Un virus ancien a éteint un gène cérébral chez les chimpanzés, selon une étude
Un virus qui a infecté les chimpanzés il y a environ 4 millions d'années a laissé derrière lui un fragment d'ADN qui désactive un gène actif dans le cerveau humain en développement, rapportent des chercheurs de l'université de Lund, en Suède, dans Science Advances. Cette découverte désigne une façon concrète dont une infection virale a pu orienter les cerveaux des chimpanzés et des humains vers des trajectoires de développement différentes.
Les humains et les chimpanzés se sont séparés d'un ancêtre commun il y a environ 5 à 6 millions d'années, et seulement 1,2 pour cent environ de notre ADN diffère. Pourtant, le cerveau humain est environ trois fois plus gros, et les scientifiques se demandent depuis longtemps comment un ensemble de gènes codant des protéines aussi semblable produit des cerveaux si différents.
Un virus présent chez les grands singes, mais pas chez l'humain
« Nous savions que des virus anciens peuvent laisser de l'ADN dans le génome, et que ces vestiges peuvent affecter les gènes voisins », a déclaré l'autrice principale, Patricia Gerdes, neurogénéticienne moléculaire à l'université de Lund. L'équipe s'est concentrée sur PTERV1, abréviation de Pan troglodytes endogenous retrovirus-1. Ce rétrovirus est présent chez les chimpanzés et d'autres grands singes africains, mais pas chez l'humain.
On ignore pourquoi les humains n'ont jamais porté PTERV1 alors que tant de singes apparentés l'ont fait. Selon une théorie, une protéine antivirale appelée TRIM5α aurait protégé nos ancêtres. Selon une autre, les ancêtres des chimpanzés et des humains vivaient dans des lieux différents lorsque l'infection s'est propagée. La nouvelle étude ne cherche pas à trancher cette question.
Le gène devenu silencieux
Le virus a inséré dans le génome du chimpanzé des séquences d'ADN qui restent actives aujourd'hui. L'une d'elles se trouve à LINC00662, un segment d'ADN copié en une molécule qui fournit les instructions pour fabriquer une protéine particulière. Les deux espèces le possèdent. Les chercheurs ont constaté que chez l'humain il est actif pendant le développement précoce du cerveau, et leurs expériences suggèrent qu'il aide les cellules cérébrales à mûrir et à développer des prolongements.
Chez les chimpanzés, l'insertion virale désactive LINC00662.
Ce qu'ont montré les expériences sur les organoïdes
Pour tester le rôle du gène, l'équipe a utilisé des organoïdes cérébraux humains, de minuscules amas de cellules cultivés en laboratoire comme modèle du cerveau en développement. Lorsque LINC00662 était désactivé, les neurones et leurs prolongements, les dendrites et les axones qui transportent les signaux entre les cellules, ne mûrissaient pas et ne se développaient pas aussi abondamment qu'avec le gène intact.
Les chercheurs ont aussi travaillé dans l'autre sens. Dans des cellules souches de chimpanzé, le retrait de l'insertion virale a rétabli l'activité de LINC00662, ce qui montre que l'insertion contribue à faire taire le gène.
Ce que le résultat ne démontre pas
Gerdes s'est montrée prudente quant aux limites. « Nous ne connaissons pas encore tous les rôles de LINC00662 dans le corps humain, ni ce que la perte de son activité signifie pour les chimpanzés dans leur ensemble », a-t-elle dit. Si les humains avaient porté la même insertion, le gène aurait probablement été désactivé et le développement des cellules cérébrales modifié, a-t-elle expliqué, « mais nous ne pouvons pas prédire que cela aurait produit une forme de cerveau, une capacité ou un comportement particuliers », car l'effet pourrait dépendre de l'ADN environnant et d'autres gènes.
De même, restaurer le gène dans des cellules de chimpanzé ne montre pas que le développement du cerveau serait transformé. « Les différences cérébrales résultent de nombreuses influences génétiques et développementales », a déclaré Gerdes, et retirer l'insertion d'un cerveau adulte n'annulerait pas le développement antérieur du cerveau.
L'étude s'ajoute aux preuves que des insertions rétrovirales ont contribué aux différences entre les humains et les chimpanzés. Pour d'autres articles sur la recherche, consultez notre rubrique science.