Naissance, expansion, et mort autoprogrammée de rétrovirus endogènes chez les bovins
Lijing Tang et ses collègues (Unité de Génomique Animale) publient un article dans Nature Communications en mettant au point une méthode moléculaire permettant de quantifier le taux de transposition des séquences d’ADN dans le sperme bovin. Grâce à cette méthode, ils ont également pu préciser le cycle des rétrovirus endogènes.
Les génomes de mammifères sont composés pour moitié d’éléments répétés (‘junk DNA’), dont la majorité sont des éléments transposables, c’est à dire capables de se déplacer dans le génome. Les rétrovirus endogènes (ERV) en font partie, ils représentent de l’ordre de 10% du génome. Ces rétrovirus endogènes ont un cycle de vie fait d’étapes successives : un rétrovirus exogène infecte un animal, et, dans de rares occasions, il s’intégrera dans le génome de la lignée germinale, c’est l’endogénisation (naissance). A partir de là, cet ERV va se transmettre verticalement aux descendants, comme une part intégrante du génome de son hôte. Arrive alors la phase dite d’expansion, où le jeune ERV, qui a conservé intacte la machinerie du rétrovirus exogène, va pourvoir, de manière autonome, générer de nouvelles insertions. Peu à peu, l’ERV vieillit, accumule des mutations et est réprimé par l’hôte, jusqu’à ne plus pouvoir se répliquer, c’est la fin du cycle.
Dans l’étude publiée dans Nature Communications, l’équipe de Michel Georges et Carole Charlier a identifié, chez les bovins, suite à l’observation d’une maladie récessive mortelle, une famille d’ERV dans sa phase d’expansion, c’est à dire encore capable de créer de nouvelles insertions par un processus de rétrotransposition et/ou réinfection.
Ils ont alors développé une méthode moléculaire permettant de rigoureusement quantifier le taux de transposition (de novo Transposition Rate, dnTR) dans le sperme. Sur base de l’analyse du sperme de 430 taureaux, il s’est avéré que ce dnTR peut varier de plus de 10 fois d’un individu à l’autre, avec en moyenne une nouvelle insertion tous les 150 spermatozoïdes. Utilisant cette mesure du dnTR comme phénotype moléculaire quantitatif, une étude d’association génome-entier a été réalisée. Les chercheurs ont mis en évidence huit régions chromosomiques qui influencent le dnTR. La dissection fine de ces loci a révélé que, pour quatre d’entre eux, la présence d’un ERV polymorphe (non fixé dans la population) était directement responsable d’une augmentation du dnTR.
En analysant la séquence complète des 300 éléments polymorphes qui composent le catalogue d’ERV de la population bovine étudiée, ils ont trouvé deux catégories distinctes: une catégorie d’ERV dite compétente (C, 15%) dont la machinerie est intacte, et une catégorie dite défective (D, 85%), ayant perdu son autonomie de rétrotransposition. Les ERV des quatre loci mis en évidence par l’étude d’association sont tous compétents. En fait, c’est le nombre total d’allèles (copies) ‘C’ d’un individu qui est positivement corrélé avec son dnTR, et cela explique >25% de la variance du dnTR. Étonnamment, en étudiant la séquence de >3000 insertions de novo, on s’est aperçu qu’elles étaient majoritairement de la catégorie ‘D’.
Les chercheurs en ont donc conclu que les ERV de type ‘D’ semblent détourner la machinerie des ERV ‘C’ à leur profit, mais, se faisant, précipitent la mort de la famille toute entière, tel un suicide programmé.
Suite à cette découverte, Lijing Tang, le doctorant qui a mené l’étude, a initié une collaboration avec un groupe suisse (équipe du Dr Etienne Bucher, Agroscope) pour appliquer cette méthode à des éléments transposables encore actifs dans certaines variétés de blé.
Référence
Tang L, Swedlund B, Dupont S, Harland C, Costa Monteiro Moreira G, Durkin K, Artesi M, Mullaart E, Sartelet A, Karim L, Coppieters W, Georges M, Charlier C. Nat Commun. 2024 Mar 9;15(1):2154. doi: 10.1038/s41467-024-46434-1
