Un lien entre les virus et la vie sexuelle

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En identifiant formellement le principal acteur de la fusion entre les mâle et les femelle, des chercheurs dévoilent l’origine probablement virale de ce processus de fusion, commun à une grande partie des organismes vivants sur Terre. 

Depuis le début du XXe siècle, on sait que la fusion entre un gamète male et un gamète femelle constitue la première et indispensable étape de la formation de la cellule-œuf, dont les divisions successives finiront par former un organisme vivant complet.

Ce processus de reproduction est utilisé chez la plupart des eucaryotes, c’est-à-dire les organismes vivants possédant des cellules avec un noyau; animaux, plantes, mais également certains parasites comme Plasmodium, l’agent du paludisme, par opposition aux procaryotes, comme les bactéries, qui en sont dépourvus.

Bien qu’essentiel, ce processus et les mécanismes moléculaires qui le sous-tendent demeuraient pourtant jusqu’à présent mal connus.

Présente à la surface de la membrane des gamètes males, la protéine HAP2, retrouvée dans presque tous les embranchements de l’arbre phylogénétique des eucaryotes, avait déjà été suspectée d’être impliquée dans le processus de fusion des cellules sexuelles. C’est sur cette dernière que se sont penchés des chercheurs de l’Institut Pasteur, du CNRS et de l’Université Paris Descartes, sous la direction de Felix Rey (unité de Virologie structurale) en collaboration avec des équipes de l’université du Texas1 et de l’Ecole de médecine de Hanovre .

En déterminant la structure tridimensionnelle de la protéine HAP2 de l’algue unicellulaire Chlamydomonas, par cristallisation et diffraction aux rayons X, les scientifiques ont montré qu’elle est homologue des protéines virales de fusion dites de classe II. Cette découverte les a conduits à penser que HAP2 pourrait être l’héritage d’une infection virale ancienne, qui se serait produite chez l’ancêtre commun à l’ensemble des eucaryotes. Les chercheurs ont alors réalisé une étude fonctionnelle poussée, sur la base des connaissances préalables du mécanisme de fusion des virus et l’homologie identifiée. Celle-ci a permis de caractériser la structure particulière de HAP2 lui permettant d’engager la fusion. Il s’agit d’une région formant une boucle à l’extérieur de la cellule, dont la modification ou le blocage empêchait directement la fusion. Cette boucle, de même nature que celle que présentent les protéines virales homologues à HAP2, est donc la région clé de la fusion entre les gamètes.

En identifiant clairement comme responsable de la fusion entre gamètes chez les eucaryotes une protéine dérivant du même gène ancestral que des protéines utilisées par certains virus (comme celui de la dengue ou de Zika) pour envahir une cellule, ces travaux suggèrent qu’un virus pourrait être à l’origine de l’apparition de la vie sexuelle sur Terre. Il reste néanmoins la possibilité qu’au contraire, ce soient les virus qui aient incorporé une protéine cellulaire pour leur permettre d’assurer cette fonction de fusion membranaire.

Grâce à la mise au jour des bases moléculaires, longtemps ignorées de ce processus de fusion, les scientifiques désignent en outre HAP2 comme cible thérapeutique pour bloquer la transmission de pathogènes, qui, comme Plasmodium, responsable du paludisme, y ont recours dans leur cycle biologique.

Les résultats de l’étude sont publiés dans la revue Cell.

 

SourceCNRS et CELL
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