La virologie, discipline scientifique en pleine lumière grâce à la pandémie actuelle, ne se limite pas à l'étude des agents pathogènes. Elle révèle également des aspects inattendus et cruciaux de l'évolution de la vie sur Terre, notamment le rôle surprenant des virus dans la formation du placenta chez les mammifères.
La Virologie : Bien Plus que la Chasse aux Pathogènes
La virologie est l'étude des virus, ces entités biologiques qui se situent à la frontière du vivant. Contrairement aux bactéries, protozoaires ou champignons, les virus sont des "parasites absolus" qui dépendent entièrement des cellules hôtes pour se répliquer, selon Yves Gaudin, directeur de recherche CNRS. Ils détournent la machinerie interne des cellules pour synthétiser leurs propres protéines, ce qui les rend capables de muter et de franchir les barrières entre espèces.
Les virologues examinent les virus à différentes échelles, de la structure moléculaire à l'épidémiologie des populations. Au niveau moléculaire, ils identifient les cibles thérapeutiques potentielles en bloquant les protéines virales qui permettent au pathogène de pénétrer dans les cellules ou de s'y répliquer. Au niveau cellulaire, ils étudient les interactions entre le virus et son hôte, ainsi que les mécanismes de défense immunitaire des cellules. Dans l'organisme, ils prennent en compte la présence de macrophages et de lymphocytes, ainsi que l'impact du virus sur l'ensemble du système. Enfin, l'épidémiologie modélise la propagation des virus à l'échelle des populations et évalue l'efficacité des mesures politiques pour freiner et guérir les maladies.
La virologie ne se concentre pas uniquement sur les agents pathogènes. Comme le souligne Chantal Abergel, directrice de recherche CNRS, les virus ont toujours coexisté avec les cellules et ont participé à l'évolution de la vie sur Terre. Sans eux, les mammifères n'existeraient pas.
Découverte des Virus Géants : Une Nouvelle Perspective sur le Monde Viral
La découverte des virus géants, comme le pandoravirus trouvé par Chantal Abergel et Jean-Michel Claverie, a remis en question notre compréhension des virus. Ces virus, restés congelés pendant des millénaires dans le permafrost sibérien, possèdent un nombre de gènes beaucoup plus important que les virus traditionnels, jusqu'à 2 500 contre une dizaine pour le virus de la grippe. Ils ont également la capacité de créer leurs propres gènes indépendamment de l'évolution.
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Ces découvertes suggèrent que les virus pourraient représenter une voie métabolique abandonnée, une hypothèse qui ouvre de nouvelles perspectives sur l'origine et l'évolution de la vie. De plus, la capacité des virus à cibler précisément certaines cellules est exploitée dans les thérapies géniques, comme l'utilisation du rhabdovirus de la stomatite vésiculaire (VSV) par Yves Gaudin pour attaquer les cellules cancéreuses. Les bactériophages, des virus qui ne ciblent que les bactéries, pourraient également servir à éliminer les bactéries résistantes aux antibiotiques.
L'Origine Virale du Placenta : Une Révolution Evolutive
L'une des découvertes les plus fascinantes de la virologie est le rôle essentiel des virus dans la formation du placenta chez les mammifères. Le placenta, cet organe temporaire qui assure les échanges entre la mère et le fœtus, est indispensable à la gestation chez les mammifères placentaires. Or, des études ont révélé que sa formation est en partie due à des gènes d'origine virale.
Selon le professeur Didier Raoult, spécialiste des maladies infectieuses, l'existence du placenta a été rendue possible par l'infection d'un ancêtre des mammifères par un rétrovirus. Les rétrovirus, comme le VIH, ont la capacité d'intégrer leur code génétique dans l'ADN de la cellule hôte, ce qui peut entraîner la fusion des membranes cellulaires. C'est ce même mécanisme qui est à l'œuvre dans la fabrication du placenta.
Pour constituer le placenta, les cellules utilisent une protéine d'origine virale appelée syncytine. Cette protéine permet la fusion des cellules placentaires, formant une barrière protectrice entre la mère et le fœtus. Sans ce virus, pas de placenta, et donc pas de mammifères. On estime que nos chromosomes contiennent 5 à 7 % de restes de ces rétrovirus.
Thierry Heidmann et son équipe ont démontré que les mammifères doivent à des gènes viraux une faculté indispensable à leur reproduction : la formation du placenta. Chez l'homme, deux gènes d'origine rétrovirale, introduits chez les primates il y a environ 40 millions d'années, codent pour des molécules appelées syncytines, présentes dans le placenta. En inactivant les gènes homologues chez la souris, ils ont constaté que les souris ne pouvaient mener à bien une gestation en raison d'un placenta non fonctionnel.
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La Syncytine : Un Gène Viral Domestiqué au Service de la Vie
La syncytine est une protéine clé dans le placenta humain, responsable de la fusion des cellules pour former le syncytiotrophoblaste, une couche spécifique en contact direct avec le sang maternel. Cette couche forme une interface hermétique, empêchant les cellules immunitaires de la mère d'attaquer le bébé.
Le gène responsable de la fabrication de la syncytine est d'origine virale. Dans son contexte originel, un virus utilise cette protéine d'enveloppe pour fusionner avec la membrane d'une cellule cible afin d'y pénétrer et de l'infecter. L'évolution a opéré un recyclage extraordinaire, gardant la capacité de fusion de la protéine, mais changeant sa finalité. Au lieu de permettre à un virus d'entrer dans une cellule pour la détruire, la syncytine permet désormais aux cellules du placenta de fusionner entre elles pour construire cette barrière protectrice vitale.
De plus, la syncytine possède des propriétés immunosuppressives qui inhibent l'action des lymphocytes T maternels à l'endroit précis où le placenta touche l'utérus. C'est grâce à cette ruse virale que le fœtus n'est pas rejeté comme un corps étranger.
Un Phénomène Répété au Cours de l'Évolution
Ce qui rend cette découverte encore plus remarquable, c'est que ce phénomène ne s'est pas produit qu'une seule fois. L'évolution a "rejoué" ce scénario à plusieurs reprises et de manière indépendante chez différentes espèces de mammifères. Les souris, par exemple, possèdent elles aussi des gènes de type syncytine qui permettent la formation de leur placenta. Cependant, les gènes viraux capturés par les ancêtres des souris ne sont pas les mêmes que ceux capturés par les ancêtres des humains.
Cela suggère que l'émergence des mammifères placentaires a été conditionnée par ces interactions intimes avec le monde viral. La nature a "compris" que la meilleure façon de fabriquer un placenta efficace était d'utiliser des outils viraux disponibles dans l'environnement.
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Les Implications pour la Médecine Moderne
La compréhension de l'origine virale du placenta ouvre des perspectives concrètes pour la médecine moderne, notamment dans le domaine de la fertilité et des pathologies de la grossesse. Si la production de syncytine est défaillante, la fusion cellulaire du placenta se fait mal, et la barrière devient poreuse ou inefficace. Comprendre comment moduler ou réparer l'expression de ces gènes pourrait un jour sauver des vies.
De plus, cette découverte change notre regard sur notre propre ADN. Le projet du génome humain a révélé que près de 8 % de notre patrimoine génétique est constitué de séquences d'origine rétrovirale. Nous sommes, littéralement, des chimères génétiques, un assemblage complexe d'humain et de viral.
Le Placenta : Une Forteresse Antivirale Naturelle
Une étude récente a révélé qu'une classe d'ARN produite par les cellules placentaires met en branle des défenses antivirales en mimant les molécules d'ARN virales. Chez l'humain et les autres mammifères placentaires, le placenta assure un double rôle : celui d'une interface d'échange qui permet la nutrition et la respiration du fœtus ainsi que l'élimination de ses déchets métaboliques; et celui d'une barrière protectrice, s'opposant à la transmission de pathogènes de la mère à l'enfant.
A l'interface placentaire, les cellules fœtales pénètrent profondément dans les tissus maternels, jusqu'au contact direct du sang. Une ligne de défense active s'y oppose toutefois, sous la forme d'une production continue d'interférons, des molécules spécialisées dans la communication entre cellules lors d'infections. L'induction des interférons de type III est entretenue par la transcription constante et en très grande quantité de certains ARN à partir d'une région dédiée du génome. Ces ARN appartiennent à une classe particulière d'éléments mobiles du génome : des rétrotransposons.
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