Des chercheurs rapportent le 15 février dans la revue Mobile que d'anciens virus pourraient être responsables de la myéline – et, par extension, de notre cerveau vaste et complexe. L'équipe a découvert qu'un élément génétique dérivé d'un rétrovirus ou « rétrotransposon » est essentiel à la production de myéline chez les mammifères, les amphibiens et les poissons. La séquence génétique, qu'ils ont surnommée « RetroMyelin », est probablement le résultat d'une ancienne infection virale, et les comparaisons de RetroMyelin chez les mammifères, les amphibiens et les poissons suggèrent que l'an infection rétrovirale et les événements d'invasion du génome se sont produits séparément dans chacun de ces groupes.
- Les rétrovirus anciens ont joué un rôle clé dans l'évolution du cerveau des vertébrés en étant responsables de la myéline.
- La séquence génétique dérivée d'un rétrovirus appelée «RetroMyelin» est essentielle à la production de myéline chez les mammifères, les amphibiens et les poissons.
- RetroMyelin a été acquis plusieurs fois au cours de l'évolution convergente et joue un rôle fonctionnel dans la myélinisation chez les poissons et les amphibiens.
« Les rétrovirus étaient nécessaires au décollage de l'évolution des vertébrés », explique l'auteur principal et neuroscientifique Robin Franklin de l'Altos Labs-Cambridge Institute of Science. « Si nous n'avions pas de rétrovirus insérant leurs séquences dans le génome des vertébrés, alors la myélinisation n'aurait pas eu lieu, et sans myélinisation, toute la diversité des vertébrés telle que nous la connaissons ne se serait jamais produite. »
La myéline est un tissu adipeux complexe qui enveloppe les axones nerveux des vertébrés. Il permet une conduction rapide des impulsions sans avoir besoin d’augmenter le diamètre axonal, ce qui signifie que les nerfs peuvent être furthermore rapprochés. Il fournit également un soutien métabolique aux nerfs, ce qui signifie que les nerfs peuvent être furthermore longs. La myéline est apparue pour la première fois dans l'arbre de vie à peu près au même moment que les mâchoires, et son great importance dans l'évolution des vertébrés est reconnue depuis longtemps, mais jusqu'à présent, on ne savait pas quels mécanismes moléculaires avaient déclenché son apparition.
Les chercheurs ont remarqué le rôle de RetroMyelin dans la output de myéline lorsqu'ils examinaient les réseaux de gènes utilisés par les oligodendrocytes, les cellules qui produisent la myéline dans le système nerveux central. Furthermore précisément, l'équipe étudiait le rôle des régions non codantes, notamment les rétrotransposons, dans ces réseaux de gènes, ce qui n'avait pas encore été exploré dans le contexte de la biologie de la myéline.
« Les rétrotransposons composent environ 40% de notre génome, mais on ne sait rien de la manière dont ils auraient pu aider les animaux à acquérir des caractéristiques spécifiques au cours de l'évolution », explique le premier auteur Tanay Ghosh, biologiste informatique à Altos Labs-Cambridge Institute of Science. « Notre motivation était de savoir comment ces molécules contribuent aux processus évolutifs, notamment dans le contexte de la myélinisation. »
Pour examiner si RetroMyelin est présent chez d’autres espèces de vertébrés, l’équipe a recherché des séquences similaires dans les génomes de vertébrés à mâchoires, de vertébrés sans mâchoires et de plusieurs espèces d’invertébrés. Ils ont identifié des séquences analogues dans toutes les autres lessons de vertébrés à mâchoires (oiseaux, poissons, reptiles et amphibiens), mais n'ont pas trouvé de séquence similaire chez les vertébrés ou invertébrés sans mâchoire.
« Il y a eu une tendance évolutive visant à rendre la conduction des impulsions de nos axones additionally rapide, auto une conduction des impulsions additionally rapide signifie que vous pouvez attraper des objets ou les fuir in addition rapidement », explique Franklin.
Ensuite, les chercheurs ont voulu savoir si RetroMyelin était incorporé une fois dans l’ancêtre de tous les vertébrés à mâchoires ou s’il existait des invasions rétrovirales distinctes dans les différentes branches. Pour répondre à ces issues, ils ont construit un arbre phylogénétique à partir de 22 espèces de vertébrés à mâchoires et comparé leurs séquences RetroMyelin. L'analyse a révélé que les séquences de RetroMyelin étaient furthermore similaires au sein des espèces qu'entre elles, ce qui suggère que RetroMyelin a été acquise plusieurs fois au cours du processus d'évolution convergente.
L’équipe a également montré que RetroMyelin joue un rôle fonctionnel dans la myélinisation chez les poissons et les amphibiens. Lorsqu’ils ont perturbé expérimentalement la séquence du gène RetroMyelin dans les œufs fécondés de poisson zèbre et de grenouilles, ils ont découvert que les poissons et les têtards en développement produisaient beaucoup moins de myéline que d’habitude.
L'étude achieved en évidence l'importance des régions non codantes du génome pour la physiologie et l'évolution, affirment les chercheurs. « Nos résultats ouvrent une nouvelle voie de recherche pour explorer remark les rétrovirus sont plus généralement impliqués dans la route de l'évolution », explique Ghosh.
