Des pandémies peuvent survenir partout où les populations animales ou humaines sont suffisamment importantes, et elles ne se limitent pas à l’ère moderne. Johan Jakobsson, professeur de neurogénétique moléculaire à l’université de Lund, estime que les résultats de la nouvelle étude sont très pertinents : ils montrent qu’un virus peut provoquer une modification d’une séquence d’ADN dans une population entière.
Le virus que nous avons étudié affectait spécifiquement les chimpanzés. Pourtant, les humains et les chimpanzés ont en grande partie la même constitution génétique. C’est pourquoi il est important de comprendre les différences dans la manière dont les gènes sont régulés. Nos résultats suggèrent qu’un gène, LINC00662, joue un rôle important dans le développement précoce du cerveau humain. »
Johan Jakobsson, professeur de neurogénétique moléculaire, Université de Lund
Ceci, ajoute Jakobsson, nous aide à comprendre comment la régulation des gènes peut protéger ou causer des dommages, par exemple, au cerveau. Dans la nouvelle étude, publiée dans Avancées scientifiquesles chercheurs ont découvert qu’un ancien vestige viral dans le génome du chimpanzé fait taire le gène LINC00662. Le même gène, quant à lui, est actif chez l’homme et joue un rôle important dans le développement précoce de notre cerveau. Le reste viral appartient à un rétrovirus dit endogène, PTERV1 – un virus qui a infecté la population de chimpanzés il y a des millions d’années. Le matériel génétique du virus PTERV1 est resté dans le génome et a depuis été transmis de génération en génération.
Les chercheurs ont observé que PTERV1 se répliquait à de nombreux endroits dans l’ADN du chimpanzé et que ces séquences virales étaient systématiquement réduites au silence grâce à un processus appelé méthylation – un mécanisme qui détermine quels gènes sont actifs ou inactifs.
Pour étudier comment le reste viral affecte le développement du cerveau, les chercheurs ont utilisé des cellules souches humaines et de chimpanzé pour créer des organoïdes cérébraux. Ces organes miniatures tridimensionnels ressemblent à du tissu cérébral réel et peuvent présenter certaines caractéristiques du développement précoce du cerveau. Une comparaison des organoïdes a montré que le gène LINC00662 était actif dans les modèles humains mais complètement inhibé chez les modèles chimpanzés.
« Le gène était fortement exprimé dans les organoïdes humains, mais pas du tout dans les organoïdes des chimpanzés », explique Patricia Gerdes, postdoctorante en neurogénétique moléculaire à l’Université de Lund.
Pour vérifier si le reste viral était responsable, les chercheurs ont utilisé l’outil d’édition génétique CRISPR-Cas9 pour supprimer la séquence d’ADN viral des cellules de chimpanzé. Une fois le reste viral éliminé, le gène a été à nouveau exprimé.
« Cela montre que c’est bien l’insertion virale qui est responsable de la désactivation du gène chez les chimpanzés », explique Patricia Gerdes.
Les chercheurs ont également étudié la fonction apparente du gène chez l’homme. Lorsqu’ils ont utilisé CRISPR pour faire taire LINC00662 dans les organoïdes du cerveau humain, cela a réduit l’activité des gènes impliqués dans le développement des cellules nerveuses et dans la formation de connexions entre les cellules nerveuses.
Les résultats renforcent l’idée selon laquelle les humains et nos plus proches parents diffèrent non seulement par les gènes présents, mais également par ceux qui sont actifs. Les chercheurs examineront ensuite si d’autres restes viraux ont pu avoir des effets similaires au cours de l’évolution du cerveau et si ce type de séquence d’ADN est également lié à des maladies cérébrales.
