Des chercheurs de l’Institut Max Planck d’immunobiologie et d’épigénétique de Fribourg, en Allemagne, ont découvert comment certains gènes récupérés du système immunitaire ont évolué pour jouer un nouveau rôle dans l’odorat des mammifères. Leurs découvertes, publiées dans la revue « Molecular Biology and Evolution », donnent un aperçu de l'évolution des fonctions des gènes et des interactions complexes entre différents systèmes biologiques.

Les chercheurs se sont concentrés sur la famille de gènes Vmn2r, qui codent pour des protéines fonctionnant comme des récepteurs olfactifs chez les mammifères. Ces récepteurs détectent les molécules odorantes dans le nez et transmettent des signaux au cerveau, permettant de percevoir différentes odeurs. Il est intéressant de noter que les gènes Vmn2r partagent une similitude remarquable avec un groupe de gènes de récepteurs immunitaires appelés gènes Vmn1r.

Grâce à une analyse évolutive et à des études fonctionnelles, les chercheurs ont démontré que les gènes Vmn2r ont évolué à partir d'un gène ancestral du récepteur immunitaire Vmn1r. Cet événement de duplication génétique s'est produit il y a environ 150 millions d'années, coïncidant avec la divergence des mammifères par rapport aux autres vertébrés.

Le gène Vmn2r dupliqué a subi plusieurs modifications dans sa séquence génétique au fil du temps, acquérant des mutations qui ont spécifiquement amélioré sa capacité à se lier aux molécules odorantes. Ces mutations ont conduit à l’évolution de répertoires de récepteurs olfactifs distincts chez différentes espèces de mammifères, leur permettant de détecter et de discriminer une large gamme de parfums.

Les chercheurs ont en outre montré que les gènes Vmn2r étaient exprimés de manière sélective dans les neurones sensoriels olfactifs du nez, tandis que leurs homologues ancestraux Vmn1r restaient exprimés dans les cellules immunitaires. Ce changement fonctionnel était probablement dû à des changements dans la régulation des gènes qui limitaient l'expression de Vmn2r au système olfactif.

La cooptation des gènes Vmn2r du système immunitaire met en évidence la remarquable plasticité de la fonction des gènes au cours de l'évolution. Les gènes qui ont initialement évolué dans un seul but peuvent être réutilisés pour remplir des fonctions entièrement nouvelles dans des contextes différents. Ce processus évolutif est à la base de la complexité et de la diversité des systèmes biologiques, permettant aux organismes de s'adapter à des environnements changeants et de développer de nouvelles capacités sensorielles.