Comment vivre 400 ans
Décodage du génome du vertébré ayant la plus longue durée de vie : il est énorme et possède des capacités de réparation spéciales
Le requin du Groenland(Somniosus microcephalus), habitant insaisissable des profondeurs de l'Atlantique Nord et de l'océan Arctique, est le vertébré qui vit le plus longtemps au monde, avec une espérance de vie estimée à environ 400 ans. Une équipe internationale de scientifiques a cartographié pour la première fois le génome du requin du Groenland. "L'analyse des données suggère qu'une meilleure réparation de l'ADN pourrait jouer un rôle important dans son extrême longévité", explique le professeur Arne Sahm, de la faculté de biologie et de biotechnologie de l'université de la Ruhr à Bochum, en Allemagne, et premier auteur de l'article publié le 11 septembre 2024 sur la plateforme bioRxiv. Les travaux de l'équipe visant à décoder le patrimoine génétique de l'animal apporteront un nouvel éclairage sur les mécanismes généraux permettant la longévité.
Un génome immense
Seuls quelques animaux complexes peuvent survivre à l'homme. Les tortues géantes, comme Jonathan, un spécimen de 191 ans résidant à Sainte-Hélène, en sont des exemples étonnants. Pourtant, ce record fait pâle figure à côté de celui du requin du Groenland.
La taille du génome du requin a constitué l'un des premiers défis du projet. Avec 6,5 milliards de paires de bases, le code génétique du requin du Groenland est deux fois plus long que celui d'un être humain. "Seuls quelques animaux séquencés à ce jour ont un génome encore plus grand", explique Arne Sahm, premier auteur de l'étude, en faisant référence à l'axolotl et aux études récemment publiées sur le génome du dipneuste. Comme pour l'axolotl et le dipneuste, la taille massive du génome du requin du Groenland est principalement due à la présence d'éléments répétitifs et fréquemment autoreproducteurs. Ces éléments transposables, parfois appelés gènes sauteurs ou égoïstes et souvent considérés comme des parasites génomiques, représentent plus de 70 % du génome du requin du Groenland. Il est intéressant de noter qu'un taux élevé de répétitions est souvent considéré comme préjudiciable, car les gènes sauteurs peuvent détruire l'intégrité d'autres gènes et réduire la stabilité globale du génome. Dans le cas du requin du Groenland, cependant, le nombre élevé de répétitions ne semble pas avoir limité sa durée de vie.
Des gènes sauteurs détournés
Au contraire, Sahm et ses collègues pensent que l'expansion des éléments transposables pourrait même avoir contribué à l'extrême longévité du requin du Groenland. Parfois, d'autres gènes plus importants sur le plan fonctionnel peuvent "détourner" la machinerie moléculaire codée par les éléments transposables pour se multiplier. L'équipe suggère que plusieurs gènes réguliers ont saisi cette opportunité au cours de l'évolution du requin du Groenland. Il est surprenant de constater que de nombreux gènes dupliqués sont impliqués dans la réparation des dommages causés à l'ADN. "Dans chacune de nos cellules, l'ADN est endommagé des milliers de fois chaque jour et des mécanismes moléculaires spécialisés le réparent constamment. Un résultat remarquable des études génomiques comparatives est que les espèces de mammifères qui vivent longtemps sont exceptionnellement efficaces dans la réparation de leur ADN", explique Alessandro Cellerino, neurobiologiste à la FLI et à la Scuola Normale Superiore (SNS) de Pise. Les résultats de l'équipe indiquent donc que la réparation de l'ADN pourrait représenter un mécanisme général sous-jacent à l'évolution de la longévité exceptionnelle. "Nous sommes tentés de supposer que l'évolution du requin du Groenland a trouvé un moyen de contrebalancer les effets négatifs des éléments transposables sur la stabilité de l'ADN, en détournant la machinerie même des éléments transposables", ajoute Arne Sahm. Les chercheurs sont également impatients d'en savoir plus sur les mécanismes qui contrôlent la propagation des éléments transposables. "Nous pouvons maintenant commencer à répondre à la question de savoir si la réduction au silence des éléments transposables chez le requin du Groenland est différente de celle d'autres espèces", déclare Helene Kretzmer de l'Institut Max Planck de génétique moléculaire.
Centre de contrôle modifié
L'équipe a également découvert une altération spécifique de la protéine p53, également connue sous le nom de "gardienne du génome". Il est frappant de constater que p53 agit comme un centre de contrôle qui réagit aux lésions de l'ADN chez l'homme et chez de nombreuses autres espèces. "Cette protéine est mutée dans environ la moitié des cancers humains et est le suppresseur de tumeur le plus important que nous connaissions. Il s'agit donc d'un gène essentiel pour la longévité", explique Steve Hoffmann, biologiste informatique à l'Institut Fritz Lipmann sur le vieillissement (FLI) à Iéna, en Allemagne. Toutefois, d'autres études sont nécessaires pour montrer dans quelle mesure les changements observés dans les gènes critiques (tels que p53 et les voies moléculaires, par exemple les duplications des gènes de réparation de l'ADN ou les changements dans les suppresseurs de tumeurs) contribuent à la longévité exceptionnelle des animaux.
Ouvrir la voie à d'autres études
"Notre projet génomique fournit maintenant une base pour de nombreuses études indépendantes qui nous aideront à mieux comprendre l'évolution de cette espèce remarquable", souligne Paolo Domenici du CNR - IBF Pisa. "C'est l'une des raisons pour lesquelles nous avons décidé de mettre immédiatement le génome à la disposition de la communauté scientifique", ajoute Alessandro Cellerino. La séquence du génome et les ressources web correspondantes fournies par l'équipe permettent aux chercheurs du monde entier d'analyser la version du requin du Groenland des gènes qui les intéressent. "Ce travail est la pierre angulaire d'une meilleure compréhension de la base de la physiologie extrême du requin du Groenland. En outre, il nous permet d'évaluer pour la première fois leur diversité génomique et donc la taille de la population de cette espèce vulnérable", commente John Fleng Steffensen, de l'université de Copenhague, qui étudie ces animaux géants sur le terrain depuis une quinzaine d'années.
Mieux comprendre la longévité
"Le génome du requin du Groenland est une étape essentielle pour comprendre les mécanismes moléculaires du vieillissement chez cette espèce à la longévité exceptionnelle", déclare Steve Hoffmann. Les chercheurs s'attendent à ce que l'étude sur le requin du Groenland soit essentielle pour de nombreux autres organismes. "L'exploration des fondements génétiques de l'énorme diversité de la durée de vie dans l'arbre de la vie offre une perspective entièrement nouvelle pour l'étude des mécanismes permettant une longévité exceptionnelle", explique Alessandro Cellerino.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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