Les ailes d'un "oiseau génétique" nous protègent contre les virus

Publié par Isabelle le 15/01/2021 à 13:00
Source: Université de Genève
Des chercheurs de l'UNIGE démontrent que toutes les populations sont aptes à se protéger contre une grande variété de virus, grâce aux deux gènes immunitaires HLA les plus diversifiés chez l'humain.


Modélisation des liaisons HLA-peptides, formant les deux ailes d'un oiseau (Un oiseau (ou classe des Aves) est un animal tétrapode appartenant à l'embranchement des...) en vol. © UNIGE

Les populations de diverses régions géographiques ont-elles le même potentiel pour se défendre contre les pathogènes, et plus particulièrement contre les virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise...) ? Analyser les génomes humains, notamment au niveau des gènes HLA responsables du système immunitaire (Le système immunitaire d'un organisme est un ensemble coordonné d'éléments de...) dit adaptatif, permet d'apporter des éléments de réponse. Ces gènes, qui présentent une très grande variabilité entre individus, codent pour des molécules capables de reconnaître les différents virus afin de déclencher la réponse immunitaire appropriée. Dans une étude à lire dans la revue Molecular Biology and Evolution, des scientifiques de l'Université de Genève (L'université de Genève (UNIGE) est l'université publique du canton de Genève en...) (UNIGE), en collaboration avec l'Université de Cambridge (L'université de Cambridge est une université britannique connue dans le monde entier.) (Royaume-Uni), identifient les variants HLA se liant (Un liant est un produit liquide qui agglomère des particules solides sous forme de poudre....) le plus efficacement à des familles de virus. Ils démontrent ainsi que malgré la grande hétérogénéité des variants HLA chez les individus, toutes les populations bénéficient d'un potentiel équivalent dans la protection contre les virus.

La première ligne de défense du corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.) consiste à reconnaitre les virus comme corps étranger (Un corps étranger est un objet de taille au moins supérieure au millimètre et qui a...). Pour ce faire, des molécules appelées antigènes des leucocytes humains (Human Leukocyte Antigen, HLA) reconnaissent les peptides -les chaînons composant une protéine- des virus. Les molécules HLA se lient ensuite à ces fragments et les exposent à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) des cellules, déclenchant une cascade de réactions immunitaires destinées à éliminer le virus.

Les gènes qui codent pour les HLA de type A et de type B intéressent plus particulièrement les chercheurs, car ils jouent un rôle primordial dans la capacité à reconnaître la très vaste étendue de différents peptides issus des virus pathogènes pour l'humain. "Ce sont les gènes les plus polymorphes de notre génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une...). Nous pensons que l'existence d'une telle quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) de variants génétiques HLA chez l'humain est le résultat d'une sélection naturelle (En biologie, la sélection naturelle est l'un des mécanismes qui guident l'évolution...) conférant, au cours de notre évolution biologique, une meilleure protection des individus face à la grande hétérogénéité des virus. Ces gènes nous permettent ainsi d'adapter sans cesse notre immunité," explique Da Di, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) au Département de génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est...) et évolution de la Faculté des sciences de l'UNIGE et premier auteur de la publication.

Simuler l'immunité par modélisation informatique

"Afin de simuler ce qui se passe lorsque des individus sont exposés à des virus différents, nous avons utilisé des outils informatiques permettant de prédire des forces de liaison entre les molécules HLA et les peptides sur la base de leurs propriétés physico-chimiques," rapporte Alicia Sanchez-Mazas, professeure au Département de génétique et évolution de la Faculté des sciences de l'UNIGE et responsable du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...). Dans cette étude, deux bases de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) ont été utilisées. La première recense 3'000 différents variants des molécules HLA-A ou HLA-B. "Nous avons ensuite créé la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) en générant de façon aléatoire 200'000 peptides de 9 acides aminés, soit les briques qui composent les protéines. Ce nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) incroyable de peptides simule l'immense variété de morceaux de virus possibles dans la nature," explique Da Di.

La modélisation de ces forces de liaison a permis de constater que les molécules HLA-A et HLA-B reconnaissent distinctement des familles de peptides très différentes, et donc potentiellement autant de virus. "Lorsque ces forces de liaison sont représentées graphiquement, on peut voir que les peptides (en gris sur la figure) les mieux reconnus par les molécules HLA-A (en rouge) forment l'aile d'un oiseau, tandis que ceux reconnus par les molécules HLA-B (en bleu) forment l'autre aile. Notre immunité face au virus ressemble donc aux deux ailes d'un oiseau qui jouent un rôle conjoint et complémentaire", s'enthousiasme José Manuel Nunes, chercheur au Département de génétique et évolution de la Faculté des sciences de l'UNIGE et co-auteur de la publication.

Quand diversité rime avec égalité

Les auteurs se sont par ailleurs intéressés à la variabilité des molécules HLA au niveau des populations. En raison d'un plus faible brassage génétique, certaines populations présentent un nombre de variants limité, suggérant que certaines populations seraient potentiellement moins bien protégées face à certaines familles de virus. Cependant, en analysant les variants de 123 populations mondiales, les chercheurs ont constaté que systématiquement, chaque population possédait des molécules capables de reconnaître des familles de virus très différentes. "Ceci indique que même dans des populations qui ont une variabilité génétique réduite, telles que les populations natives d'Australie (L’Australie (officiellement Commonwealth d’Australie) est un pays de...) qui présentent très peu d'allèles pour les gènes HLA, des molécules du système immunitaire capables de contrer des virus de familles très différentes sont présentes, leur conférant un potentiel protecteur équivalent aux autres populations," conclut Alicia Sanchez-Mazas.

Publication:
Cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) est publiée dans Molecular Biology and Evolution - DOI: 10.1093/molbev/msaa325

Contacts:
- Alicia Sanchez-Mazas - Professeure ordinaire du Laboratoire d'anthropologie, génétique et peuplements - Département de génétique et évolution - Faculté des sciences
Alicia.Sanchez-Mazas at unige.ch
- Da Di - Maître assistant du Laboratoire d'anthropologie, génétique et peuplements - Département de génétique et évolution - Faculté des sciences
Da.Di at unige.ch
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