La gonorrhée nous a-t-elle donné des grands-parents ? – L’actualité des neurosciences

Aperçu: Les chercheurs ont identifié une série de mutations génétiques qui protègent contre le déclin cognitif chez les personnes âgées. Une nouvelle étude suggère que les pressions sélectives exercées par des agents pathogènes infectieux tels que la gonorrhée pourraient avoir favorisé l’émergence de cette variance génétique chez Homo sapiens.

La source: UCSD

Des chercheurs de la faculté de médecine de l’Université de Californie à San Diego ont déjà découvert une série de mutations génétiques humaines qui protègent les personnes âgées du déclin cognitif et de la démence.

Dans une nouvelle étude, publiée le 9 juillet 2022 dans Biologie moléculaire et évolutionils ciblent l’un de ces gènes mutés et tentent de retracer son évolution – quand et pourquoi il est apparu dans le génome humain.

Les résultats suggèrent que les pressions sélectives exercées par des agents pathogènes infectieux tels que la gonorrhée peuvent inhiber l’émergence de cette variante génétique dans le Homo sapienset soutenu par inadvertance l’existence des grands-parents dans la société humaine.

La biologie de la plupart des espèces animales est optimisée pour la reproduction, souvent au détriment de la santé future et d’une durée de vie plus longue. En fait, les humains sont l’une des rares espèces connues à vivre bien après la ménopause.

Selon «l’hypothèse de la grand-mère», cela s’explique par le fait que les femelles plus âgées fournissent un soutien important pour élever les nourrissons et les enfants humains, qui nécessitent plus de soins que les jeunes des autres espèces. Les scientifiques tentent maintenant de comprendre quelles caractéristiques de la biologie humaine permettent cette santé à long terme.

Lorsque les chercheurs ont précédemment comparé les génomes des humains et des chimpanzés, ils ont découvert que les humains possédaient une version unique du gène du CD33, un récepteur exprimé dans les cellules immunitaires. Le récepteur CD33 standard se lie à un type de sucre appelé acide sialique, qui recouvre toutes les cellules humaines. Lorsque la cellule immunitaire détecte l’acide sialique via CD33, elle reconnaît l’autre cellule comme faisant partie du corps et ne l’attaque pas, empêchant une réponse auto-immune.

Le récepteur CD33 est également exprimé dans les cellules immunitaires du cerveau appelées microglie, où il aide à contrôler la neuroinflammation. Cependant, la microglie joue également un rôle important dans l’élimination des cellules cérébrales endommagées et des plaques amyloïdes associées à la maladie d’Alzheimer. En se liant aux acides sialiques sur ces cellules et plaques, les récepteurs CD33 réguliers suppriment cette importante fonction microgliale et augmentent le risque de démence.

C’est là qu’intervient la nouvelle variante du gène. Quelque part le long de la ligne évolutive, les humains ont ramassé une forme mutée supplémentaire de CD33 dépourvue du site de liaison au sucre. Le récepteur muté ne répond plus aux acides sialiques sur les cellules et les plaques endommagées, permettant à la microglie de les décomposer. En fait, des niveaux plus élevés de cette variante de CD33 se sont avérés protéger indépendamment contre la maladie d’Alzheimer d’apparition tardive.

En essayant de comprendre quand cette variante génétique est apparue pour la première fois, le co-auteur principal Ajit Varki, MD, professeur émérite de médecine et de médecine cellulaire et moléculaire à la faculté de médecine de l’UC San Diego, et ses collègues ont trouvé des preuves d’une forte sélection positive, ce qui suggère que quelque chose se passait car le gène évolue plus vite que prévu.

Ils ont également découvert que cette version particulière de CD33 n’était pas présente dans les génomes des Néandertaliens ou des Denisoviens, nos plus proches parents évolutifs.

« Pour la plupart des gènes qui sont différents chez les humains et les chimpanzés, les Néandertaliens ont tendance à avoir la même version que les humains, donc c’était vraiment surprenant pour nous », a déclaré Varki. « Ces résultats suggèrent que la sagesse et les soins de grands-parents en bonne santé peuvent avoir été un avantage évolutif important que nous avions par rapport aux autres hominidés anciens. »

Varki a dirigé l’étude avec Pascal Gagneux, PhD, professeur de pathologie à l’UC San Diego School of Medicine et professeur au département d’anthropologie. Les auteurs ont déclaré que l’étude fournit de nouvelles preuves qui soutiennent l’hypothèse de la grand-mère.

Pourtant, la théorie de l’évolution affirme que le succès de la reproduction est le principal moteur de la sélection génétique, et non la santé cognitive post-reproductive. Alors, qu’est-ce qui a conduit à la prévalence de cette forme mutée de CD33 chez l’homme ?

Une possibilité, suggèrent les auteurs, est que des maladies hautement contagieuses telles que la gonorrhée, qui peuvent nuire à la santé reproductive, aient pu affecter l’évolution humaine. Les bactéries de la gonorrhée se recouvrent des mêmes sucres auxquels les récepteurs CD33 se lient. Comme un loup déguisé en mouton, la bactérie est capable de tromper les cellules immunitaires humaines pour qu’elles ne les identifient pas comme des envahisseurs extérieurs.

Cela montre la bactérie Neisseria Gonorrheoeae
La bactérie Neisseria gonorrhoeae pourrait avoir été à l’origine de l’évolution de variants génétiques humains qui protègent contre la démence. Crédit : NIH

Les chercheurs suggèrent que la version mutée de CD33 sans site de liaison au sucre est apparue comme une adaptation humaine contre un tel « mimétisme moléculaire » par la gonorrhée et d’autres agents pathogènes. En effet, ils ont confirmé que l’une des mutations spécifiques à l’homme était capable d’abolir complètement l’interaction entre la bactérie et le CD33, permettant aux cellules immunitaires d’attaquer à nouveau la bactérie.

Dans l’ensemble, les auteurs pensent que les humains ont initialement hérité de la forme mutée de CD33 pour se protéger contre la gonorrhée pendant l’âge de procréer, et cette variante du gène a ensuite été cooptée par le cerveau pour ses avantages contre la démence.

« Il est possible que CD33 soit l’un des nombreux gènes sélectionnés pour leurs avantages de survie contre les agents pathogènes infectieux au début de la vie, mais ensuite sélectionnés secondairement pour leurs effets protecteurs contre la démence et d’autres maladies liées au vieillissement », a déclaré Gagneux.

Les co-auteurs incluent : Sudeshna Saha, Naazneen Khan, Andrea Verhagen, Aniruddha Sasmal et Sandra Diaz de l’UC San Diego, Troy Comi et Joshua M. Akey de l’Université de Princeton, Hai Yu et Xi Chen de l’UC Davis et Martin Frank van Biognos AB .

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Ceci montre un diagramme de l'étude:

Financement : Ce travail a été financé par les National Institutes of Health (subvention R01GM32373) et le Cure Alzheimer’s Fund.

À propos de cette actualité de la recherche en génétique et en neurosciences évolutives

Auteur: Scott La Fée
La source: UCSD
Contact: Scott La Fee – UCSD
Image: L’image est attribuée au NIH

Recherche originale : Libre accès.
« Evolution des allèles spécifiques à l’homme protégeant la fonction cognitive de grand-mère » par Ajit Varki et al. Biologie moléculaire et évolution


Résumé

Évolution d’allèles spécifiques à l’homme qui protègent la fonction cognitive des grands-mères

Le récepteur myélomonocytaire CD33 (Siglec-3) inhibe la réactivité immunitaire innée par la reconnaissance extracellulaire du domaine V-set des « modèles moléculaires auto-associés » (SAMP) contenant de l’acide sialique (SIA). Nous avons précédemment montré que le domaine V-set déficient CD33l’allèle variant, protecteur contre la maladie d’Alzheimer tardive (LOAD), est dérivé et spécifique de la lignée des hominines.

Nous rapportons maintenant plusieurs mutations du domaine CD33 V-set spécifiques à l’hominine. En raison d’une mutation de perte de fonction fixe spécifique à l’hominine dans le CMAH gen, manquez les gens N-acide glycolylneuraminique (Neu5Gc), le ligand Sia préféré du CD33 ancestral. L’analyse des mutations et les simulations MD indiquent que le changement fixe de l’acide aminé 21 du domaine de l’ensemble V de l’hominine et les changements conformationnels liés à His45 ont corrigé la perte de Neu5Gc en passant à N-reconnaissance de l’acide acétylneuraminique (Neu5Ac).

Nous montrons que les agents pathogènes spécifiques à l’homme Neisseria gonorrhoeae et Groupe B Streptocoques huCD33 se lie sélectivement dans le cadre du mimétisme moléculaire d’évasion immunitaire des SAMP hôtes et que cette liaison est significativement affectée par la modification de l’acide aminé 21.

En plus de la protection LOAD CD33 les allèles abritent des variants d’origine humaine, universels pour la population et protecteurs de la cognition à plusieurs autres loci. Fait intéressant, 11 des 13 SNP de ces gènes humains (dont CD33) ne sont pas partagés par les génomes des hominines archaïques : Néandertaliens et Denisoviens.

Nous présentons un scénario évolutif plausible pour collecter, corréler et comprendre les connaissances existantes sur l’évolution de huCD33 et suggérons que les grands-mères apparaissent chez l’homme.

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