Le parasite ADN joue désormais un rôle clé dans la production de protéines essentielles aux cellules nerveuses


Le cerveau humain (et celui d’autres vertébrés) est capable de traiter les informations plus rapidement grâce à la myéline, une substance grasse qui forme une gaine protectrice sur les axones de nos cellules nerveuses et accélère leurs impulsions. Comment nos neurones ont-ils développé des gaines de myéline ? Une partie de la réponse, inconnue jusqu’à présent, ressemble presque à de la science-fiction.

Dirigée par des scientifiques de l'Altos Labs-Cambridge Institute of Science, une équipe de chercheurs a découvert un peu du passé tragique de la façon dont la myéline a fini par recouvrir les neurones des vertébrés : un parasite moléculaire a perturbé nos gènes. Des séquences dérivées d'un ancien virus aident à réguler un gène qui code pour un composant de la myéline, aidant ainsi à expliquer pourquoi les vertébrés ont un avantage en ce qui concerne leur cerveau.

Infection préhistorique

La myéline est une matière grasse produite par les cellules oligodendrocytes du système nerveux central et les cellules de Schwann du système nerveux périphérique. Ses propriétés isolantes permettent aux neurones de s'échanger des impulsions à des vitesses plus rapides et sur de plus grandes longueurs. Notre cerveau peut être complexe en partie parce que la myéline permet des axones plus longs et plus étroits, ce qui signifie que davantage de nerfs peuvent être empilés.

Les cellules cérébrales non myélinisées de nombreux invertébrés ont souvent besoin de recourir à des axones plus larges, et donc moins nombreux, pour la conduction des impulsions. La conduction rapide des impulsions permet des réactions plus rapides, qu'il s'agisse de fuir un danger ou de capturer une proie.

Alors, comment fabrique-t-on la myéline ? Un acteur clé dans sa production semble être un type de parasite moléculaire appelé rétrotransposon.

Comme les autres transposons, les rétrotransposons peuvent se déplacer vers de nouveaux emplacements dans le génome via un intermédiaire ARN. Cependant, la plupart des rétrotransposons de notre génome ont capté trop de mutations pour pouvoir se déplacer.

RNLTR12-int est un rétrotransposon dont on pense qu'il est entré à l'origine dans le génome de nos ancêtres sous forme de virus. Les génomes de rats possèdent désormais plus de 100 copies du rétrotransposon.

Un ARN produit par RNLTR12-int aide à produire de la myéline en se liant à un facteur de transcription ou à une protéine qui régule l'activité d'autres gènes. La combinaison ARN/protéine se lie à l’ADN à proximité du gène de la protéine basique de la myéline, ou MBP, un composant majeur de la myéline.

« Le MBP est essentiel à la croissance et à la compression de la membrane [central nervous system] myéline », ont déclaré les chercheurs dans une étude récemment publiée dans Cell.

KO technique

Pour savoir si RNLTR12-int était réellement à l'origine de la régulation de la MBP et, par conséquent, de la production de myéline, l'équipe de recherche a dû réduire son niveau et voir si la myélinisation se produisait toujours. Ils ont d’abord expérimenté sur le cerveau de rats avant de passer au poisson zèbre et aux grenouilles.

Lorsqu’ils ont inhibé RNLTR12-int, les résultats ont été spectaculaires. Dans le système nerveux central, les rats génétiquement modifiés ont produit 98 pour cent moins de MBP que ceux dont le gène n’a pas été modifié. L’absence de RNLTR12-int a également amené les oligodendrocytes qui produisent la myéline à développer des structures beaucoup plus simples qu’elles ne le feraient normalement. Lorsque RNLTR12-int a été éliminé dans le système nerveux périphérique, il a réduit la myéline produite par les cellules de Schwann.

Les chercheurs ont utilisé un anticorps SOX10 pour montrer que SOX10 s’est lié au transcrit RNLTR12-int in vivo. Il s’agit d’un résultat important, car il existe de nombreux ARN non codants fabriqués par les cellules, et il n’était pas clair si un ARN fonctionnerait ou s’il était spécifique à RNLTR12-int.

Ces résultats sont-ils valables chez d’autres vertébrés à mâchoires ? L’utilisation de CRISPR-CAS9 pour effectuer des tests knock-out avec des rétrotransposons liés à RNLTR12-int chez les grenouilles et le poisson zèbre a donné des résultats similaires.

La myélinisation a enrichi le cerveau des vertébrés afin qu’il puisse fonctionner comme jamais auparavant. C’est pourquoi le terme « nourriture cérébrale » est littéral. Les graisses saines sont si importantes pour notre cerveau ; ils aident à former la myéline puisqu’il s’agit d’un acide gras. Pensez-y la prochaine fois que vous passerez une nuit blanche en attrapant une poignée de noix.

Cellule, 2024. DOI : 10.1016/j.cell.2024.01.011

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