Une nouvelle étude révèle qu’une insertion spécifique d’ADN dans le gène TBXT pourrait expliquer pourquoi les humains et les singes n’ont pas de queue, contrairement aux singes. Cette recherche révolutionnaire donne un aperçu des bases génétiques de la perte de queue chez les primates et suggère un compromis évolutif qui pourrait être lié à certaines malformations congénitales chez l’homme.
L’exploration du processus de changement pourrait découvrir de nouvelles fonctions pour des éléments du code génétique.
Une nouvelle étude menée par des chercheurs de la NYU Grossman School of Medicine suggère qu’un changement génétique chez nos anciens ancêtres pourrait expliquer en partie pourquoi les humains n’ont pas de queue, contrairement aux singes.
Récemment publié dans la revue Naturele travail a comparé le ADN des singes sans queue et des humains à celle des singes à queue et a trouvé une insertion d’ADN partagé par les singes et les humains, mais absent chez les singes. Lorsque l’équipe de recherche a conçu une série de souris pour examiner si l’insertion, dans un gène appelé TBXTaffectant leur queue, ils ont découvert divers effets de queue, y compris certaines souris nées sans queue.
« Notre étude commence à expliquer comment l’évolution a supprimé nos queues, une question qui m’intrigue depuis que je suis jeune », explique l’auteur correspondant de l’étude, Bo Xia, Ph.D., étudiant au moment de l’étude dans les laboratoires d’études senior. co-auteurs Jef D. Boeke, Ph.D., et Itai Yanai, Ph.D. à la faculté de médecine NYU Grossman. Xia est maintenant membre junior de la Harvard Society of Fellows et chercheur principal au Broad Institute of MIT et Harvard.
Plus de 100 gènes ont été liés par des travaux antérieurs au développement des queues chez divers vertébrés. espèces, et les auteurs de l’étude ont émis l’hypothèse que la perte de queue était due à des modifications du code ADN (mutations) d’un ou plusieurs d’entre eux. Remarquablement, disent les auteurs de l’étude, la nouvelle étude a révélé que les différences dans les queues ne provenaient pas de mutations TBXT, mais plutôt de l’insertion d’un extrait d’ADN appelé AluY dans le code régulateur du gène chez les ancêtres des singes et des humains.
Profonde surprise
La nouvelle découverte découle du processus par lequel les instructions génétiques sont converties en protéines, les molécules qui constituent les structures et les signaux du corps. L’ADN est « lu » et converti en un matériau connexe dans ARNet finalement en ARN messager mature (ARNm), qui produit des protéines.
Dans une étape clé qui produit l’ARNm, des sections « d’espacement » appelées introns sont découpées du code, mais avant cela guident l’assemblage (épissage) uniquement des sections d’ADN, appelées exons, qui codent les instructions finales. De plus, les génomes des animaux vertébrés ont évolué pour présenter un épissage alternatif, dans lequel un seul gène peut coder pour plus d’une protéine en omettant ou en ajoutant des séquences d’exons. Au-delà de l’épissage, le génome humain est devenu encore plus complexe en évoluant pour inclure « d’innombrables » commutateurs, une partie de la « matière noire » mal comprise qui active les gènes à différents niveaux dans différents types de cellules.
D’autres travaux encore ont montré que la moitié de cette « matière noire » non génétique du génome humain, qui se trouve à la fois entre les gènes et à l’intérieur des introns, est constituée de séquences d’ADN hautement répétées. De plus, la plupart de ces répétitions sont constituées de rétrotransposons, également appelés « gènes sauteurs » ou « éléments mobiles », qui peuvent se déplacer et s’insérer de manière répétée et aléatoire dans le code humain.
On pense que la perte de queue chez les gorilles, les chimpanzés et les humains s’est produite il y a environ 25 millions d’années, lorsque le groupe s’est éloigné des singes de l’Ancien Monde. Crédit : Avec l’aimable autorisation de la Nature (2024)
En rassemblant ces détails, l’étude actuelle « étonnante » a révélé que l’insertion de transposon intéressante, AluYqui affectait la longueur de la queue, s’était produit de manière aléatoire dans un intron au sein du TBXT code. Bien que cela n’ait pas modifié une partie du codage, l’insertion de l’intron, comme l’a montré l’équipe de recherche, a influencé l’épissage alternatif, quelque chose de jamais vu auparavant, pour aboutir à une variété de longueurs de queue. Xia a trouvé un AluY insertion qui est restée au même endroit dans le TBXT gène chez les humains et les singes a entraîné la production de deux formes de TBXT ARN. L’un d’eux, théorisent-ils, a directement contribué à la perte de queue.
« Cette découverte est remarquable car la plupart des introns humains portent des copies d’ADN répétitifs et sauteurs sans aucun effet sur l’expression des gènes, mais cette découverte particulière AluY l’insertion a fait quelque chose d’aussi évident que de déterminer la longueur de la queue », a déclaré Boeke, directeur Sol et Judith Bergstein de l’Institut de génétique systémique à NYU Langone Health.
On pense que la perte de queue dans le groupe de primates comprenant les gorilles, les chimpanzés et les humains s’est produite il y a environ 25 millions d’années, lorsque le groupe s’est éloigné des singes de l’Ancien Monde, ont déclaré les auteurs. À la suite de cette scission évolutive, le groupe de singes qui comprend les humains d’aujourd’hui a développé moins de vertèbres caudales, donnant naissance au coccyx, ou coccyx. Bien que la raison de la perte de queue soit incertaine, certains experts suggèrent que la vie au sol pourrait être mieux adaptée que dans les arbres.
Selon les chercheurs, tout avantage résultant de la perte de queue était probablement puissant, car cela aurait pu se produire malgré un coût. Les gènes influencent souvent plus d’une fonction du corps, de sorte que les changements qui apportent un avantage à un endroit peuvent être préjudiciables ailleurs. Plus précisément, l’équipe de recherche a constaté une légère augmentation des anomalies du tube neural chez les souris grâce à l’insertion de l’étude dans le TBXT gène.
« Des expériences futures testeront la théorie selon laquelle, dans un ancien compromis évolutif, la perte d’une queue chez l’homme a contribué aux malformations congénitales du tube neural, comme celles impliquées dans le bifida spinal, qui sont observées aujourd’hui chez un nouveau-né humain sur mille. « , a déclaré Yanai, également de l’Institut de génétique des systèmes.
Outre Xia, Boeke et Yanai, les autres auteurs de l’étude NYU Langone étaient Weimin Zhang, Guisheng Zhao, Ran Brosh, Aleksandra Wudzinska, Emily Huang, Hannah Ashe, Gwen Ellis, Maayan Pour, Yu Zhao, Camila Coelho, Yinan Zhu, Alexander Miller. , Jeremy Dasen, Matthew Maurano et Sang Yong Kim. Les travaux d’ingénierie des souris ont été soutenus par le laboratoire d’ingénierie génétique des rongeurs (RGEL) de NYU Langone Health dirigé par le Dr Sang Yong Kim. L’étude a été financée par le fonds de recherche NYU Langone et Instituts nationaux de la santé accorde RM1HG009491, P01AG051449, DP5OD033430 et R35GM119703, et par la bourse prédoctorale NYSTEM C322560GG.
