Leurs résultats suggèrent qu’un étonnant 30 pour cent de toutes les adaptations de protéines depuis la divergence des humains avec les chimpanzés ont été dirigées par des virus.

« Lorsque vous avez une pandémie ou une épidémie à un moment donné dans l’évolution, la population qui est ciblée par le virus soit s’adapte, soit s’éteint. Nous le savions, mais ce qui nous a vraiment surpris, c’est la force et la clarté du modèle que nous avons trouvé », a déclaré David Enard, Ph.D., un chercheur postdoctoral à l’Université de Stanford et le premier auteur de l’étude. « C’est la première fois que l’on montre que les virus ont un impact aussi fort sur l’adaptation. »

L’étude a récemment été publiée dans la revue eLife et sera présentée à la conférence Allied Genetics, une réunion organisée par la Genetics Society of America, le 14 juillet.

Les protéines remplissent un vaste éventail de fonctions qui font fonctionner nos cellules. En révélant comment de petits ajustements dans la forme et la composition des protéines ont aidé les humains et d’autres mammifères à répondre aux virus, l’étude pourrait aider les chercheurs à trouver de nouvelles pistes thérapeutiques contre les menaces virales actuelles.

« Nous apprenons quelles parties de la cellule ont été utilisées pour combattre les virus dans le passé, vraisemblablement sans effets néfastes sur l’organisme », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Dmitri Petrov, Ph.D., professeur de biologie Michelle et Kevin Douglas et président associé du département de biologie à Stanford. « Cela devrait nous donner un aperçu des points de pression et nous aider à trouver des protéines à étudier pour de nouvelles thérapies. »

Les recherches précédentes sur les interactions entre les virus et les protéines se sont concentrées presque exclusivement sur les protéines individuelles qui sont directement impliquées dans la réponse immunitaire — l’endroit le plus logique où l’on s’attendrait à trouver des adaptations pilotées par les virus. Il s’agit de la première étude à jeter un regard global sur tous les types de protéines.

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« La grande avancée ici est que ce ne sont pas seulement les protéines immunitaires très spécialisées qui s’adaptent contre les virus », a déclaré Enard. « A peu près tout type de protéine qui entre en contact avec les virus peut participer à l’adaptation contre les virus. Il s’avère qu’il y a au moins autant d’adaptation en dehors de la réponse immunitaire qu’en son sein. »

La première étape de l’équipe a été d’identifier toutes les protéines connues pour interagir physiquement avec les virus. Après avoir minutieusement examiné des dizaines de milliers de résumés scientifiques, Enard a réduit la liste à environ 1 300 protéines d’intérêt. L’étape suivante a consisté à construire des algorithmes de big data pour parcourir les bases de données génomiques et comparer l’évolution des protéines interagissant avec les virus à celle d’autres protéines.

Les résultats ont révélé que des adaptations ont eu lieu trois fois plus fréquemment dans les protéines interagissant avec les virus que dans les autres protéines.

« Nous sommes tous intéressés par la façon dont nous et d’autres organismes avons évolué, et par les pressions qui ont fait de nous ce que nous sommes », a déclaré Petrov. « La découverte que cette bataille constante avec les virus nous a façonnés dans tous les aspects — pas seulement les quelques protéines qui combattent les infections, mais tout — est profonde. Tous les organismes vivent avec des virus depuis des milliards d’années ; ce travail montre que ces interactions ont affecté chaque partie de la cellule. »

Les virus détournent presque toutes les fonctions des cellules d’un organisme hôte afin de se répliquer et de se propager, il est donc logique qu’ils entraînent l’évolution de la machinerie cellulaire dans une plus grande mesure que d’autres pressions évolutives telles que la prédation ou les conditions environnementales. L’étude éclaire certains mystères biologiques de longue date, notamment la raison pour laquelle des espèces étroitement apparentées ont développé des mécanismes différents pour accomplir des fonctions cellulaires identiques, comme la réplication de l’ADN ou la production de membranes. Auparavant, les chercheurs ne savaient pas quelle force évolutive avait pu provoquer de tels changements. « Cet article est le premier à présenter des données suffisamment larges et propres pour expliquer un grand nombre de ces énigmes d’un seul coup », a déclaré Petrov.

L’équipe utilise maintenant les résultats pour creuser plus profondément dans les épidémies virales passées, en espérant trouver des idées pour aider à combattre la maladie aujourd’hui. Par exemple, des virus semblables au VIH ont balayé les populations de nos ancêtres ainsi que d’autres espèces animales à de multiples moments de l’histoire de l’évolution. L’examen des effets de ces virus sur des populations spécifiques pourrait permettre de mieux comprendre notre guerre constante avec les virus – et comment nous pourrions gagner la prochaine grande bataille.

Cette étude sera présentée le jeudi 14 juillet de 11h15 à 11h30.m. lors de la session Natural Selection and Adaptation, Crystal Ballroom J1 dans le cadre de The Allied Genetics Conference, Orlando World Center Marriott, Orlando, Florida.

Ces travaux sont financés par les subventions NIH R01GM089926 et R01GM097415.

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