D’étranges morceaux d’ADN trouvés dans les génomes de tous les règnes de la vie ont été ignorés dans le passé car ils ne semblent jouer aucun rôle dans la compétition pour la survie. C’est du moins ce que pensaient les chercheurs.

Ces morceaux d’ADN sont désormais connus sous le nom d’« éléments génétiques égoïstes » car, d’après les scientifiques, ils n’existent que pour se reproduire et se multiplier sans apporter aucun bénéfice à leurs organismes hôtes. Ils étaient considérés comme des auto-stoppeurs génétiques, transmis sans conséquence d’une génération à l’autre.

Des recherches menées par des scientifiques de l’Université de Californie à San Diego ont fourni de nouvelles preuves selon lesquelles ces éléments d’ADN ne sont peut-être pas si égoïstes après tout. Au lieu de cela, ils semblent désormais avoir un impact significatif sur la dynamique entre organismes concurrents.

Des chercheurs de l’École des sciences biologiques ont publié dans la revue Science des éléments génétiques égoïstes présents dans les bactériophages (phages), des virus considérés comme les organismes les plus répandus sur Terre. À leur grande surprise, les chercheurs ont découvert que des éléments génétiques égoïstes appelés « introns mobiles » confèrent à leurs hôtes viraux un net avantage dans la compétition avec d’autres virus : les phages ont utilisé les introns mobiles comme une arme pour augmenter la capacité des virus phagiques concurrents à se reproduire.

C’est la première fois qu’un élément génétique égoïste confère un avantage compétitif à l’organisme hôte qu’il a envahi. Comprendre que les éléments génétiques égoïstes ne sont pas toujours purement « égoïstes » a des implications considérables pour une meilleure compréhension de l’évolution des génomes dans tous les domaines de la vie.


Erica Birkholz, co-premier auteur de l’étude, chercheuse postdoctorale au Département de biologie moléculaire de l’Université de Californie à San Diego

Il y a des décennies, les biologistes ont noté l’existence d’éléments génétiques égoïstes, mais n’ont pas pu caractériser le rôle qu’ils jouent pour aider l’organisme hôte à survivre et à se reproduire. Dans la nouvelle étude, axée sur l’étude des phages « jumbo », les chercheurs ont analysé la dynamique lorsque deux phages co-infectent une seule cellule bactérienne et se font concurrence.

Ils ont examiné de près l’endonucléase, une enzyme qui sert d’outil de coupe de l’ADN. Les études ont montré que l’endonucléase issue de l’intron mobile d’un phage intervient dans le génome du phage concurrent. L’endonucléase est donc désormais considérée comme une arme de combat car il a été démontré qu’elle coupe un gène essentiel dans le génome du phage concurrent. Cela sabote la capacité du concurrent à assembler et reproduire adéquatement sa propre progéniture.

“Cette endonucléase intronisée militarisée confère au phage qui la porte un avantage concurrentiel”, a déclaré Birkholz.

Les chercheurs affirment que cette découverte est particulièrement importante dans la course aux armements évolutive entre virus en raison de la compétition constante dans les co-infections.

“Nous avons pu décrire clairement le mécanisme qui procure un avantage et comment cela se produit au niveau moléculaire”, a déclaré Chase Morgan, étudiant diplômé en sciences biologiques et co-premier auteur de l’article. “Cette incompatibilité entre des éléments génétiques égoïstes devient une guerre moléculaire.”

Les résultats de l’étude sont importants car les virus phages s’avèrent être des outils thérapeutiques dans la lutte contre les bactéries résistantes aux antibiotiques. Alors que les médecins utilisent des « cocktails de phages » pour lutter contre les infections dans le cadre de cette crise croissante, les nouvelles informations entreront probablement en jeu lorsque plusieurs phages seront utilisés. Savoir que certains phages utilisent des éléments génétiques égoïstes comme armes contre d’autres phages pourrait aider les chercheurs à comprendre pourquoi certaines combinaisons de phages pourraient ne pas atteindre leur plein potentiel thérapeutique.

“Les phages de cette étude pourraient être utilisés pour traiter des patients atteints d’infections bactériennes associées à la mucoviscidose”, a déclaré Joe Pogliano, professeur de sciences biologiques. “Si nous comprenons comment ils se font concurrence, nous pourrons créer de meilleurs cocktails pour la phagothérapie.”

Les auteurs de l’article sont : Erica Birkholz, Chase Morgan, Thomas Laughlin, Rebecca Lau, Amy Prichard, Sahana Rangarajan, Gabrielle Meza, Jina Lee, Emily Armbruster, Sergey Suslov, Kit Pogliano, Justin Meyer, Elizabeth Villa, Kevin Corbett et Joe. Pogliano.

La recherche décrite dans l’étude scientifique a été financée par une subvention de l’Emerging Pathogens Initiative du Howard Hughes Medical Institute, des National Institutes of Health (R01-GM129245 et R35 GM144121) et de la National Science Foundation (subvention IRM NSF DBI 1920374) .

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Référence du magazine :

Birkholz, EA, et coll. (2024) Une endonucléase intronique facilite la compétition d’interférence entre virus co-infectants. Science. est ce que je.org/10.1126/science.adl1356.



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