Les piARNs contre attaquent
Publié par Isabelle le 07/07/2019 à 14:00
Source: CNRS INSB
Cette étude parue dans la revue Genome Biology, montre qu'à la suite d'une réactivation d'un élément transposable (ET = séquence d'ADN mobile) dans un tissu adjacent aux cellules germinales, cet élément est capable d'infecter et d'envahir le génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome est...) de la lignée germinale comme le ferait un virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise les constituants pour se multiplier. Les virus...). En retour, la lignée germinale apprend à se défendre de cette attaque en piégeant cet élément dans son ADN de façon à garder la mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.) de cette infection. Une "auto-immunisation" du génome se met ainsi en place et "vaccine (La vaccine, communément appelée "variole de la vache" est une maladie bovine causée par le virus Cowpox. Ce virus Cowpox doit être distingué du virus dit "de la vaccine ", auquel il a longtemps été...)" la lignée germinale de l'individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).) et de sa descendance contre des futures invasions.


Figure: Ces deux schémas représentent une chambre d'œuf de Drosophile, avec les cellules germinales (en vert) qui transmettront l'informatique génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) à la descendance et les cellules folliculaires de soutien d'origine somatique (en blanc (Le blanc est la couleur d'un corps chauffé à environ 5 000 °C (voir l'article Corps noir). C'est la sensation visuelle obtenue avec un spectre lumineux continu, d'où...) et rouge) entourant la lignée germinale.
A) Réactivation d'un élément transposable dans certaines cellules folliculaires (rouge) et invasion de la lignée germinale. Au moment de l'infection, la lignée germinale ne sait pas se défendre.
B) A la suite de l'infection, l'élément transposable saute dans l'ADN de la lignée germinale dans une région particulière produisant des piARNs permettant ainsi la production de nouveaux piARNs (rouge) dirigés contre l'élément transposable envahisseur. Cette nouvelle production se visualise par l'extinction (D'une manière générale, le mot extinction désigne une action consistant à éteindre quelque chose. Plus particulièrement on retrouve ce terme dans plusieurs domaines :) de l'expression de l'élément transposable envahisseur spécifiquement dans les cellules germinales.
© Marianne Yoth et Emilie Brasset

Les cellules germinales, spermatozoïdes et ovules, transmettent le patrimoine génétique c'est à dire l'ADN à la génération suivante. Ce matériel génétique si précieux doit donc être fortement protégé afin qu'aucune mutation n'apparaisse et ne puisse être transmise. Une menace qui pèse constamment sur nos cellules et qui peut mettre en péril la stabilité de nos génomes est portée par l'ADN lui-même: ce sont les Éléments Transposables (ET). En effet les ETs sont des séquences d'ADN mobiles qui ont la capacité de se déplacer c'est à dire de transposer et ainsi de s'insérer à une autre localisation dans le génome. Les ETs ont été retrouvés dans toutes les espèces étudiées et représentent près de la moitié du génome humain.

Le premier mécanisme de défense qui rentre en jeu au sein des cellules germinales repose sur des petits ARNs, appelés piARNs (PIWI-interacting RNA), qui vont cibler par complémentarité de séquence l'ET et ainsi bloquer sa transposition. Ce mécanisme de défense souvent comparé à un système immunitaire (Le système immunitaire d'un organisme est un ensemble coordonné d'éléments de reconnaissance et de défense qui discrimine le « soi » du...) génomique (La génomique est une discipline de la biologie moderne. Elle étudie le fonctionnement d'un organisme, d'un organe, d'un cancer, etc. à...) permettant de protéger le génome des dangers de la transposition s'est développé dans les cellules germinales des animaux. Ces millions de piARNs produits par les cellules germinales proviennent de régions génomiques particulières appelées Clusters de piARNs. Ces clusters, composés d'une multitude d'ETs enchevêtrés les uns dans les autres, représentent le répertoire d'ETs que la cellule doit réprimer pour maintenir la stabilité de son génome.

Les chercheurs, en utilisant Drosophila melanogaster comme modèle d'étude, montrent qu'à la suite d'une réactivation d'un ET dans un tissu adjacent aux cellules germinales, cet élément est capable d'infecter et d'envahir la lignée germinale, comme le ferait un virus. En retour la lignée germinale apprend à se défendre de cette attaque en piégeant cet élément dans son ADN de façon à garder la mémoire de cette infection. En effet, cet élément se trouvant piégé dans un cluster de piARNs va intégrer le grand répertoire des ETs que la cellule doit réprimer. Des nouveaux piRNAs contre cet élément sont ainsi produits et protègent de façon permanente la lignée germinale. Les clusters de piARNs, en piégeant des ETs, "vaccinent" ainsi la lignée germinale de l'individu et de sa descendance contre une invasion massive (Le mot massif peut être employé comme :) d'ETs.

Pour en savoir plus:
Trapping a somatic endogenous retrovirus into a germline piRNA cluster immunizes the germline against further invasion.
Duc C, Yoth M, Jensen S, Mouniée N, Bergman CM, Vaury C, Brasset E.
Genome Biol. 2019 Jun 21;20(1):127. doi: 10.1186/s13059-019-1736-x.

Contact chercheuse:
Emilie Brasset - Enseignante-chercheuse à l'unité Génétique reproduction et développement (GReD) (CNRS/Univ.Clermont Auvergne/Inserm/CHU Clermont Ferrand), emilie.brasset at uca.fr
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