Plus de la moitié de notre génome est constitué de milliers de restes d’ADN viral ancien, appelés éléments transposables, répandus dans l’arbre de vie. Autrefois considérés comme le « côté obscur » du génome, des chercheurs de Helmholtz Munich et de la Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) ont désormais révélé leur rôle crucial dans le développement précoce de l'embryon.
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Questions sans réponse sur le rôle de l’ADN viral ancien
Les éléments transposables, vestiges d’ADN viral ancien, sont réactivés durant les premières heures et jours suivant la fécondation. Cette période dynamique du développement précoce voit les cellules embryonnaires afficher une plasticité remarquable, mais les mécanismes moléculaires et les facteurs qui régulent cette plasticité restent flous. La recherche sur des modèles tels que les souris suggère que les éléments transposables jouent un rôle crucial dans la plasticité cellulaire, mais il n'est pas encore certain qu'il s'agisse d'une caractéristique universelle chez toutes les espèces de mammifères. Les diverses origines évolutives de ces restes viraux soulèvent d’autres questions quant à leur conservation dans les génomes des mammifères. Comprendre les mécanismes de régulation régissant l’activation des éléments transposables est essentiel pour faire progresser la médecine reproductive et découvrir les principes fondamentaux de la régulation du génome.
On pense qu'il s'agit d'éléments viraux éteints réexprimés dans des embryons de mammifères
Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Maria-Elena Torres-Padilla à Helmholtz Munich et LMU a entrepris d'explorer ces anciennes séquences d'ADN en développant une nouvelle méthode pour étudier leur transcription. Ils ont créé un atlas d’un seul embryon en comparant les embryons de plusieurs espèces de mammifères, notamment la souris, la vache, le porc, le lapin et le primate non humain, le macaque rhésus. Leurs découvertes ont été surprenantes : les chercheurs ont découvert que des éléments viraux très anciens, que l’on croyait éteints, sont réexprimés dans les embryons de mammifères. Ils ont également constaté que chaque espèce étudiée exprime des types distincts de ces éléments.
De nouvelles pistes pour la recherche sur la manipulation génétique et la plasticité cellulaire
Ces observations montrent que l’activation des éléments transposables est conservée d’une espèce à l’autre et que l’identification d’éléments spécifiques offre des opportunités passionnantes pour manipuler des milliers de gènes dans les cellules en même temps.
Cette approche offre une nouvelle façon d’influencer le destin des cellules, par exemple en dirigeant la différenciation des cellules souches, qui nécessite généralement la manipulation simultanée de centaines de gènes. Notre travail met en évidence l'importance de comprendre les principes réglementaires derrière les éléments transposables.
Dr Marlies Oomen, premier auteur
Le professeur Torres-Padilla explique en outre : « Nos recherches ont révélé que l'activation des éléments transposables est une caractéristique distinctive des premiers embryons de plusieurs espèces de mammifères. Cette découverte est importante car ces cellules à un stade précoce peuvent se différencier en tous les types de cellules du corps. Les cellules régulent les éléments viraux anciens, nous obtenons des informations cruciales sur les mécanismes de la plasticité cellulaire. Cette étude ouvre la voie à de futures recherches sur des éléments régulateurs spécifiques, avec de larges implications pour la santé, la maladie et la façon dont la manipulation de ces éléments pourrait avoir un impact sur les processus cellulaires.
Ensemble de données sans précédent pour le développement précoce de plusieurs espèces de mammifères
En plus de développer une méthodologie nouvelle qui ouvre de nouvelles voies aux chercheurs travaillant avec des cellules uniques et des embryons, cette étude a généré un ensemble de données sans précédent. Le développement précoce de l’embryon est un processus très dynamique qui intéresse beaucoup les scientifiques, mais la plupart des études ont tendance à se concentrer sur une seule espèce, généralement la souris ou l’humain. Cette étude a toutefois adopté une approche évolutive en comparant plusieurs espèces de mammifères, permettant ainsi d’identifier les principales voies de régulation partagées entre les mammifères. Les connaissances biologiques tirées de cette recherche, combinées au riche ensemble de données, constitueront une ressource précieuse pour les chercheurs en biologie du développement et de la reproduction.
