LINE-1, un “gène sauteur” représentant 20 % du génome, envahit l’ADN lors de la division cellulaire à l’aide de groupes protéine-ARN, offrant ainsi un aperçu de l’évolution et de la maladie du génome.
Les virus sont passés maîtres dans l’art de détourner les cellules qu’ils infectent. Pour faire plus de copies d’eux-mêmes, ils prennent le contrôle de la machinerie génétique de l’hôte. Ce faisant, ils laissent souvent derrière eux de petites traces dans notre ADN. Ces traces, appelées éléments transposables, sont de minuscules morceaux de matériel génétique qui agissent un peu comme des virus. Leur structure est encore plus simple, mais ils s’appuient également sur les propres outils de la cellule pour se reproduire.
Au fil du temps, nos corps ont appris à faire taire la plupart de ces séquences étrangères. Mais ils ne sont pas tous inactifs. Quelques-uns restent agités, ce qui leur vaut le surnom de “gènes sauteurs” car ils peuvent toujours se déplacer dans le génome. Parmi eux, l’un se démarque. Il s’appelle LINE-1, abréviation de long interspersed nuclear element 1, et c’est le seul encore capable de se copier et de se coller entièrement tout seul.
LINE-1 fonctionne de manière intelligente. Il crée d’abord une copie de lui-même à l’aide de l’ARN, le proche cousin chimique de l’ADN. Ensuite, cet ARN est reconverti en ADN et inséré dans un nouvel endroit du génome. Ce processus de copier-coller est similaire au fonctionnement du rétrovirus HIV, c’est pourquoi LINE-1 est connu sous le nom de rétrotransposon.
De cette façon, les rétrotransposons ajoutent du code au génome humain à chaque fois qu’ils se déplacent, ce qui explique pourquoi 500 000 répétitions de LINE-1 représentent désormais “étonnamment” 20 pour cent du génome humain. Ces répétitions déterminent l’évolution du génome, mais peuvent également provoquer des maladies neurologiques, le cancer et le vieillissement lorsque LINE-1 saute aléatoirement dans des gènes essentiels ou déclenche une réponse immunitaire comme un virus pour provoquer une inflammation.
1-Comment LINE-1 entre dans le noyau
Cependant, pour se copier, LINE-1 doit pénétrer dans le noyau de chaque cellule, la barrière interne qui abrite l’ADN. Aujourd’hui, une nouvelle étude, publiée dans la revue Science Advances, révèle que LINE-1 se lie à l’ADN cellulaire pendant les brèves périodes où les noyaux s’ouvrent tandis que les cellules se divisent continuellement en deux, créant des remplacements pour maintenir la viabilité des tissus à mesure que nous vieillissons. L’équipe de recherche a découvert que l’ARN LINE-1 profite de ces moments en s’assemblant en groupes avec l’une des deux protéines qu’il code, ORF1p, pour se maintenir étroitement à l’ADN jusqu’à ce que le noyau se reforme après la division cellulaire.
Dirigés par des chercheurs de NYU Langone Health et du Munich Gene Center de Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München en Allemagne, les travaux ont révélé spécifiquement que LINE-1 ne peut se lier à l’ADN que lorsque ORF1p —qui peut se lier à l’ARN, à l’ADN et à lui-même dans des copies liées appelées multimères— s’accumule en groupes de centaines de molécules appelées condensats. À mesure que davantage de molécules ORF1p s’accumulent, elles finissent par envelopper l’ARN LINE-1, ce qui rend davantage de sites de liaison disponibles pour que l’ensemble du cluster puisse se fixer à l’ADN.
“Notre étude fournit des informations cruciales sur la manière dont un élément génétique qui constitue une grande partie de l’ADN humain peut envahir avec succès le noyau pour se copier”, explique l’auteur principal de l’étude, Liam J. Holt, PhD, professeur associé au Département de biochimie et de pharmacologie moléculaire et à l’Institut de génétique des systèmes de la NYU Grossman School of Medicine. “Ces résultats sur les mécanismes précis derrière l’insertion de LINE-1 jettent les bases de la conception de futures thérapies pour empêcher la réplication de LINE-1.”
2-Les implications pour la recherche et la thérapeutique futures
Les travaux suggèrent également que le condensat LINE-1 agit comme un véhicule de distribution pour amener son ARN à proximité des bonnes séquences (riches en bases d’ADN adénine et thymine) sur l’ADN où le rétrotransposon a tendance à s’insérer, affirment les auteurs de l’étude. Emballé dans ses condensats, on pense que LINE-1 échappe aux mécanismes qui excluent les grosses particules du noyau pendant la mitose comme défense cellulaire contre les virus.
“Les condensats LINE-1 ont une caractéristique remarquable dans la mesure où leur capacité de liaison à l’ADN n’apparaît que lorsque le rapport entre les copies d’ORF1p et l’ARN est suffisamment élevé dans les condensats”, a ajouté le Dr Holt. “À l’avenir, nous chercherons à voir si d’autres condensats subissent des changements fonctionnels à mesure que les rapports entre leurs composants changent.”
