Fascinating facts about DNA
ADN

Histoires remarquables sur l’ADN

Exploration des anciens humains

À partir de preuves physiques minimales, l’analyse de l’ADN nous a permis de mieux cerner l’aspect d’une ancienne espèce humaine.

Les Dénisoviens (ou hommes de Denisova) ont peuplé l’Asie pendant le Paléolithique inférieur et moyen, il y a 30 000 à 14 500 ans. Leur morphologie était jusqu’ici mystérieuse.

Le premier Dénisovien a été identifié en 2010 à partir d’un ADN mitochondrial extrait d’un doigt de femme trouvé dans la grotte de Denisova, en Sibérie. Cependant, les rares fossiles trouvés n’étaient pas suffisamment grands ou complets pour reconstruire beaucoup de détails anatomiques. Une équipe de scientifiques israéliens a réussi à prédire l’anatomie dénisovienne à l’aide de cartes de méthylation de l’ADN.1 Cette étude a révélé que les Dénisoviens ressemblaient aux Néandertaliens avec quelques différences subtiles, notamment une mâchoire et un crâne plus larges.

Le saviez-vous…

Les mitochondries sont des organites intracellulaires qui ont évolué par incorporation de bactéries dans les cellules2.
Des milliers de troubles génétiques humains connus tels que la mucoviscidose, qui résulte des mutations dans le gène CFTR, sont cartographiés dans la base de données Online Mendelian Inheritance in Man®.3

Combien de gènes avons-nous ?

Trente ans après le début du Projet génome humain (PGH), nous n’avons toujours pas trouvé tous nos gènes. Le problème s’est avéré bien plus complexe que quiconque ne l’avait imaginé au début du PGH.

Le PGH (entre 1990 et 2003) avait pour objectif de cartographier la séquence d’ADN et l’emplacement de tous les gènes humains. On pensait à l’époque qu’une fois la séquence définie, on pourrait déterminer l’emplacement de tous les gènes, mais on ne connaît toujours pas toute la séquence. Tandis que l’on a plus ou moins pu se mettre d’accord sur le nombre de gènes codant pour les protéines, on s’est aperçu qu’il existe de nombreux autres types de gènes4.

Le saviez-vous…

Des chercheurs ont découvert ce qui semble être la première mutation génétique susceptible d’améliorer les capacités d’adaptation cognitive chez les souris, les rendant plus aptes au changement. Les résultats de ces travaux pourraient améliorer notre compréhension de l’épilepsie et/ou des troubles du spectre autistique5.
Des chercheurs en Allemagne ont développé une approche d’édition génique qui pourrait apporter un soulagement aux patients souffrant de dystrophie musculaire de Duchenne6.

Les anciens virus de notre ADN

Les anciens virus de notre ADN pourraient fournir des indications sur les futures menaces sanitaires ou les médicaments de demain.

Pendant des millions d’années, nos ancêtres ont été infectés par des virus. Leur ADN constitue désormais une plus grande partie de notre génome que les gènes humains. Environ 8 % du génome humain est constitué d’ADN rétroviral, tandis que les gènes connus ne représentent que 1 à 2 %.

Contrairement à d’autres virus, qui ne laissent généralement pas de traces physiques de leur existence, le cycle des rétrovirus comprend une étape durant laquelle leur matériel génétique est intégré au génome de l’hôte. Cette intégration a créé une archive génétique fossile des rétrovirus ayant cessé d’exister, qui est conservée dans les génomes des organismes modernes. Cet ADN viral ancien est généralement dormant, mais, lorsqu’une cellule devient cancéreuse, les mécanismes de suppression peuvent échouer et il peut alors être réactivé. Les scientifiques étudient ces phénomènes pour savoir si ces mécanismes sont exploitables par la médecine. Ils ont découvert comment nos ancêtres ont peut-être vaincu un ancien rétrovirus il y a environ 11 millions d’années. Ils ont observé que le stress ou l’infection peut entraîner la réactivation de ces virus cachés dans notre génome, contribuant dans certains cas à des affections telles que la sclérose en plaques, le diabète et la schizophrénie7.

Ancient viruses in our DNA

Le saviez-vous…

Les virus peuvent non seulement causer des maladies infectieuses, mais aussi induire certains cancers. Le virus d’Epstein‑Barr (EBV) contribue à environ 1,5 % des cas de cancer humain dans le monde8.
Les bactéries possèdent un mécanisme antiviral dorénavant utilisé dans certaines techniques d’édition génique, telles que le CRISPR9.

Démystification au Loch Ness

L’analyse de l’ADN environnemental a été utilisée pour enquêter sur un mythe en Écosse. Une équipe de scientifiques de l’Université d’Otago en Nouvelle-Zélande a publié les résultats d’une étude d’échantillons d’ADN prélevés dans le Loch Ness, en Écosse, en 2019. Cette étude a été menée pour tenter de résoudre le mystère du célèbre « monstre du Loch Ness », « Nessie », dont la légende raconte qu’il vit dans les profondeurs de ce grand lac.

Des approches de métabarcoding de l’ADN environnemental ont été utilisées. Les résultats de l’étude n’ont révélé aucune preuve de la présence d’animaux de grande taille, infirmant la théorie selon laquelle « Nessie » pourrait être un reptile du jurassique, tel qu’un plésiosaure. Cette équipe a également testé la présence de divers types de grands poissons ou de poissons géants. Même si elle n’a trouvé aucune preuve de la présence de grands poissons, cette équipe de recherche a découvert une grande quantité d’ADN d’anguille. Les données n’apportent aucune indication sur la taille, mais montrent qu’il pourrait y avoir des anguilles géantes dans le Loch Ness, ce qui expliquerait le phénomène du « Nessie »10.

Le saviez-vous…

Les bactéries du sol ont aidé les plantes à évoluer pour vivre sur terre en les rendant génétiquement plus résistantes à différents stress11.
Chez le moustique, le récepteur NPYLR7 semble équivalent aux récepteurs qui régulent la faim chez l’homme. Quand des chercheurs leur ont donné un médicament coupe-faim destiné aux humains, les moustiques se sont moins intéressés à la recherche de leur prochaine victime12.
L’ADN présente un intérêt considérable pour les chercheurs en nanotechnologie. Le fait que l’adénine se lie toujours à la thymine, et la cytosine à la guanine confère à l’ADN une « intelligence » intégrée lors de son utilisation comme matériau d’ingénierie13.
L’informatique à ADN pourrait remplacer les signaux électriques par des liaisons chimiques et le silicium par des acides nucléiques pour créer des logiciels biomoléculaires14.
Un seul gramme d’ADN est capable de stocker 215 millions de Go de données15.
L’ADN a le potentiel de remplacer les puces de silicium dans les applications informatiques15.
Références

  1. Reconstructing Denisovan Anatomy Using DNA Methylation Maps. Cell. Volume 179, Issue 1, 19 September 2019, Pages 180-192.e10

  2. Martin, W. & Mentel, M. (2010) The Origin of Mitochondria. Nature Education 3(9):58
    https://www.nature.com/scitable/topicpage/the-origin-of-mitochondria-14232356/

  3. https://www.omim.org

  4. Salzberg, S.L. Open questions: How many genes do we have? BMC Biol 16, 94 (2018).
    https://doi.org/10.1186/s12915-018-0564-x

  5. Jia-Hua Hu, Cole Malloy, G. Travis Tabor, Jakob J. Gutzmann, Ying Liu, Daniel Abebe, Rose-Marie Karlsson, Stewart Durell, Heather A. Cameron, Dax A. Hoffman. Activity-dependent isomerization of Kv4.2 by Pin1 regulates cognitive flexibility. Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-15390-x

  6. www.sciencedaily.com/releases/2020/03/200327141518.htm

  7. A. Moretti, L. Fonteyne, F. Giesert, P. Hoppmann, A. B. Meier, T. Bozoglu, A. Baehr, C. M. Schneider, D. Sinnecker, K. Klett, T. Fröhlich, F. Abdel Rahman, T. Haufe, S. Sun, V. Jurisch, B. Kessler, R. Hinkel, R. Dirschinger, E. Martens, C. Jilek, A. Graf, S. Krebs, G. Santamaria, M. Kurome, V. Zakhartchenko, B. Campbell, K. Voelse, A. Wolf, T. Ziegler, S. Reichert, S. Lee, F. Flenkenthaler, T. Dorn, I. Jeremias, H. Blum, A. Dendorfer, A. Schnieke, S. Krause, M. C. Walter, N. Klymiuk, K. L. Laugwitz, E. Wolf, W. Wurst, C. Kupatt. Somatic gene editing ameliorates skeletal and cardiac muscle failure in pig and human models of Duchenne muscular dystrophy. Nature Medicine, 2020; DOI: 10.1038/s41591-019-0738-2
    https://www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200127134851.htm

  8. https://www.newscientist.com/article/mg24532710-700-ancient-viruses-buried-in-our-dna-may-reawaken-and-cause-illness/#ixzz6Hjdwtcy1

  9. Epstein‑Barr Virus and Cancer. Annual Review of Pathology: Mechanisms of Disease. Vol. 14:29-53 (Volume publication date January 2019)
    https://www.annualreviews.org/doi/full/10.1146/annurev-pathmechdis-012418-013023#_i37

  10. Alexander J. Meeske, Sandra Nakandakari-Higa, Luciano A. Marraffini. Cas13-induced cellular dormancy prevents the rise of CRISPR-resistant bacteriophage. Nature, 2019; DOI: 10.1038/s41586-019-1257-5

  11. BBC Science Focus Magazine
    https://www.sciencefocus.com/nature/loch-ness-monster-how-edna-helps-us-discover-what-lurks-beneath/

  12. Scientific American https://www.scientificamerican.com/podcast/episode/bacteria-helped-plants-evolve-to-live-on-land/

  13. Nature: doi: 10.1038/d41586-019-00511-4
    https://www.nature.com/articles/d41586-019-00511-4

  14. https://physicsworld.com/a/physics-and-dna/

  15. https://www.wired.com/story/finally-a-dna-computer-that-can-actually-be-reprogrammed/

  16. https://www.sciencemag.org/news/2017/03/dna-could-store-all-worlds-data-one-room