Nous savons que la différence entre le Cabernet-Sauvignon et le Chardonnay est le cépage rouge et le cépage blanc. Mais comment ce changement s’est-il produit ? C’était un gène sauteur qui induisait les raisins rouges à produire une variété à peau blanche en modifiant la séquence d’un de ses gènes. Il se trouve que les mêmes éléments d’ADN qui ont causé ce changement existent également chez les humains.

Les gènes sauteurs sont probablement présents dans notre génome depuis des milliers d’années. Ce sont des résidents tranquilles, apportant diversité génomique et évolution à des milliers d’espèces. Cependant, ils peuvent aussi être porteurs de mauvaises nouvelles. Parfois, c’est le mouvement soudain de ces éléments autour de notre génome qui peut être l’une des principales causes de maladie .

Two glasses of red and white wine on barrel in the cellar
Les gènes sauteurs ont amené les raisins rouges à produire des raisins à peau blanche, nous donnant les variétés rouges et blanches que nous apprécions aujourd’hui. Les mêmes éléments d’ADN qui ont causé ce changement existent également chez l’homme et sont liés à la fois à la santé et à la maladie.

D’où viennent les gènes sauteurs ?

Le génome humain est énorme. En fait, mettre bout à bout tous les brins d’ADN de votre corps atteindrait la fin du système solaire. Le génome est si fascinant qu’en 2001, l’ambitieux Human Genome Project a été lancé, visant à séquencer et à comprendre ce que faisait chaque gène du corps humain. À son achèvement en 2003, le Projet du génome humain découvert que malgré la taille énorme du génome humain, les gènes qui codent pour une protéine et qui ont donc un rôle fonctionnel dans la formation de l’identité de la cellule n’étaient que de 2 % ! Les 98% restants étaient un mystère, et c’est pourquoi il a été appelé le génome noir.

L’ADN dans chaque organisme vivant est composé de seulement quatre structures chimiques, appelées acides nucléiques, que les scientifiques ont abrégées A, T, C, G. Individuellement, les produits chimiques n’ont aucun but, mais lorsqu’ils sont attachés ensemble en longs brins d’ADN appelés chromosomes, ils fournir les instructions codant pour l’identité de chaque cellule dans l’ensemble du corps. Imaginez que ces quatre acides nucléiques représentent chacun des lettres de l’alphabet. Les lettres seules n’ont aucun sens. Cependant, lorsque ces lettres sont combinées en mots et phrases pour former l’ADN complet, elles commencent à avoir un sens. En utilisant une technologie de séquençage de pointe, le projet du génome humain visait à lire toutes les lettres, de bout en bout, du livre de l’ADN humain. Le projet du génome humain a découvert que la plupart de l’ADN du génome noir était non seulement extrêmement difficile à séquencer, mais qu’il était également presque impossible d’interpréter la fonction de cet ADN dans les cellules.

L’Encyclopédie des éléments d’ADN ( ENCODE ) a été lancée à partir de ces découvertes, qui visait à déterminer exactement ce que ce mystérieux génome sombre faisait dans nos cellules.

L’une des principales découvertes du projet ENCODE était qu’un grand contributeur du génome sombre était un type unique d’élément appelé transposon ou gène sauteur. En fait, ces gènes sauteurs avaient déjà été décrits par le La lauréate du prix Nobel Barbara McClintock 50 ans plus tôt, bien que ses théories aient suscité un certain scepticisme à cette époque !

Les transposons sont exceptionnels. Ils ont la capacité exclusive de se déplacer dans le génome et de déplacer leur séquence d’ADN. Pour de nombreux types de transposon, ce mouvement se produit par l’intermédiaire d’une molécule intermédiaire hautement spécialisée. Grâce à une stratégie de type « copier-coller » ou « couper-coller », selon le type de transposon, le gène sauteur peut recopier sa séquence dans le génome à un autre emplacement. Imaginez une seule phrase dans un livre, copiée et collée des milliers de fois encore et encore à travers le livre. À l’aide de vos yeux, il serait impossible de deviner parfaitement combien de fois la phrase est copiée et de quelle partie du livre une seule phrase provient. La machine de séquençage n’est pas meilleure à ce défi ! Il est facile de voir comment cette séquence pourrait être considérée comme indésirable.

A blue keyboard key with text copy / paste
Les gènes sauteurs peuvent se copier et se coller autour du génome, ce qui entraîne la diversité génomique mais peut également provoquer des maladies.

Les transposons sont cependant loin d’être indésirables. La capacité des transposons à se copier autour du génome peut être très bénéfique, apportant de la diversité et stimulant l’évolution. C’est la mobilité des transposons qui a probablement conduit à l’activité des gènes nécessaires aux premières étapes du développement embryonnaire normal. Ils ont également probablement joué un rôle dans l’évolution du placenta, un organe temporaire unique au développement embryonnaire des mammifères.

Mais ils peuvent aussi apporter le chaos.

Ils ont d’abord été découverts pour être la cause de la maladie dans deux individus non connectés qui avaient tous deux une grave maladie du sang en 1988. Les chercheurs ont découvert qu’un transposon avait sauté directement au milieu d’un gène de coagulation appelé « F8 ». Imaginez comme si une phrase, le transposon, s’était insérée au milieu d’une autre phrase, le gène, dans le livre d’ADN. Les mots n’ont plus de sens. On pense qu’environ la moitié des cancers humains peuvent avoir été induits par un transposon changeant la phrase d’ADN d’un gène codant pour une protéine saine en quelque chose d’insensé. Souvent, ces gènes codant pour des protéines saines sont un type de gène appelé « suppresseur de tumeur ». Lorsqu’un transposon s’insère dans ce type de gène, il désactive sa fonction habituelle, le faisant passer d’un suppresseur à un développement tumoral. Des études sur le gène « APC », qui est couramment affecté dans les cancers du côlon, ont trouvé exactement cela ; un transposon avait sauté au milieu de ce gène et perturbé sa fonction normale.

D’un autre côté, il a même été démontré que certains types de transposons empêchent développement du cancer. UNE étude récente à l’aide de cellules leucémiques, ont découvert que l’activité des transposons supprimait en fait la progression de la leucémie myéloïde aiguë. Lorsque les scientifiques ont bloqué l’activité du transposon, ils ont découvert que la progression de la leucémie, et donc potentiellement le pronostic des patients, était en fait pire.

De nouvelles thérapies et traitements pour des maladies telles que le cancer pourraient être obtenus en comprenant et en interprétant les avantages, l’activité et les mécanismes du génome noir, ainsi que la capacité des transposons contenus dans cet ADN à se déplacer. Il s’agira également d’en apprendre davantage sur le rôle des transposons dans les maladies génétiques et la fertilité. Les scientifiques pensent actuellement que l’étendue de l’activité du transposon dans les œufs femelles peut être utilisée par l’ovaire comme méthode de contrôle de qualité.

Pour rendre les traitements les plus efficaces, nous devons être capables de lire le livre sur le génome humain plus en détail. En 2021, un séquençage révolutionnaire pas encore évalué par les pairs étudier a été publié, ajoutant 200 millions d’acides nucléiques, contenant 115 nouveaux gènes , aux données du projet du génome humain, en utilisant les stratégies de séquençage de l’ADN les plus modernes et les plus contemporaines. Désormais, au lieu de séquencer des lettres individuelles à la fois, nous sommes en mesure de séquencer des paragraphes ou des pages entières du livre d’ADN en une seule fois, ce qui permet aux scientifiques de faire des suppositions plus précises sur la fonction et l’origine de la séquence répétitive contenue dans le génome sombre.

Ce dont nous pouvons être sûrs cependant, c’est que l’ADN indésirable est loin d’être indésirable. En fait, votre ADN indésirable peut contribuer à certaines des séquences d’ADN les plus importantes que vos cellules pourraient jamais demander. Nous commençons tout juste à comprendre pourquoi.