Le meilleur des mondes de la manipulation des gènes dans le cerveau humain

Ces dernières années, les scientifiques ont découvert des fragments de matériel génétique mobiles qui se déplacent à l'intérieur des cellules. Ces pièces sont appelées rétrotransposons. Ils peuvent se copier et s'insérer à proximité et dans l'ADN et ainsi induire des mutations. Une étude australienne récemment publiée dans la revue Nature révèle que les rétrotransposons peuvent altérer le génome des cellules cérébrales humaines. En fait, les rétrotransposons pénètrent plus efficacement les gènes des neurones que ceux des cellules sanguines utilisées pour la comparaison. Des milliers de mutations du rétrotransposon ont été observées dans deux des cinq zones examinées à partir de cerveaux de donneurs humains post-mortem.

Bien que ces fragments d'ADN ne soient pas des gènes, ils interagissent avec des gènes qui se déplacent vers différents sites d'un chromosome (vous avez peut-être entendu parler de «gènes sauteurs» de Barbara McClintok en 1983). Toutes les cellules ont des enzymes qui coupent les transposons d'une chaîne d'ADN, qui ensuite insèrent à d'autres endroits dans l'ADN. Parfois, la coupe comprend un gène adjacent avec le transposon, et ainsi lors de la réinsertion se produit le gène auto-stop au nouvel emplacement. Le saut autour n'est pas aléatoire; il se produit préférentiellement dans des régions codant pour des protéines actives, même parfois dans un chromosome différent. Le potentiel de changement de fonction est énorme, mais nous ne savons pas quelles sont les conséquences fonctionnelles. Nous savons que le processus est le plus commun chez les humains et les primates supérieurs.

Nous savons depuis un certain temps que toutes les cellules sont influencées par des effets épigénétiques; c'est-à-dire que les événements dans l'environnement peuvent altérer le génome. Le mécanisme peut très bien impliquer des rétrotransposons. La manipulation des gènes peut être particulièrement robuste pour modifier l'apprentissage et la mémoire. Ce n'est peut-être pas un hasard si des mutations du rétrotransposon ont été observées dans l'hippocampe humain, la région du cerveau la plus directement impliquée dans la formation des souvenirs et dans la partie du cerveau où de nouvelles cellules naissent continuellement chez les adultes. La mémoire des événements appris résulte de changements plus ou moins durables dans les jonctions (synapses) entre les cellules dans les circuits qui ont traité l'apprentissage. Ces changements durables sont rendus possibles par la production de nouvelles protéines dans ces synapses. Cette protéine est sous contrôle génétique (ainsi une mémoire peut être maintenue car les gènes peuvent remplacer n'importe quelle protéine qui se dégrade avec le temps).

Aldous Huxley, 1894-1963

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Les implications de cette découverte pour l'apprentissage et la mémoire – et la fonction cérébrale en général – sont inestimables. Plus important encore, et c'est là qu'intervient le «Meilleur des mondes», il devrait être possible de manipuler les fonctions géniques de manière prévisible et durable en utilisant des transposons synthétiques (qui devraient être faciles à fabriquer). Le transport de rétrotransposons synthétiques dans les neurones pourrait être accompli en les emballant avec un virus inoffensif; les bases de la technologie de «transfection» sont déjà bien établies. La partie la plus difficile sera de découvrir ce que les transposons produisent les changements désirés dans la fonction cérébrale. Mais il semble raisonnable de tester divers rétrotransposons dans l'espoir que certains puissent aider à cimenter ou à amplifier les souvenirs et peut-être d'autres qui effacent des souvenirs indésirables, comme cela se produit dans le syndrome de stress post-traumatique. Il y a cependant un inconvénient potentiel. Certains rétrotransposons peuvent être une cause de cancer.

La source:

Baillie, JK, et al. (2011) La rétrotransposition somatique modifie le paysage génétique du cerveau humain. La nature. 479: 534-537.

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