Les scientifiques ont montré que dans une naissance sur 4 000, une partie du code génétique de nos mitochondries - les "batteries" qui alimentent nos cellules - s'insère dans notre ADN, révélant un nouvel aperçu surprenant de la façon dont les humains évoluent.

Dans une étude publiée aujourd'hui dans Nature , des chercheurs de l'Université de Cambridge et de l'Université Queen Mary de Londres montrent que l'ADN mitochondrial apparaît également dans certains ADN cancéreux, suggérant qu'il agit comme un sparadrap pour essayer de réparer les dommages causés à notre code génétique.

Les mitochondries sont de minuscules "organites" qui se trouvent dans nos cellules, où elles agissent comme des batteries, fournissant de l'énergie sous la forme de la molécule ATP pour alimenter les cellules. Chaque mitochondrie possède son propre ADN, l'ADN mitochondrial, qui est distinct du reste du génome humain, qui est composé d'ADN nucléaire.

L'ADN mitochondrial est transmis par la lignée maternelle, c'est-à-dire que nous l'héritons de nos mères, pas de nos pères. Cependant, une étude publiée dans PNAS en 2018, des chercheurs du centre médical de l'hôpital pour enfants de Cincinnati aux États-Unis ont rapporté des preuves suggérant que de l'ADN mitochondrial avait été transmis par la lignée paternelle.

Pour enquêter sur ces affirmations, l'équipe de Cambridge a examiné l'ADN de plus de 11 000 familles recrutées dans le projet 100 000 génomes de Genomics England, à la recherche de modèles qui ressemblaient à un héritage paternel. L'équipe de Cambridge a découvert des «inserts» d'ADN mitochondrial dans l'ADN nucléaire de certains enfants qui n'étaient pas présents dans celui de leurs parents. Cela signifiait que l'équipe américaine était probablement parvenue à de mauvaises conclusions :ce qu'elle avait observé n'était pas de l'ADN mitochondrial hérité paternellement, mais plutôt ces inserts.

Maintenant, en étendant ce travail à plus de 66 000 personnes, l'équipe a montré que les nouveaux inserts arrivent en fait tout le temps, montrant une nouvelle façon dont notre génome évolue.

Le professeur Patrick Chinnery, de l'unité de biologie mitochondriale du Conseil de la recherche médicale et du département des neurosciences cliniques de l'Université de Cambridge, a expliqué :« Il y a des milliards d'années, une cellule animale primitive a absorbé une bactérie qui est devenue ce que nous appelons maintenant les mitochondries. Celles-ci fournissent de l'énergie à la cellule pour lui permettre de fonctionner normalement, tout en éliminant l'oxygène, qui est toxique à des niveaux élevés. Au fil du temps, des morceaux de ces mitochondries primitives sont passés dans le noyau cellulaire, permettant à leurs génomes de se parler.

"On pensait que tout cela s'était produit il y a très longtemps, surtout avant même que nous nous soyons formés en tant qu'espèce, mais ce que nous avons découvert, c'est que ce n'est pas vrai. Nous pouvons voir cela se produire en ce moment, avec des morceaux de notre génétique mitochondriale. transfert de code dans le génome nucléaire de manière mesurable."

L'équipe estime que l'ADN mitochondrial est transféré à l'ADN nucléaire dans environ une naissance sur 4 000. Si cette personne a ses propres enfants, elle transmettra ces encarts. L'équipe a constaté que la plupart d'entre nous portaient cinq des nouveaux encarts et qu'un sur sept d'entre nous (14 %) en avait des très récents. Une fois en place, les inserts peuvent parfois entraîner des maladies très rares, notamment une forme génétique rare de cancer.

On ne sait pas exactement comment l'ADN mitochondrial s'insère, que ce soit directement ou via un intermédiaire, tel que l'ARN, mais le professeur Chinnery dit que cela se produira probablement dans les ovules de la mère.

Lorsque l'équipe a examiné des séquences prélevées sur 12 500 échantillons de tumeurs, elle a découvert que l'ADN mitochondrial était encore plus fréquent dans l'ADN tumoral, survenant dans environ un cancer sur 1 000, et dans certains cas, les inserts d'ADN mitochondrial cause le cancer.

"Notre code génétique nucléaire se brise et se répare tout le temps", a déclaré le professeur Chinnery. "L'ADN mitochondrial semble agir presque comme un pansement, un pansement adhésif pour aider le code génétique nucléaire à se réparer. Et parfois cela fonctionne, mais en de rares occasions, cela peut aggraver les choses ou même déclencher le développement de tumeurs."

Plus de la moitié (58 %) des insertions se trouvaient dans des régions du génome qui codent pour des protéines. Dans la majorité des cas, le corps reconnaît l'ADN mitochondrial envahissant et le réduit au silence dans un processus connu sous le nom de méthylation, par lequel une molécule se fixe à l'insert et l'éteint. Un processus similaire se produit lorsque des virus parviennent à s'insérer dans notre ADN. Cependant, cette méthode de silençage n'est pas parfaite, car certains des inserts d'ADN mitochondrial sont ensuite copiés et se déplacent autour du noyau lui-même.

L'équipe a cherché des preuves que l'inverse pourrait se produire - que l'ADN mitochondrial absorbe des parties de notre ADN nucléaire - mais n'en a trouvé aucune. Il y a probablement plusieurs raisons pour lesquelles cela devrait être le cas.

Premièrement, les cellules n'ont que deux copies d'ADN nucléaire, mais des milliers de copies d'ADN mitochondrial, donc les chances que l'ADN mitochondrial soit brisé et passe dans le noyau sont beaucoup plus grandes que l'inverse.

Deuxièmement, l'ADN dans les mitochondries est emballé à l'intérieur de deux membranes et il n'y a pas de trous dans la membrane, il serait donc difficile pour l'ADN nucléaire d'entrer. En revanche, si l'ADN mitochondrial parvient à sortir, des trous dans la membrane entourant l'ADN nucléaire lui permettrait de passer avec une relative facilité.

Le professeur Sir Mark Caulfield, vice-principal pour la santé à l'Université Queen Mary de Londres, a déclaré :« Je suis tellement ravi que le projet 100 000 génomes ait débloqué l'interaction dynamique entre l'ADN mitochondrial et notre génome dans le noyau de la cellule. Cela définit un nouveau rôle dans Réparation de l'ADN, mais aussi qui pourrait occasionnellement déclencher une maladie rare, voire une malignité." + Explorer plus loin

Une étude chez la souris montre le potentiel de l'édition de gènes pour lutter contre les troubles mitochondriaux