Le Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) et ses collaborateurs ont mené une étude révolutionnaire ciblant les «gènes sauteurs» dans l’ensemble des génomes du gros intestin humain. Publiée dans Nature le 18 mai 2023, la recherche dévoile l’activité surprenante de «l’élément nucléaire 1 intercalé long (L1)», un type de gène sauteur que l’on pensait auparavant être principalement dormant dans les génomes humains. L’étude montre que les gènes L1 peuvent s’activer et perturber les fonctions génomiques tout au long de la vie d’un individu, en particulier dans l’épithélium colorectal. (Titre de l’article : Rétrotransposition somatique étendue de L1 dans l’épithélium colorectal normal, https://www.nature.com/articles/s41586-023-06046-z)
Avec environ 500 000 gènes sauteurs L1, représentant 17 % du génome humain, ils sont depuis longtemps reconnus pour leur contribution à l’évolution de l’espèce humaine en introduisant une « innovation disruptive » dans les séquences du génome. Jusqu’à présent, on croyait que la plupart des éléments L1 avaient perdu leur capacité à sauter dans les tissus normaux des humains modernes. Cependant, cette étude révèle que certains gènes sauteurs L1 peuvent être largement activés dans les cellules normales, entraînant l’accumulation de mutations génomiques au cours de la vie d’un individu. Le taux de saut de L1 et les changements génomiques qui en résultent varient selon les différents types de cellules, avec une concentration notable observée dans les cellules épithéliales âgées du côlon. L’étude montre que chaque cellule épithéliale du côlon subit un événement de saut de L1 à l’âge de 40 ans en moyenne.
La recherche, dirigée par les co-premiers auteurs Chang Hyun Nam (étudiant diplômé au KAIST) et le Dr Jeonghwan Youk (ancien étudiant diplômé au KAIST et professeur clinique adjoint à l’hôpital universitaire national de Séoul), a impliqué l’analyse de séquences du génome entier de 899 cellules individuelles obtenues à partir de la peau (fibroblastes), du sang et des tissus épithéliaux du côlon prélevés chez 28 individus. L’étude révèle l’activation des gènes sauteurs L1 dans les cellules normales, entraînant l’accumulation progressive de mutations génomiques au fil du temps. De plus, l’équipe a exploré les séquences épigénomiques (méthylation de l’ADN) pour comprendre le mécanisme derrière l’activation du gène sautant L1. Ils ont découvert que les cellules avec des gènes sauteurs L1 activés présentent une instabilité épigénétique, suggérant le rôle critique des changements épigénétiques dans la régulation de l’activité des gènes sautant L1. La plupart de ces instabilités épigénomiques se sont avérées survenir au cours des premiers stades de l’embryogenèse. L’étude fournit des informations précieuses sur le processus de vieillissement et le développement de maladies dans les tissus colorectaux humains.
« Cette étude illustre que les dommages génomiques dans les cellules normales sont acquis non seulement par l’exposition à des agents cancérigènes, mais également par l’activité de composants endogènes dont l’impact n’était pas clair auparavant. Les génomes de cellules âgées apparemment saines, en particulier dans l’épithélium colorectal, deviennent mosaïques en raison de la l’activité des gènes sauteurs L1 », a déclaré le professeur Young Seok Ju du KAIST.
« Nous soulignons la collaboration essentielle et continue entre les chercheurs en médecine clinique et en sciences médicales fondamentales », a déclaré le professeur Min Jung Kim du département de chirurgie de l’hôpital universitaire national de Séoul. « Ce cas met en évidence le rôle essentiel des tissus humains prélevés systématiquement dans les milieux cliniques pour démêler le processus complexe de développement de la maladie chez l’homme. »
« Je suis ravi que les progrès de l’équipe de recherche dans la technologie du génome unicellulaire se soient concrétisés. Nous nous efforcerons constamment d’être à la tête de la technologie du génome unicellulaire », a déclaré le professeur Hyun Woo Kwon du département de médecine nucléaire de la Korea University School. de Médecine.
L’équipe de recherche a reçu le soutien du Research Leader Program et du Young Researcher Program de la National Research Foundation of Korea, une subvention du MD-PhD/Medical Scientist Training Program par l’intermédiaire du Korea Health Industry Development Institute et de la Suh Kyungbae Foundation.
