C. elegans utilise un rétrotransposon appelé Cer1 pour transférer un comportement appris (éviter une bactérie pathogène) entre les vers –
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Lorsqu’un organisme rencontre une menace dans son environnement, il est dans l’intérêt de l’espèce d’avertir les autres du péril. Le ver rond microscopique C. elegans rencontre régulièrement des dangers dans son environnement comme la bactérie pathogène P. aeruginosa, qui semble être une source de nourriture attrayante, mais peut rendre les vers malades s’ils sont ingérés. C. elegans n’est pas équipé pour crier des avertissements comme le ferait un humain, mais de nouveaux travaux de chercheurs du laboratoire de Coleen Murphy, chercheur à Princeton, montrent que les vers qui rencontrent P. aeruginosa peut aider les autres à éviter le danger et identifie une partie cruciale du mécanisme par lequel cela est fait.
Dans des travaux antérieurs, le laboratoire de Murphy a découvert que les vers mères qui sont écœurés par P. aeruginosa apprendre à éviter la bactérie, et qu’ils peuvent imprimer ce comportement d’évitement sur leur progéniture pour les quatre prochaines générations. Vers mères qui ont mangé P. aeruginosa absorber un petit ARN bactérien appelé P11 à travers leurs intestins, ce qui déclenche un signal dans les cellules reproductrices de la lignée germinale du ver qui est ensuite transmis à un neurone qui contrôle le comportement. Ensuite, le nouveau comportement est transmis à la future descendance via des modifications apportées aux cellules de la lignée germinale. Dans leur nouvel article, les co-premiers auteurs Rebecca Moore, Rachel Kaletsky et Chen Lesnik, et leurs collègues montrent que le comportement d’évitement peut également être transmis de vers entraînés à d’autres vers adultes naïfs.
“Nous avons découvert qu’un ver peut apprendre à éviter cette bactérie pathogène et si nous broyons ce ver, ou même utilisons simplement le milieu dans lequel les vers nagent, et donnons ce milieu ou le lysat de ver broyé aux vers naïfs, ces vers maintenant « apprenez » à éviter également l’agent pathogène », explique Murphy.
Cette découverte suggère que les vers sécrètent un signal qui, lorsqu’il est capté par d’autres vers, peut modifier leur comportement. Il est intéressant de noter que la descendance des vers « éduqués » par la réception de ce signal évite également les agents pathogènes P. aeruginosa pour les quatre générations suivantes. Cela suggère que le signal sécrété déclenche la même voie d’apprentissage chez les vers receveurs que chez ceux directement exposés à l’agent pathogène. Le groupe de Murphy a cherché à identifier le signal sécrété.
“Ce que nous avons découvert, c’est qu’un rétrotransposon appelé Cer1 qui forme des particules de type viral semble porter une mémoire non seulement entre les tissus (de la lignée germinale du ver à ses neurones) mais aussi entre les individus”, explique Murphy.
Un rétrotransposon est un élément génétique, semblable à un virus, qui s’est inséré dans l’ADN d’un animal hôte. Les chercheurs ont découvert que Cer1 est présent dans l’ADN des cellules de la lignée germinale des vers, et que les vers mères chez qui le rétrotransposon a été renversé par l’interférence ARN ne pouvaient pas apprendre à éviter P. aeruginosa via l’exposition à P11, transmettre un comportement d’évitement à la progéniture ou éduquer les vers à proximité. De plus, les vers receveurs adultes étaient nécessaires Cer1 être présents dans leur génome afin d’apprendre à éviter le pathogène. Les auteurs ont découvert que deux souches de vers sauvages qui manquent naturellement Cer1 sont incapables de faire ces choses, ce qui suggère que dans ces souches, Cer1 est nécessaire pour établir, transmettre et recevoir ce comportement d’évitement.
“Nous pensons que Cer1 peut donner aux vers un avantage dans leur combat contre les agents pathogènes, même si l’acquisition Cer1 dans son génome peut être délétère pour le ver dans des conditions non pathogènes », explique Murphy.
“Les découvertes de Murphy et al. sont provocantes”, déclare Craig Mello, professeur de médecine moléculaire à l’Université du Massachusetts et co-découvreur de l’interférence ARN. “Il s’agit d’un autre épisode intrigant dans un nombre croissant d’études qui ont impliqué des signaux d’ARN systémiques dans l’influence sur le comportement de manière transgénérationnelle, et si cette étude est correcte, maintenant même horizontalement.”
Bien que d’autres études aient montré que des animaux tels que la limace de mer Aplysia sont capables de transférer des souvenirs entre individus, les travaux de Moore, Kaletsky, Lesnik et collègues sont les premiers à suggérer un mécanisme par lequel un tel transfert peut se produire dans la nature. Cependant, cette étude soulève également un certain nombre de questions urgentes. Par exemple, comme le souligne Mello, il est maintenant bien établi que les vers utilisent des signaux d’ARN pour transmettre des informations à leur progéniture, mais on ne sait pas actuellement ce que Cer1 contribue à cette voie.
« Pourquoi l’animal aurait-il besoin du virus pour transmettre des signaux à sa progéniture ? » demande Mello. « Qu’est-ce qui est transféré exactement ? »
Pour démontrer une relation évoluée entre les vers et le rétro-élément Cer1, dit Mello, il sera important de combler ces lacunes dans la compréhension. C’est précisément ce que le groupe de Murphy travaille maintenant à faire.
Source de l’histoire :
Matériaux fourni par université de Princeton. Original écrit par Caitlin Sedwick. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
