23/08/2013

D’où venons-nous?

Quelle force mystérieuse a-t-elle créé la matière si bien ordonnée qui fait de moi un être humain? La quête de réponses à ces questions a donné naissance aux mythes, mais aujourd’hui nous savons que bien des réponses reposent sur notre génome. Chaque cellule de mon corps possède au moins vingt-cinq mille gènes, codés en un langage chimique sur de géantes molécules filiformes d’ADN.


 

L’ensemble de mes filaments d’ADN constitue mon patrimoine génétique. Si je pouvais me balader le long de ces filaments je rencontrerais, en plus de mes propres gènes, quelque trois millions de gènes viraux mutilés et éparpillés au hasard. Ces fossiles génétiques composent presque un dixième de mon génome. Ils sont les vestiges des luttes acharnées de nos ancêtres biologiques contre des virus envahisseurs, des millions d’années en arrière. Par les remaniements engendrés dans le génome de nos ancêtres, il se peut que ces luttes aient contribué à l’apparition des êtres humains.

Les virus ne sont pas des organismes vivants mais des éléments génétiques mobiles recouverts d’une capsule protectrice de protéines et parfois également d’une membrane grasse. Comme ils n’ont pas de métabolisme propre, les virus doivent envahir des cellules vivantes pour se reproduire. Certains d’entre eux – les rétrovirus – introduisent même subrepticement leurs gènes dans le génome de la cellule hôte. Lorsque cette cellule infectée se divise, elle transmet à ses cellules filles à la fois ses propres gènes et les gènes viraux. Si l’hôte infecté est un organisme pluricellulaire dont la reproduction est sexuée, les virus ne passent à la génération suivante que s’ils ont infecté un ovule ou un spermatozoïde. Dans ce cas, l’organisme transmet les gènes viraux comme s’il s’agissait des siens – ils deviennent des éléments fixes dans son génome.

Les rétrovirus dormant dans les cellules sont de vraies bombes à retardement. Tout rétrovirus peut quitter soudain le génome de son hôte pour reprendre sa liberté, sortir de la cellule infectée puis envahir une autre et s’installer dans le matériel génétique de son nouvel hôte. Les cycles infectieux se succèdent ainsi. Pour quelle raison un rétrovirus dormant se réveille-t-il et entreprend de nouvelles conquêtes? Nous n’en savons pratiquement rien. Par contre, nous avons quelques connaissances sur notre stratégie de défense contre de tels envahisseurs. Tels les cités et les châteaux médiévaux, nous mettons en place différents cercles de protection.

Dans les cercles extérieurs, nous tentons de vaincre les virus grâce à nos défenses immunitaires ou du moins d’éviter qu’ils ne s’accrochent aux cellules. Si ces défenses échouent, nous essayons de bloquer la libération des gènes viraux de leur capsule protectrice ou leur infiltration dans notre matériel génétique. Lorsque les rétrovirus déjouent également ces défenses, il ne nous reste plus qu’à miser patiemment sur la guérilla d’usure : comme les gènes viraux ne restent pas intacts au fil de la sélection naturelle permanente – contrairement aux nôtres –, nous attendons que les ravages des mutations naturelles les aient endommagés de manière irréversible. Pour nos ancêtres comme pour notre espèce, cette tactique a généralement été couronnée de succès : au bout d’environ un million d’années, les gènes envahisseurs deviennent des fossiles génétiques inactifs dérivant d’une génération à l’autre.

Notre génome est donc non seulement source de vie, mais aussi un ossuaire génétique. Grâce aux outils de la biologie moléculaire, nous pouvons explorer cet ossuaire pour y sonder les profondeurs de notre propre passé. Cela nous permet de deviner quelles forces ont modelé le génome de nos ancêtres. La lutte entre les cellules et les rétrovirus fait rage depuis plusieurs centaines de millions d’années. Il n’est donc pas surprenant que tant de fragments de virus se trouvent dans le génome de tous les mammifères. La bataille n’est pas encore gagnée, puisqu’il y a toujours des rétrovirus infectieux dormant dans le génome de la plupart des mammifères – y compris chez notre parent le plus proche, le chimpanzé.

Depuis que l’être humain est une espèce en soi, plus de cent souches différentes de rétrovirus ont réussi à s’infiltrer dans un ovule ou un spermatozoïde pour faire leur nid dans notre génome. Il semble toutefois que les humains soient la première espèce à avoir gagné la lutte contre des rétrovirus hérités: tous les gènes de rétrovirus que nous avons trouvés dans notre génome actuel sont probablement trop mutilés pour pouvoir reformer des virus infectieux. Un seul de ces rétrovirus dormants pourrait constituer une menace infectieuse pour certains humains et provoquer une maladie.

Les fossiles génétiques qui ne sont plus en mesure de former des rétrovirus infectieux ne dorment pas paisiblement pour autant. Même mutilés à en être méconnaissables, certains d’entre eux se jettent ici et là dans notre matériel génétique de façon totalement arbitraire, laissant des traces permanentes. Comme d’autres conséquences tardives d’une guerre, ces traces sont généralement nuisibles. Elles provoquent 0,2 pourcent de toutes les mutations que notre génome subit au cours de notre vie. Il arrive qu’une telle mutation endommage une protéine nécessaire à la coagulation sanguine : la victime devenue hémophile met sa vie en danger à la moindre petite blessure. Cependant, ces mutations ont parfois des conséquences bénéfiques: celles qui sont provoquées par les virus fossiles agités également.

Il y a fort longtemps, un virus fossile sauteur atterrit à côté d’un gène humain qui favorise le développement des cellules œuf : son arrivée inopinée améliora la fertilité de notre espèce et, en conséquence, ses chances de survie. L’étude minutieuse de tels fossiles génétiques montre que le développement soudain des mammifères, il y a cent soixante-dix millions d’années, coïncide avec une vague massive d’invasions de rétrovirus.

Une autre vague similaire, il y a six ou sept millions d’années, précède de peu l’éloignement des êtres humains par rapport aux chimpanzés. Les bouleversements provoqués par ces guerres biologiques ont probablement forcé les cellules de nos ancêtres modifier leur génome de diverses façons, de façon à développer de nouvelles armes contre les envahisseurs. S’agit-il d’une simple coïncidence temporelle ou y a-t-il un lien de cause à effet entre ces vagues d’infection et les bonds soudains de l’évolution? Se pourrait-il que cette guerre soit le père de toute chose? A-t-elle accéléré le développement de notre espèce – ou est-elle même à l’origine de son apparition? Se peut-il que ces virus mutilés accomplissent dans notre corps des tâches que nous ignorons encore aujourd’hui ? Ces débris de virus dans notre génome sont-ils uniquement les restes d’envahisseurs dominés ou participent-ils à définir l’être humain ?

> Pour en savoir plus

Extrait du titre  Au-delà des gènes

de Gottfried Schatz

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