Au cours des dernières années, des scientifiques ont découvert des éléments mobiles de matériel génétique qui se déplacent dans les cellules. Ces pièces s’appellent des rétrotransposons. Ils peuvent se copier et s’insérer dans et près de l’ADN et induire ainsi des mutations. Une étude australienne publiée dans la revue Nature en 2011 a révélé que les rétrotransposons peuvent modifier le génome des cellules cérébrales humaines. En fait, les rétrotransposons pénètrent plus efficacement dans les gènes des neurones que ceux des cellules sanguines utilisées à des fins de comparaison. Des milliers de mutations de rétrotransposon ont été observées dans deux des cinq zones examinées à partir de cerveaux de donneurs post mortem humains. En fait, l’activité du rétrotransposon peut expliquer la découverte très récente selon laquelle chaque cellule cérébrale semble avoir un génome unique. J’ai expliqué cette conclusion dans un post précédent.
Bien que ces fragments d’ADN ne soient pas des gènes, ils interagissent avec des gènes qui se déplacent vers différents sites au sein d’un chromosome (vous avez peut-être entendu parler de la découverte de «gènes sauteurs» par Barbara McClintok en 1983). Toutes les cellules ont des enzymes qui coupent les transposons dans une chaîne d’ADN, qui s’insère ensuite à d’autres endroits de l’ADN. Parfois, la coupe inclut un gène adjacent avec le transposon, et donc, lorsque la réinsertion se produit, le gène effectue un auto-stop jusqu’au nouvel emplacement. Le saut n’est pas aléatoire. il se produit préférentiellement dans les régions actives codant pour les protéines, même parfois dans un chromosome différent. Le potentiel de changement de fonction est énorme, mais nous ne savons pas exactement quelles conséquences fonctionnelles se produisent. Nous savons que le processus est le plus commun chez les humains et les primates supérieurs. Et ce ne sont pas des mutations «aléatoires».
Nous savons depuis un certain temps que toutes les cellules sont influencées par des effets épigénétiques; c’est-à-dire que des événements dans l’environnement peuvent altérer le génome. Le mécanisme peut 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 de rétrotransposon ont été observées dans l’hippocampe humain, la région du cerveau la plus directement impliquée dans la formation de souvenirs et la partie du cerveau où de nouvelles cellules naissent en permanence chez l’adulte. La mémoire des événements appris résulte de changements plus ou moins durables dans les jonctions (synapses) entre les cellules des circuits ayant traité l’apprentissage. Ces changements durables sont rendus possibles par la nouvelle production de protéines dans ces synapses. Cette protéine est sous contrôle génétique (une mémoire peut donc être maintenue car les gènes peuvent remplacer toute protéine qui se dégrade avec le temps).
Les implications de cette découverte pour l’apprentissage et la mémoire ― et le fonctionnement du cerveau en général in sont inestimables. Plus important encore, et c’est là que le «meilleur des mondes» entre en jeu, il devrait exister un potentiel de manipulation prévisible et durable des fonctions des gènes en utilisant des transposons synthétiques (qui devraient être faciles à fabriquer). Le transport de rétrotransposons synthétiques dans les neurones pourrait être réalisé en les conditionnant avec un virus inoffensif; les bases de la technologie de «transfection» sont déjà bien établies. La partie difficile sera de découvrir quels transposons produisent les changements souhaités dans les fonctions cérébrales. Mais il semble raisonnable de tester divers rétrotransposons dans l’espoir d’en trouver certains qui contribueront à cimenter ou à magnifier les souvenirs et peut-être d’autres qui effacent les souvenirs indésirables, comme dans le syndrome de stress post-traumatique. Il y a cependant un inconvénient potentiel. Certains rétrotransposons peuvent être une cause de cancer.
Références
Baillie, JK et al. (2011) La rétrotransposition somatique modifie le paysage génétique du cerveau humain. La nature. 479: 534-537.
