Les virus qui ont frappé nos ancêtres il y a des millions d'années ne sont pas de l'histoire ancienne, ils sont toujours avec nous. Les restes de gènes viraux constituent une partie relativement importante de notre ADN moderne, et les scientifiques sont pour la plupart incertains du rôle qu’ils jouent, le cas échéant.
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Les preuves suggèrent que, au cours de l'évolution humaine, nous avons coopté les restes de matériel génétique de certains de ces "virus fossiles" pour inverser la tendance et aider notre système immunitaire à lutter contre les maladies.
Les scientifiques savent que notre ADN est parsemé de fragments de virus depuis que le génome humain a été séquencé il y a une quinzaine d'années. Néanmoins, «cela surprend beaucoup de gens», déclare Cedric Feschotte, co-auteur de l'étude, généticien à l'Université de l'Utah. "C'est presque dérangeant."
Le code génétique supplémentaire provient spécifiquement des rétrovirus, qui envahissent les cellules hôtes de manière unique. «Parmi tous les virus animaux, ce sont les seuls qui intègrent leur propre matériel génétique dans les chromosomes de leur hôte», explique Feschotte.
Lorsque des rétrovirus anciens ont infecté nos ancêtres, ils ont parfois infiltré un spermatozoïde ou un ovule humain. Si ces cellules fertilisaient un embryon, tous les gènes viraux qui y étaient incorporés avaient le droit de conduire d’une génération à l’autre.
En cours de route, l'ADN de ces envahisseurs a parfois donné naissance à de nouveaux virus, mais seulement pendant un certain temps. Au fil des générations, des mutations génétiques ont progressivement altéré ces virus et ont finalement mis fin à leur capacité d'infecter de nouvelles cellules ou de se répliquer complètement. Aujourd'hui, la plupart des bizarreries virales anciennes laissées dans le génome humain n'ont aucune fonction évidente.
«Il est important de comprendre que sur ces 8% - ces centaines de milliers de fragments d'ADN dispersés dans tout le génome - la plupart de ces matériaux restent là et se décomposent», explique Feschotte. «Notre travail, et en réalité celui de notre associé postdoctoral, Ed Chuong, qui a fait tout ce travail, a été de trouver les aiguilles dans la botte de foin - d'identifier certains des quelques éléments qui auraient pu être cooptés pour l'innovation cellulaire cours de l'évolution. "
Dans le cadre de leurs travaux, les scientifiques ont examiné des fragments d'anciens rétrovirus situés à proximité de gènes connus pour fonctionner dans l'immunité. Ils ont découvert que les virus fossiles s'activent lorsqu'ils sont exposés à des protéines de signalisation, appelées interférons, qui sont libérées par les globules blancs et d'autres cellules lors d'une infection virale. Les interférons inhibent la croissance virale et lancent la production de protéines anti-virales dans d'autres cellules proches.
L’équipe a ensuite examiné trois différentes lignées de cellules humaines pour déterminer si les virus fossiles de leur génome pourraient se lier aux protéines de signalisation pro-inflammatoires qui aident à déclencher le système immunitaire. Ils ont identifié 20 familles qui l'ont fait, dont une appelée MER41 qui est entrée comme virus dans notre arbre d'évolution il y a environ 45 à 60 millions d'années.
L'équipe a ensuite exploré le fonctionnement du système immunitaire sans certains de ces composants viraux. Ils ont utilisé un outil d'édition du génome appelé CRISPR / Cas9 pour prélever quatre fragments de l'ADN du virus restant. Chaque fois qu'ils l'ont fait, cela a paralysé notre système immunitaire inné - les cellules ne répondaient pas complètement aux interférons comme auparavant, a fait savoir l'équipe cette semaine dans Science .
Les chercheurs spéculent que de tels changements de régulateurs garantissaient jadis que le virus ancien soit capable de se répliquer avant la réponse immunitaire, une stratégie qui a été observée dans les rétrovirus modernes, y compris le VIH.
«Nous n’étions pas trop surpris de voir qu’il ya 50 millions d’années, un virus aurait déjà utilisé cette stratégie à des fins égoïstes», déclare Feschotte. "Il est ironique de constater que les tables ont été inversées et que ces éléments dérivés du virus ont été cooptés pour réguler les gènes qui contrôlent, entre autres, les infections virales."
Cette étude est remarquable car elle ajoute aux preuves de plus en plus nombreuses de la façon dont le matériel génétique de virus antiques a été réutilisé à notre avantage, déclare le médecin-virologue Gkikas Magiorkinis de l’Université d’Oxford. Par exemple, une protéine appelée syncytine, essentielle à la construction du placenta chez les mammifères, est dérivée d'un ancien gène viral qui avait autrefois contribué à la propagation du virus dans l'organisme.
"Ce n'est que rarement qu'il arrive que certaines de ces séquences virales soient débarquées au bon endroit au bon moment, mais il est clair que de nombreuses opportunités se sont présentées, et c'est la clé", explique Feschotte. "C'est probablement la pointe de l'iceberg."
Magiorkinis note cependant que si l'ADN viral semble stimuler nos gènes dans certaines circonstances, ce n'est pas nécessairement quelque chose d'indispensable pour notre survie. Certains assistants viraux sont probablement devenus actifs car ils ont conféré un avantage aux anciens humains dans certaines circonstances.
"Par exemple, " spécule-t-il, "un renforcement des réponses immunitaires innées décrit dans le document aurait probablement fourni un moyen de lutter contre une ancienne épidémie causée par la forme exogène du rétrovirus, voire même par un autre."
Des processus similaires auraient également pu produire des résultats plus sombres. Ces restes de virus ont été associés à de nombreuses affections, notamment la maladie neurodégénérative, la SLA. Le rôle que ces gènes peuvent jouer dans cette maladie et dans d’autres maux reste flou, mais Feschotte et son équipe pensent que leurs travaux pourraient offrir de nouveaux indices sur les raisons pour lesquelles les restes viraux deviennent actifs dans notre génome et ce qui se produit lorsque ce processus se dérègle.
«La réactivation de certains de ces commutateurs d'origine virale pourrait suggérer une hypothèse vérifiable quant à ce qui pourrait se produire lorsque ces séquences virales deviennent déréglementées, par exemple dans le contexte de certains cancers et de maladies auto-immunes», dit-il.
