L'ADN contient le plan du corps, mais c'est un document vivant : des ajustements de conception peuvent être effectués à l'aide de marques épigénétiques.
Les marques épigénétiques sont des modifications des bases de l'ADN qui ne modifient pas le code génétique de base, mais y écrivent des informations supplémentaires qui peuvent être héritées avec le génome.
Les marques épigénétiques régulent généralement l'expression des gènes - activent ou désactivent les gènes - en particulier au début du développement ou lorsque le corps est soumis à un stress. Ils peuvent également supprimer les gènes sauteurs, des éléments mobiles qui menacent l'intégrité du génome.
Chez l'homme et les autres eucaryotes, deux principales marques épigénétiques sont connues. Maintenant, les scientifiques du MBL ont découvert une troisième, nouvelle marque épigénétique auparavant connue uniquement chez les bactéries, chez les rotifères bdelloïdes, de petits animaux d'eau douce. Cette découverte fondamentale et surprenante est rapportée dans Nature Communications.
En 2008, nous avons découvert que les rotifères bdelloïdes sont très doués pour saisir les gènes étrangers », a déclaré Irina Arkhipova, auteur principal de l'étude. Nous avons découvert que les rotifères, il y a environ 60 millions d'années, ont accidentellement attrapé un gène bactérien qui leur a permis d'introduire une nouvelle marque épigénétique qui n'existait pas auparavant. C'est la première fois qu'un gène transféré horizontalement modifie le système de régulation des gènes chez les eucaryotes.
Ceci est très inhabituel et n'a pas été signalé auparavant. On pense que les gènes transférés horizontalement sont de préférence des gènes opérationnels plutôt que des gènes régulateurs. Il est difficile d'imaginer comment un seul gène transféré horizontalement pourrait former un nouveau système de régulation, car les systèmes de régulation existants sont déjà très complexes.
C'est presque incroyable », a déclaré la co-auteur Irina Yushenova. Essayez simplement d'imaginer que quelque part dans le passé, un fragment d'ADN bactérien a accidentellement fusionné avec un fragment d'ADN eucaryote. Les deux se sont joints au génome du rotifère et ont formé une enzyme fonctionnelle. Ce n'est pas facile à faire même en labo, et ça s'est fait naturellement. Et puis cette enzyme composée a créé cet incroyable système de régulation, et les rotifères bdelloïdes ont pu commencer à l'utiliser pour contrôler tous ces transposons sautillants. C'est comme de la magie.
Vous ne voulez pas que des transposons (des sections d'ADN d'organismes qui peuvent se déplacer ou se transposer et se répliquer dans le génome) sautillent dans votre génome, disent les scientifiques. Ils vont tout gâcher, vous devez donc les garder sous contrôle. Et le système épigénétique pour y parvenir est différent chez différents animaux. Dans ce cas, le transfert horizontal de gènes des bactéries aux rotifères bdelloïdes a créé un nouveau système épigénétique chez les animaux qui n'a pas été décrit auparavant.
Les rotifères bdelloïdes ont particulièrement besoin de contrôler leurs transposons car ils se reproduisent principalement de manière asexuée, a déclaré Irina Arkhipova.
Les lignées asexuées ont moins de moyens pour supprimer la propagation des transposons nocifs, donc l'ajout d'une couche supplémentaire de protection pourrait prévenir une crise mutationnelle. En effet, l'abondance des transposons est beaucoup plus faible chez les bdelloïdes que chez les eucaryotes sexuels, qui ne possèdent pas cette couche épigénétique supplémentaire dans leur système de défense du génome.
Dans deux marques épigénétiques précédemment connues chez les eucaryotes, un groupe méthyle est ajouté à la base de l'ADN, la cytosine ou l'adénine. La marque nouvellement découverte est également une modification de la cytosine, mais avec un arrangement distinct de type bactérien du groupe méthyle, répétant essentiellement des événements évolutifs il y a plus de deux milliards d'années lorsque des marques épigénétiques communes sont apparues chez les premiers eucaryotes.
Les rotifères bdelloïdes sont des animaux extrêmement résistants. Ils peuvent se dessécher complètement au fil des semaines ou des mois, puis reprendre vie lorsque l'eau devient disponible. Pendant la phase de dessiccation, leur ADN se brise en plusieurs morceaux.
Lorsqu'ils se réhydratent ou rendent accessibles les extrémités de leur ADN, cela peut permettre le transfert de fragments d'ADN étrangers provenant de bactéries, de champignons ou de microalgues ingérés dans le génome du rotifère, a déclaré Irina Arkhipova. Les scientifiques ont découvert qu'environ 10 % du génome du rotifère provient de sources non métazoaires.
Et pourtant, les scientifiques ont été surpris de trouver dans le génome du rotifère un gène qui ressemble à la méthyltransférase bactérienne (la méthyltransférase catalyse le transfert d'un groupement méthyle dans l'ADN). Nous avons émis l'hypothèse que ce gène est responsable de cette nouvelle fonction de suppression du transposon, et nous avons passé les six dernières années à prouver que c'est bien le cas », a déclaré Irina Arkhipova.
Il est encore trop tôt pour dire quelles pourraient être les implications de la découverte de ce nouveau système épigénétique chez les rotifères.
Une bonne comparaison est le système CRISPR-Cas chez les bactéries, qui a commencé comme une découverte de recherche fondamentale. CRISPR-Cas9 est maintenant largement utilisé comme outil d'édition de gènes dans d'autres organismes.
2022-03-05 03:53:56
Auteur: Vitalii Babkin