Les chercheurs croyaient que cela n’arrivait plus depuis bien avant que les humains aient divergé de leurs cousins primates, et pourtant une étude vient de prouver le contraire. L’ADN de nos mitochondries, ces petites batteries cellulaires, est capable de s’intégrer dans notre ADN "principal", celui contenu dans le noyau. Jouant un rôle de pansement lorsque ce dernier est abimé, l’ADN mitochondrial peut cependant aussi causer des cancers.
"Une naissance sur 4.000, c’est beaucoup", commente auprès de Sciences et Avenir Patrick Chinnery, qui a dirigé ces travaux publiés dans la revue Nature. C’est pourtant bien la fréquence à laquelle de l’ADN mitochondrial (ADNmt) s’introduit dans le noyau d’une de nos gamètes, puis dans l’ADN qu’il contient. Un ADN modifié, qui sera alors transmis à la descendance.
Pour comprendre, il faut se rappeler que chacune de nos cellules contient un noyau, dont la membrane est poreuse et qui contient notre longue et essentielle molécule d’ADN. Autour, se trouvent plusieurs centaines de mitochondries, sources d’énergie de la cellule, chacune protégée par sa propre membrane. Chacune de ces mitochondries contient de l’ADNmt, une molécule d’ADN uniquement héritée de sa mère. Pourtant, en 2018, des travaux publiés dans PNAS découvrent de l’ADNmt hérité de la lignée paternelle. Comment-est-ce possible ?
Les NUMTs, ces insertions d’ADN mitochondrial dans l’ADN nucléaire
C’est pour éclaircir ce mystère que l’équipe s’est penchée sur les génomes de plus de 66.000 Britanniques, dont plus de 12.000 atteints de cancer, afin d’y dénicher des fragments d’ADNmt. Ces inserts, appelés NUMTs (des "segments nucléaires mitochondriaux"), étaient jusque-là "considérés comme d'anciens vestiges" d’insertions passées, "souvent partagés entre des espèces apparentées", expliquent les chercheurs. Ces NUMTs devaient donc dater d’avant que nos ancêtres humains ne divergent des singes, et potentiellement d’encore avant, depuis que les mitochondries sont apparues dans ce qui deviendra nos cellules (ainsi que celles des animaux et des plantes), il y a 1,45 milliard d’années. Mais si c’était le cas, tous les humains devraient posséder les mêmes NUMTs. Ce n’est pas ce que les scientifiques ont trouvé.
Plus de 90% des insertions sont récentes
Sur 1.637 NUMTs trouvés dans ces ADN, "plus de 90 % (…) se sont insérés dans le génome nucléaire après la divergence entre l'Homme et les autres primates", rapportent les chercheurs dans la publication.
Les chercheurs croyaient que cela n’arrivait plus depuis bien avant que les humains aient divergé de leurs cousins primates, et pourtant une étude vient de prouver le contraire. L’ADN de nos mitochondries, ces petites batteries cellulaires, est capable de s’intégrer dans notre ADN "principal", celui contenu dans le noyau. Jouant un rôle de pansement lorsque ce dernier est abimé, l’ADN mitochondrial peut cependant aussi causer des cancers.
"Une naissance sur 4.000, c’est beaucoup", commente auprès de Sciences et Avenir Patrick Chinnery, qui a dirigé ces travaux publiés dans la revue Nature. C’est pourtant bien la fréquence à laquelle de l’ADN mitochondrial (ADNmt) s’introduit dans le noyau d’une de nos gamètes, puis dans l’ADN qu’il contient. Un ADN modifié, qui sera alors transmis à la descendance.
Pour comprendre, il faut se rappeler que chacune de nos cellules contient un noyau, dont la membrane est poreuse et qui contient notre longue et essentielle molécule d’ADN. Autour, se trouvent plusieurs centaines de mitochondries, sources d’énergie de la cellule, chacune protégée par sa propre membrane. Chacune de ces mitochondries contient de l’ADNmt, une molécule d’ADN uniquement héritée de sa mère. Pourtant, en 2018, des travaux publiés dans PNAS découvrent de l’ADNmt hérité de la lignée paternelle. Comment-est-ce possible ?
Les NUMTs, ces insertions d’ADN mitochondrial dans l’ADN nucléaire
C’est pour éclaircir ce mystère que l’équipe s’est penchée sur les génomes de plus de 66.000 Britanniques, dont plus de 12.000 atteints de cancer, afin d’y dénicher des fragments d’ADNmt. Ces inserts, appelés NUMTs (des "segments nucléaires mitochondriaux"), étaient jusque-là "considérés comme d'anciens vestiges" d’insertions passées, "souvent partagés entre des espèces apparentées", expliquent les chercheurs. Ces NUMTs devaient donc dater d’avant que nos ancêtres humains ne divergent des singes, et potentiellement d’encore avant, depuis que les mitochondries sont apparues dans ce qui deviendra nos cellules (ainsi que celles des animaux et des plantes), il y a 1,45 milliard d’années. Mais si c’était le cas, tous les humains devraient posséder les mêmes NUMTs. Ce n’est pas ce que les scientifiques ont trouvé.
Plus de 90% des insertions sont récentes
Sur 1.637 NUMTs trouvés dans ces ADN, "plus de 90 % (…) se sont insérés dans le génome nucléaire après la divergence entre l'Homme et les autres primates", rapportent les chercheurs dans la publication. Au final, seuls 750 NUMTs étaient anciens et donc partagés par tous les humains et même pour certains avec les singes, explique Patrick Chinnery. Si l’on considère la population humaine, les chercheurs calculent que plus de 99 % des individus possèdent au moins un des NUMTs identifiés. 1 individu sur 8 possède même un NUMT "ultra-rare" présent chez moins de 0,1% de la population. "Ce que nous avons montré, c'est que ces insertions se produisent tout le temps. Il y en a donc beaucoup d'autres qui n'étaient pas connus auparavant, ce qui nous rend tous différents", analyse Patrick Chinnery. "Tout le temps", c’est une naissance sur 4.000 dans laquelle de l’ADN mitochondrial s’insère dans l’ADN nucléaire du gamète. Ces découvertes expliquent aisément les résultats de l’étude de 2018 : l’ADN mitochondrial que les chercheurs pensaient transmis par la lignée paternelle était en fait ces inserts.
Des sparadraps génétiques
Pour les scientifiques, ces insertions ne sont pas le seul fruit du hasard, elles ont une fonction. “En examinant la séquence d'ADN qui entoure les NUMTs, on peut voir qu'elles ne sont pas insérées au hasard dans le génome”, explique Patrick Chinnery. Elles sont en effet proches de séquences d’ADN connues pour être souvent recombinées et donc modifiées pendant la formation des gamètes (la méiose). La proximité de ces zones instables suggère que les NUMTs auraient un rôle de réparation temporaire, le temps que la méiose s’achève en supprimant dans la plupart des cas les NUMTs devenus inutiles. "Les NUMT peuvent agir comme des solutions temporaires semblables à un sparadrap, réparant les brins d'ADN jusqu'à ce qu'ils soient éliminés pendant la méiose”, expliquent les chercheurs.
De rares cas de cancer
Mais ce n’est pas sans son lot d’inconvénients. "Les nouvelles incursions de l'ADNmt dans le noyau ont des implications importantes, car elles peuvent potentiellement perturber les gènes codant pour les protéines, provoquant des maladies", expliquent les scientifiques dans la publication. Dans les ADN cancéreux analysés, un nouveau NUMT était retrouvé tous les 1.000 cancers. Des cancers qui, sur les plus de 12.000 cancers connus, restent heureusement "rares", commente Patrick Chinnery.