Les scientifiques ont découvert une enzyme appelée PUCH, essentielle pour arrêter la propagation des séquences d’ADN parasitaire dans notre génome. Cette découverte pourrait fournir un aperçu de la manière dont notre corps reconnaît et combat les menaces internes, telles que les parasites génomiques, et les menaces externes, telles que les virus et les bactéries.
L'équipe du professeur René Ketting de l'Institut de biologie moléculaire (IMB) de Mayence, en Allemagne, et l'équipe du Dr Sebastian Falk du laboratoire Max Perutz de Vienne, en Autriche, ont découvert une nouvelle enzyme PUCH qui empêche la propagation de l'ADN parasitaire dans notre génome. Cette avancée pourrait permettre de mieux comprendre comment nos systèmes reconnaissent et combattent les agents pathogènes, contribuant ainsi à combattre les infections.
Nos cellules sont constamment attaquées par des millions d’envahisseurs étrangers, tels que des virus et des bactéries. Pour nous empêcher de tomber malade, notre corps dispose d’un système immunitaire, c’est-à-dire un groupe entier de cellules dédiées à la détection et à la destruction de ces envahisseurs. Cependant, nos cellules sont confrontées à des menaces non seulement de la part d’ennemis extérieurs, mais aussi de l’intérieur.
Étonnamment, 45 % de notre génome est constitué de milliers de parasites génomiques, des séquences d’ADN répétitives appelées éléments transposables (ET). Les ET sont présents dans tous les organismes mais n’ont pas de fonction spécifique. Cependant, ils peuvent être dangereux. Les TE sont également appelés « gènes sauteurs » car ils peuvent se copier et se coller dans de nouveaux emplacements de notre ADN.
Il s’agit d’un problème majeur car cela peut entraîner des mutations qui empêchent nos cellules de fonctionner correctement ou deviennent cancéreuses. Ainsi, alors que les ET cherchent à se reproduire, près de la moitié de notre génome est constamment engagée dans une guérilla avec l’autre moitié, tandis que nos cellules tentent de les empêcher de se propager.
Comment nos cellules combattent-elles ces ennemis internes ? Heureusement, nos cellules ont développé un système de défense génomique composé de protéines spécialisées qui traquent les ET et les empêchent de se répliquer. Dans un nouvel article publié dans Nature, René Ketting et Sebastian Falk et leur équipe de recherche rapportent leur découverte du PUCH, un type d'enzyme entièrement nouveau et jusqu'alors inconnu, essentiel à ce système de défense du génome. Ils ont découvert que PUCH joue un rôle crucial dans la production de petites molécules appelées piARN, qui détectent les TE lorsqu'ils tentent de « sauter ». Ils activent ensuite le système de défense du génome, bloquant les ET avant qu’ils ne puissent adhérer à de nouveaux emplacements dans notre ADN.
Les chercheurs ont découvert le PUCH dans les cellules du ver Caenorhabditis elegans, un simple invertébré couramment utilisé dans la recherche biologique. Cependant, ces découvertes pourraient également éclairer le fonctionnement de notre propre système immunitaire. PUCH est caractérisé par une structure moléculaire unique appelée pli de Schlafen.
Les enzymes dotées du pli de Schlafen se trouvent également chez la souris et l'homme, et elles semblent jouer un rôle dans l'immunité innée, la première ligne de défense de l'organisme contre les virus et les bactéries. Par exemple, certaines protéines Schlafen interfèrent avec la réplication virale humaine. D’un autre côté, certains virus, comme le virus de la variole du singe, peuvent également utiliser les protéines Schlafen pour attaquer les systèmes de défense des cellules. René Ketting soupçonne que la protéine Schlafen pourrait jouer un rôle plus large et conservé dans l'immunité chez de nombreuses espèces, y compris l'homme.
"Les protéines Schlafen pourraient représenter un lien moléculaire jusqu'alors inconnu entre les réponses immunitaires des mammifères et les mécanismes hautement conservés basés sur l'ARN qui contrôlent les TE", a déclaré Ketting, également professeur de biologie à l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU). Si tel est le cas, les protéines Schlafen pourraient représenter un mécanisme de défense commun, à la fois contre les ennemis externes tels que les virus et les bactéries, et contre les ennemis internes tels que les ET.
Sebastian Falk a ajouté : "Il est concevable que la protéine Schlafen ait été transformée en une enzyme qui protège les cellules des séquences d'ADN infectieuses telles que les TE. Cette découverte pourrait profondément affecter notre compréhension de la biologie de l'immunité innée."