Les mitochondries déversent de l’ADN dans le cerveau, réduisant potentiellement notre espérance de vie
Les fragments d’ADN rejetés par les unités d’alimentation de nos neurones sont absorbés dans notre génome nucléaire beaucoup plus fréquemment qu’on ne le pensait, ce qui expose potentiellement notre cerveau à un risque accru de développer des maladies potentiellement mortelles.
Une étude menée par une équipe de chercheurs dirigée par l’Université de Columbia aux États-Unis a révélé que les individus ayant un nombre plus élevé d’insertions mitochondriales nucléaires – ou NUMT (prononcé new-mites) – dans leurs cellules cérébrales sont plus susceptibles de mourir plus tôt que ceux ayant moins de transferts d’ADN.
Les mitochondries servent de batteries à nos cellules, produisant de l’énergie sous une forme de monnaie chimique qui répond à la plupart des besoins métaboliques de notre corps. Autrefois un organisme microbien distinct à part entière, ces minuscules centrales électriques ont été coopté par nos ancêtres unicellulaires des milliards d’années dans le passé, gènes et tout.
Depuis lors, nos génomes ancestraux et mitochondriaux existent dans un système de partage mutuellement bénéfique, les mitochondries mélangeant lentement les pages de leur génome dans la bibliothèque génétique de la maison.
C’est une migration sournoise qui continue encore aujourd’hui.
« C’est rare, mais un nouveau NUMT s’intègre dans le génome humain environ une fois toutes les 4 000 naissances », dit Kalpita Karan, biologiste moléculaire à l’Université de Columbia.
« C’est l’une des nombreuses façons, conservées de la levure à l’homme, par lesquelles les mitochondries communiquent avec les gènes nucléaires. »
Pour les généalogistes Suivi de l’hérédité mitochondriale ou des cliniciens médico-légaux construire des cartes familialesune telle contamination croisée du matériel génétique peut être une source de confusion.
Les chercheurs médicaux ont découvert un problème plus inquiétant : l’insertion d’ADN mitochondrial dans nos génomes peut également interrompre des processus vitaux.
« L’ADN mitochondrial se comporte de manière similaire à un virus en ce qu’il utilise des coupures dans le génome et s’y colle, ou comme des gènes sauteurs connus sous le nom de rétrotransposons qui se déplacent dans le génome humain, » dit Ryan Mills, généticien à l’Université du Michigan, a codirigé l’étude avec Martin Picard, psychobiologiste mitochondrial de l’Université de Columbia.
Ce comportement de type virus « maison » a déjà été associé à un risque accru de certains cancers dans d’autres systèmes corporels, ce qui, avec les preuves de l’accélération du vieillissement par les NUMT cellules de levure Cela a incité les chercheurs à se demander si une vie entière d’ADN mitochondrial accumulé dans des noyaux non reproducteurs pourrait entraîner d’autres problèmes de santé.
En utilisant une banque de matériel post-mortem collecté comme partie d’une étude longitudinale distincte Concernant les problèmes neurologiques chez les personnes âgées, l’équipe dirigée par Picard et Mills a analysé plusieurs zones différentes du tissu cérébral et des cellules immunitaires représentées sur un peu moins de 1 200 individus.
Non seulement des fragments d’ADN mitochondrial étaient incorporés dans les chromosomes des cellules non reproductrices du corps avec une fréquence surprenante, mais certains tissus particulièrement durables abritaient une vie entière de souvenirs mitochondriaux.
Comparées aux cellules circulant dans le sang, les cellules cérébrales avaient accumulé beaucoup plus de NUMT, avec des échantillons provenant de cortex préfrontal dorsolatéral contenant plus de cinq fois le nombre d’insertions mitochondriales que les tissus prélevés dans le cervelet.
Il est inquiétant de constater que les individus ayant un nombre plus élevé de NUMT dans leur génome neuronal étaient plus susceptibles d’avoir une mortalité plus précoce, ceux qui sont décédés plus jeunes présentant deux insertions supplémentaires pour chaque décennie de leur vie que leurs pairs ayant vécu plus longtemps.
« Cela suggère pour la première fois que les NUMT peuvent avoir des conséquences fonctionnelles et éventuellement influencer la durée de vie », dit Picard.
« L’accumulation de NUMT peut être ajoutée à la liste des mécanismes d’instabilité du génome qui peuvent contribuer au vieillissement, au déclin fonctionnel et à la durée de vie. »
Une mesure des insertions dans des cultures de fibroblastes cutanés humains a révélé qu’un nouveau NUMT apparaissait en moyenne tous les 12,6 jours, un taux qui augmentait significativement parmi les mitochondries contenant des mutations stressantes.
Ce n’est pas la première fois On soupçonne que des fragments d’ADN mitochondrial rejetés provoquent des lésions neurologiques, mais il est désormais évident que leur incorporation dans notre bibliothèque génétique pourrait être à l’origine de son propre type de chaos.
L’analyse d’autres tissus sur une population plus large pourrait révéler de nouvelles informations sur les conséquences des mitochondries qui jonchent nos cellules avec des pages de leur journal génétique.
Pourtant, même ce petit aperçu de la conversation génétique à l’intérieur de nos cellules suggère que nous devons prêter une attention particulière à la tension séculaire entre ces deux anciens colocataires.
Cette recherche a été publiée dans PLOS Biologie.
