rend cette protéine, appelée Hemo, si inhabituelle, c'est qu'elle n'est pas fabriquée par la mère. Au lieu de cela, il est fabriqué dans son fœtus et dans le placenta, par un gène originaire d'un virus qui a infecté nos ancêtres mammifères il y a plus de 100 millions d'années.

Hemo n'est pas la seule protéine d'origine aussi extraterrestre : notre ADN contient environ 100 000 morceaux d'ADN viral. Au total, ils représentent environ 8 % du génome humain. Et les scientifiques commencent seulement à comprendre ce que cet ADN viral nous fait.

Aris Katzourakis, virologue à l'Université d'Oxford, et ses collègues ont récemment publié un commentaire dans la revue Trends in Microbiology dans lequel ils ont exploré la possibilité que les gènes viraux qui produisent des protéines comme Hemo affectent notre santé de diverses manières inattendues.

Certains de nos anciens virus peuvent nous protéger des maladies, d'autres peuvent augmenter nos risques de cancer, entre autres conditions. « Ce n'est pas un choix – est-ce que ces choses sont bonnes ou mauvaises ? C'est beaucoup plus compliqué que cela », a déclaré le Dr Katzourakis dans une interview. "Nous sommes à peine au début de cette recherche."

La plupart de notre ADN viral provient d'un groupe en particulier : les rétrovirus, un groupe qui comprend le VIH.

Un rétrovirus envahit une cellule hôte et insère ses gènes dans l'ADN de cette cellule. Ces gènes viraux cooptent la machinerie de la cellule, l'utilisant pour fabriquer de nouveaux virus qui s'échappent pour infecter plus de cellules.

Si un rétrovirus infecte un ovule ou un spermatozoïde, son ADN peut potentiellement être transmis à la génération suivante et à la génération suivante. Une fois que les rétrovirus deviennent des passagers clandestins hérités, les scientifiques les appellent rétrovirus endogènes.

Au début, les rétrovirus endogènes cajolent les cellules pour fabriquer davantage de rétrovirus capables d'infecter d'autres cellules. Mais au fil des générations, l'ADN viral mute et les rétrovirus endogènes finissent par perdre la capacité d'infecter de nouvelles cellules.

Même après avoir été entravés, ces rétrovirus endogènes peuvent encore parfois fabriquer leurs protéines. Et ils peuvent aussi se reproduire, en quelque sorte. Ils peuvent forcer les cellules à faire des copies de leur ADN, qui sont réinsérées dans le propre génome de la cellule.

Après une seule infection, un rétrovirus endogène peut accumuler des centaines de copies de lui-même dans l'ADN de son hôte.

Certains rétrovirus endogènes sont propres à l'homme, mais d'autres se retrouvent dans une variété d'espèces. En janvier, le Dr Katzourakis était co-auteur d'une étude montrant qu'un rétrovirus commun chez les mammifères est également présent chez les poissons comme la morue et le thon. Selon cette étude, les rétrovirus envahissaient nos ancêtres marins il y a 450 millions d'années, voire plus tôt.

Tout comme nous avons des défenses contre les virus libres, nous avons également développé des défenses contre les rétrovirus endogènes. Nos cellules peuvent enrober leur ADN de molécules qui suppriment les gènes viraux, par exemple.

Mais parfois, ces gènes viraux parviennent à s'activer de toute façon. Dans de nombreux types de cellules tumorales, par exemple, les scientifiques trouvent des protéines produites par des rétrovirus endogènes. Cette découverte a alimenté un débat de longue date : les rétrovirus endogènes aident-ils à provoquer le cancer ?

Des études récentes suggèrent qu'ils le peuvent. Une équipe de chercheurs français a conçu des cellules humaines saines pour fabriquer une protéine virale trouvée dans de nombreuses tumeurs et a observé les cellules se développer dans une boîte de Pétri.

La protéine a amené les cellules à se comporter de manière suspecte, semblable à un cancer. Elles ont changé de forme, comme le font les cellules cancéreuses, devenant longues et maigres. Et ils ont également commencé à se déplacer à travers le plat.

De plus, la protéine virale a amené les cellules à activer d'autres gènes liés au cancer.

Mais John M. Coffin, virologue à l'Université Tufts, soupçonne qu'il y a moins dans ces protéines virales qu'il n'y paraît. Il spécule que dans de nombreux cas, les cellules cancéreuses fabriquent des protéines virales uniquement parce qu'elles activent des gènes bon gré mal gré, à la fois humains et viraux.

"Notre position de départ est qu'il s'agit en grande partie d'un événement fortuit", a déclaré le Dr Coffin.

Mais dans certains cas, a déclaré le Dr Coffin, nous avons domestiqué nos virus. Nous fabriquons des protéines à partir de rétrovirus endogènes pour remplir des fonctions dont nous dépendons. Certains rétrovirus endogènes offrent une protection contre d'autres virus, par exemple.

Et certaines protéines virales sont importantes pour la reproduction. Les placentas fabriquent des protéines virales, et les scientifiques ont découvert que certains types, connus sous le nom de syncytines, fusionnent les cellules placentaires, une étape cruciale dans le développement du fœtus.

"Ma spéculation est que sans les syncytines, l'évolution des mammifères aurait été très différente", a déclaré le Dr Coffin.

Il y a cinq ans, la biologiste française Odile Heidmann et ses collègues sont partis à la recherche de rétrovirus plus endogènes dans le génome humain.

Le Dr Heidmann, qui travaille à Gustave Roussy, un institut de recherche sur le cancer à Paris, a découvert un tronçon d'ADN viral qui avait été négligé. Elle et ses collègues l'ont nommé Hemo.

Le Dr Heidmann a été surpris de trouver des versions de Hemo chez d'autres espèces. Chez les primates, le gène qui produit cette protéine n'a pratiquement pas changé au cours des âges.

Sa cohérence à travers de nombreuses espèces montre que le gène et sa protéine doivent avoir un travail important à faire : « Ce n'est pas simplement une relique », a déclaré le Dr Heidmann. Les mutations de Hemo ont dû être nocives, voire mortelles, pour les malheureux animaux qui les avaient.

Le placenta produit Hemo, tout comme les cellules du premier embryon lui-même. Mais jusqu'à présent, le Dr Heidmann et ses collègues n'ont pas été en mesure de comprendre pourquoi.

"C'est très, très vieux, donc ça doit faire quelque chose", a-t-elle déclaré. Il est possible, a-t-elle dit, que les protéines Hemo soient un message du fœtus à la mère, amortissant le système immunitaire de la mère afin qu'il n'attaque pas le fœtus.

Mais il y a aussi d'autres possibilités.

L'embryon précoce est un foyer d'activité pour les rétrovirus endogènes, ont montré des études récentes. Pour comprendre pourquoi les cellules embryonnaires fabriquent des protéines virales, les scientifiques ont mené des expériences pour voir ce qui se passe lorsque les gènes viraux sont réduits au silence.

Ces expériences suggèrent que les protéines virales aident l'embryon à développer une variété de tissus.

Au début, les cellules d'un embryon peuvent se transformer en n'importe quel tissu. Au fur et à mesure que ces cellules souches se divisent, elles peuvent perdre cette flexibilité et s'engager à devenir un type de cellule ou un autre. Après cela, les cellules arrêtent généralement leurs gènes viraux.

Les protéines virales semblent aider à empêcher les cellules souches de perdre ce potentiel. Et Gkikas Magiorkinis de l'Université d'Athènes a émis l'hypothèse que cette caractéristique pourrait avoir une origine sinistre.

Les virus pourraient avoir exploité des embryons pour faire plus de copies d'eux-mêmes. En gardant leurs hôtes en tant que cellules souches plus longtemps, les virus ont pu envahir davantage de parties du corps de l'embryon.

"Lorsque l'hôte grandit, il aura des copies du rétrovirus dans la plupart de ses cellules", a déclaré le Dr Magiorkinis.

Cette stratégie peut faire plus que créer plus de virus. Les cellules souches peuvent produire des ovules et du sperme dans les embryons. Les virus peuvent augmenter leurs chances d'entrer dans la prochaine génération.

En d'autres termes, les embryons précoces peuvent être devenus dépendants des astuces utilisées par les virus pour les manipuler. "Nous exploitons une propriété qui a évolué au profit du virus", a déclaré le Dr Katzourakis.


La modification de l'ADN pourrait-elle aider à arrêter les virus qui tuent lentement les koalas du monde ?

Les marsupiaux meurent du cancer à des taux curieusement élevés, écrit James Gorman. Les scientifiques ont maintenant découvert qu'un rétrovirus qui s'est intégré à leur ADN est à blâmer - et qu'il provoque également une hyper-évolution fascinante

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Les koalas ont connu des moments difficiles. Ils ont souffert pendant des années de la destruction de leur habitat, des attaques de chiens et des accidents de voiture. Mais ce n'est que le début.

Ils sont également en proie à la chlamydia et à des cancers tels que la leucémie et le lymphome, et en recherchant ces problèmes, les scientifiques ont trouvé un laboratoire naturel pour étudier l'un des sujets les plus brûlants de la biologie : comment les virus peuvent s'insérer dans l'ADN d'un animal et parfois changer le cours de l'évolution.

La cible de cette recherche est le rétrovirus du koala, ou KoRV, un morceau de protéine et de matériel génétique de la même famille que le VIH qui a commencé à s'insérer dans le génome du koala il y a environ 40 000 ans et qui se transmet maintenant de génération en génération, comme des gènes. Il est également encore transmis entre les animaux, comme les infections virales typiques.

Ces dernières années, les scientifiques ont découvert que l'insertion de virus dans les génomes des animaux s'est produite maintes et maintes fois. On estime que 8% du génome humain est constitué de virus laissés par des infections anciennes, anciennes comme il y a des millions d'années, dont beaucoup dans les ancêtres des primates avant l'existence de l'homme.

Le rétrovirus du koala est inhabituel parce que 40 000 ans est un clin d'œil évolutif et parce que le processus semble se poursuivre. Les scientifiques ont rapporté la semaine dernière dans Cellule qu'ils ont observé un système immunitaire du génome luttant pour rendre le virus inactif maintenant qu'il s'est établi dans l'ADN du koala. Ils ont également signalé que le rétrovirus du koala pourrait avoir activé d'autres anciens ADN viral. Toute cette activité agite le pot de mutation et de variation qui est la matière première de la sélection naturelle.

Le rétrovirus du koala est inhabituel parce que 40 000 ans est un clin d'œil évolutif et parce que le processus semble se poursuivre

La génétique du koala est une mine d'or, déclare l'auteur du rapport William Theurkauf, professeur de médecine moléculaire à la faculté de médecine de l'Université du Massachusetts. "Ce qu'ils traversent, c'est le processus de ce qui a conduit l'évolution de chaque animal sur la planète."

Les infections virales passées ont conduit à des changements évolutifs majeurs, dit-il. Par exemple : « Un gène absolument essentiel pour le placenta a été dérivé de la coquille d'un virus il y a des millions d'années. » Les humains n'existeraient pas sans cette infection rétrovirale.

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Les rétrovirus sont constitués d'ARN, un seul brin d'information génétique. Lorsqu'ils infectent une cellule, ils se traduisent en ADN, la molécule à deux brins qui contient toutes les informations nécessaires à la fabrication des humains, des koalas et d'autres animaux. Les rétrovirus prennent le contrôle de la machinerie de l'ADN pour se fabriquer davantage, ce qui maintient le processus en cours.

Ce processus nous rend malades, nous et les autres animaux. Le sida est probablement la maladie rétrovirale la plus connue. Mais lorsque l'insertion d'un rétrovirus se produit dans un spermatozoïde ou un ovule, le changement peut devenir permanent, transmis à jamais. Lorsque les rétrovirus font partie de l'ADN hérité d'un animal, ils sont appelés endogènes et finissent par ne plus provoquer le type d'infection d'origine qu'ils provoquaient auparavant. Mais ils peuvent toujours être utilisés par la machinerie génétique de l'animal à d'autres fins, comme la fabrication d'un placenta.

"On a longtemps pensé qu'il ne s'agissait que d'ADN indésirable", explique Shawn Chavez, biologiste moléculaire à la faculté de médecine de l'Oregon Health and Science University à Portland, qui a rédigé une revue de la recherche sur les rétrovirus endogènes chez les mammifères. Maintenant, il est clair que certains d'entre eux ont changé le cours de l'évolution. Comment est exactement ce que les scientifiques essaient de découvrir. « On dirait qu'il y a une nouvelle publication chaque jour », dit-elle.

Par conséquent, les koalas attirent beaucoup l'attention des scientifiques qui ne s'intéressaient pas au départ à l'animal ou à sa conservation. "Je suis un gars de la mouche des fruits", dit Theurkauf. Il s'est intéressé après un rapport en 2006 de Rachael Tarlinton de l'Université de Nottingham et d'autres scientifiques sur l'invasion du génome du koala par le rétrovirus.


Ancien virus, ses effets sur l'ADN découverts dans une étude

Les chercheurs ont trouvé des preuves qu'une épidémie de coronavirus a balayé l'Asie de l'Est il y a environ 20 000 ans et a été suffisamment dévastatrice pour laisser une empreinte évolutive sur l'ADN des personnes vivantes aujourd'hui.

La nouvelle étude suggère qu'un ancien coronavirus a tourmenté la région pendant de nombreuses années, selon les chercheurs. La découverte pourrait avoir des implications désastreuses pour la pandémie de covid-19 si elle n'est pas maîtrisée rapidement par la vaccination.

"Cela devrait nous inquiéter", a déclaré David Enard, un biologiste de l'évolution à l'Université de l'Arizona qui a dirigé l'étude, qui a été publiée la semaine dernière dans la revue Current Biology. "Ce qui se passe en ce moment pourrait se poursuivre pendant des générations et des générations."

Jusqu'à présent, les chercheurs ne pouvaient pas remonter très loin dans l'histoire de cette famille de pathogènes. Au cours des 20 dernières années, trois coronavirus se sont adaptés pour infecter les humains et provoquer des maladies respiratoires sévères : Covid-19, SRAS et MERS. Des études sur chacun de ces coronavirus indiquent qu'ils ont sauté dans notre espèce à partir de chauves-souris ou d'autres mammifères.

Quatre autres coronavirus peuvent également infecter les humains, mais ils ne provoquent généralement que des rhumes légers. Les scientifiques n'ont pas observé directement ces coronavirus devenir des agents pathogènes humains, ils se sont donc appuyés sur des indices indirects pour estimer quand les sauts se sont produits. Les coronavirus acquièrent de nouvelles mutations à un rythme à peu près régulier, et ainsi comparer leur variation génétique permet de déterminer quand ils ont divergé d'un ancêtre commun.

Le plus récent de ces coronavirus bénins, appelé HCoV-HKU1, a franchi la barrière des espèces dans les années 1950. Le plus ancien, appelé HCoV-NL63, peut remonter à 820 ans.

Mais avant ce point, la piste des coronavirus est devenue froide – jusqu'à ce qu'Enard et ses collègues appliquent une nouvelle méthode de recherche. Au lieu d'examiner les gènes des coronavirus, les chercheurs se sont penchés sur les effets sur l'ADN de leurs hôtes humains.

Au fil des générations, les virus entraînent d'énormes changements dans le génome humain. Une mutation qui protège contre une infection virale peut bien faire la différence entre la vie et la mort, et elle sera transmise à la progéniture. Une mutation vitale, par exemple, pourrait permettre aux gens de découper les protéines d'un virus.

Mais les virus peuvent aussi évoluer. Leurs protéines peuvent changer de forme pour surmonter les défenses d'un hôte. Et ces changements pourraient inciter l'hôte à développer encore plus de contre-offensives, entraînant davantage de mutations.

Lorsqu'une nouvelle mutation aléatoire offre une résistance à un virus, elle peut rapidement devenir plus courante d'une génération à l'autre. Et d'autres versions de ce gène, à leur tour, deviennent plus rares. Donc, si une version d'un gène domine toutes les autres dans de grands groupes de personnes, les scientifiques savent qu'il s'agit très probablement d'une signature d'évolution rapide dans le passé.

Ces dernières années, Enard et ses collègues ont recherché dans le génome humain ces modèles de variation génétique afin de reconstituer l'histoire d'un ensemble de virus. Lorsque la pandémie a frappé, il s'est demandé si les anciens coronavirus avaient laissé une marque distinctive.

Lui et ses collègues ont comparé l'ADN de milliers de personnes dans 26 populations différentes à travers le monde, en examinant une combinaison de gènes connus pour être cruciaux pour les coronavirus mais pas pour d'autres types d'agents pathogènes. Dans les populations d'Asie de l'Est, les scientifiques ont découvert que 42 de ces gènes avaient une version dominante. C'était un signal fort que les habitants d'Asie de l'Est s'étaient adaptés à un ancien coronavirus.

Mais tout ce qui s'est passé en Asie de l'Est semblait s'être limité à cette région. "Lorsque nous les avons comparés aux populations du monde entier, nous n'avons pas pu trouver le signal", a déclaré Yassine Souilmi, chercheur postdoctoral à l'Université d'Adélaïde en Australie et co-auteur de la nouvelle étude.

Les scientifiques ont ensuite tenté d'estimer depuis combien de temps les Asiatiques de l'Est s'étaient adaptés à un coronavirus. Ils ont profité du fait qu'une fois qu'une version dominante d'un gène commence à être transmise de génération en génération, elle peut obtenir des mutations aléatoires inoffensives. Plus le temps passe, plus ces mutations s'accumulent.

Enard et ses collègues ont découvert que les 42 gènes avaient tous à peu près le même nombre de mutations. Cela signifiait qu'ils avaient tous rapidement évolué à peu près en même temps. "C'est un signal auquel nous ne devons absolument pas nous attendre par hasard", a déclaré Enard.

Ils ont estimé que tous ces gènes ont développé leurs mutations antivirales il y a entre 20 000 et 25 000 ans, très probablement au cours de quelques siècles. C'est une découverte surprenante, car les Asiatiques de l'Est à l'époque ne vivaient pas en communautés denses mais formaient plutôt de petits groupes de chasseurs-cueilleurs.

Aida Andres, une généticienne évolutionniste à l'University College London qui n'était pas impliquée dans la nouvelle étude, a déclaré qu'elle avait trouvé le travail convaincant. "Je suis assez convaincue qu'il y a quelque chose là-bas", a-t-elle déclaré.

Pourtant, elle ne pensait pas qu'il était encore possible d'estimer avec certitude depuis combien de temps l'ancienne épidémie avait eu lieu. "Le timing est une chose compliquée", a-t-elle déclaré. "Whether that happened a few thousand years before or after -- I personally think it's something that we cannot be as confident of."

Scientists looking for drugs to fight the new coronavirus might want to scrutinize the 42 genes that evolved in response to the ancient epidemic, Souilmi said. "It's actually pointing us to molecular knobs to adjust the immune response to the virus," he said.

Anders agreed, saying that the genes identified in the new study should get special attention as targets for drugs.

Print Headline: Ancient virus, its effects on DNA found in study


DNA previously written off as 'junk' actually determines genitals at birth

A small snippet of “junk” DNA which was previously thought not to play any essential role in humans may be the difference between being born male or female, UK researchers have found.

In 1991 scientists made a female mouse develop as a male by inserting the Sry gene - short for sex-determining region Y - into the developing embryo. Showing a single gene change could determine our sex.

Now, research published in leading journal Science, shows there is another equally important instruction located in a seemingly unrelated part of our DNA manual which, if removed, results in a genetically male mouse develop female genitals and ovaries.

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This newly discovered section, called enhancer 13, massively boosts the signal from Sry to the gonads, which start off as neither male nor female, and ensures they become testes and trigger other male traits.

It also has an equivalent in the human genetic code and may help explain why people missing genes in this area may be born with partially-formed genitals ones that do not conform to their gender, the researchers said.

“It’s finely balanced, it needs to go one way or the other,” Professor Robin Lovell-Badge, who heads the research team at London’s Francis Crick Institute and first identified Sry 27 years ago, told The Independent.

“Sry is there and it starts the process, then you immediately get all these mechanisms that reinforce it, like enhancer 13."

Once the testes have developed they can release testosterone, the male sex hormone, which floods the other bodily tissues and directs them to form the penis and underpins further changes in puberty.

If this process isn’t followed all the way through it could mean the outward genitals don’t fully form, or the foetus begins to develop as female.