L’adaptation des virus via une nouvelle capacité de l’évolution
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Les chercheurs de l’Université de Californie à San Diego et leurs collègues ont trouvé des preuves d’un nouveau cheminement de l’évolution et une meilleure compréhension de la rapidité avec laquelle des organismes tels que les virus peuvent s’adapter à leur environnement.
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Décrivant leurs découvertes dans la revue Science, les biologistes de l’UC San Diego ont mené une série d’expériences sur un virus bactérien et ont découvert qu’il pouvait infecter des hôtes normaux comme prévu, mais aussi, grâce à un processus jamais vu auparavant de l’évolution, le virus a acquis une capacité à infecter de nouvelles cibles hôtes.1 Les chercheurs estiment que leurs découvertes, qui abordent les mystères de longue date sur la façon dont les gènes acquièrent de nouvelles fonctions et comment les mutations facilitent la transmission d’un hôte à un autre, pourraient être appliquées aux maladies virales telles que le virus Zika, Ebola et la grippe aviaire.
Sommaire
Le fonctionnement normal d’un virus
Cette recherche nous montre que les virus sont beaucoup plus adaptables que prévu selon Justin Meyer, professeur assistant de l’UC San Diego Biological Sciences et auteur principal du papier. En apprenant comment les virus atteignent la flexibilité évolutive, nous avons de nouveaux aperçus sur la façon de mettre en place des obstacles pour arrêter l’émergence de nouvelles maladies.
Les virus infectent en se fixant aux récepteurs moléculaires à la surface des cellules. Ces récepteurs sont les verrous que les virus doivent ouvrir pour entrer dans les cellules. Les clés des verrous sont des protéines virales appelées protéines de reconnaissance de l’hôte. Les chercheurs, travaillant dans ce domaine, se sont concentrés sur la façon dont les mutations modifient ces clés protéiques et les changements qui leur permettent d’accéder à de nouvelles serrures. Les scientifiques savent depuis des années que les virus peuvent acquérir de nouvelles clés avec relativement peu de mutations, mais ils n’ont pas résolu les mystères de la première apparition de ces mutations.
Des protéines différentes à partir d’un seul gène
Katherine Petrie dans le laboratoire de Meyer a dirigé les expériences du projet sur lambda, un virus qui infecte les bactéries, mais pas les humains et qui permet une grande flexibilité dans les tests en laboratoire. Les chercheurs ont découvert que lambda surmonte le défi d’utiliser un nouveau récepteur en violant une règle bien acceptée de la biologie moléculaire à travers laquelle l’information génétique est traduite en une protéine qui est la molécule qui compose les cellules vivantes et les virus.
Petrie et ses collègues ont découvert qu’un seul gène produit parfois plusieurs protéines différentes. Le virus lambda a développé une séquence protéique qui était sujette à une instabilité structurelle qui aboutit à la création d’au moins deux protéines différentes de reconnaissance de l’hôte. Heureusement pour le virus, mais pas pour son hôte, ces différents types de protéines peuvent exploiter différents verrous.
Nous avons été en mesure de capturer ce processus d’évolution en action selon Petrie. Nous avons découvert que les erreurs de la protéine permettaient au virus d’infecter son hôte normal ainsi que différentes cellules hôtes, cette variation non génétique de la protéine est un moyen d’accéder à plus de fonctions à partir d’une seule séquence génétique. Un genre d’offre “deux pour le prix d’un” pour la protéine.
Les chercheurs sont maintenant à la recherche d’autres exemples de leur phénomène évolutif nouvellement découvert et cherchent des preuves de sa fréquence. C’est une adaptation très atypique en ce sens que c’est une innovation évolutive selon Meyer.
