Il y a des millions d’années, des virus ont infecté des vertébrés et ont favorisé le développement de leur cerveau. Cela ressemble presque à un scénario de film. Mais il s’agit bien d’une étape de l’évolution, selon des travaux de l’université de Cambridge, publiés le 15 février 2024 dans la revue Cell.

Évolution du cerveau : la myéline liée à une infection d’un ancien rétrovirus

En cherchant à comprendre l’origine de la myéline, membrane qui isole les fibres nerveuses et permet la transmission des impulsions électriques, les scientifiques ont examiné les bases de données de génomes de différentes espèces vivantes en se concentrant sur les régions “non codantes” qui semblent avoir joué un rôle important dans l’évolution.

L’équipe a ainsi remarqué qu’une séquence génétique provenant de rétrovirus - des virus qui envahissent l'ADN de leur hôte - participe à la production de myéline. Baptisée RetroMyelin, elle a été observée dans le génome de mammifères, d'amphibiens et de poissons.

"Ce que je trouve le plus remarquable, c'est que toute cette diversité de vertébrés modernes connus, et la taille qu'ils ont atteint - éléphants, girafes, anacondas ... - n'aurait pas eu lieu", sans l'infection de ces rétrovirus, a expliqué à l'AFP le neuroscientifique Robin Franklin, co-auteur de l'étude.

Pour vérifier leur hypothèse sur le lien entre la myéline et cette séquence dérivée d’un rétrovirus, les chercheurs ont supprimé la partie du génome qu'ils étudiaient chez des rats. Résultats : les rongeurs modifiés ne produisaient pas une protéine nécessaire à la formation de myéline.

Myéline : l’infection a eu lieu, il y a environ 360 millions d’années

Les scientifiques ont ensuite cherché à identifier toutes les espèces qui avaient cette séquence. Ils l’ont retrouvée chez les vertébrés à mâchoire comme les mammifères, mais aussi les oiseaux, les reptiles, les poissons et les amphibiens. En revanche, RetroMyelin n’a pas été observé dans l’ADN des vertébrés sans mâchoire ou des invertébrés. Cet élément a permis aux chercheurs de déterminer que la séquence est apparue dans l’évolution à peu près en même temps que les mâchoires, soit il y a environ 360 millions d'années.

"Il y a toujours eu une pression de sélection pour faire en sorte que les fibres nerveuses conduisent les impulsions électriques plus rapidement", a confié Robin Franklin à l’AFP en expliquant l’importance de la myéline dans la transmission des informations entre le cerveau et l’organisme. "En faisant ça plus vite, alors vous pouvez agir plus vite." Un point essentiel pour la survie aussi bien pour les prédateurs qui chassent, que leurs proies qui ont besoin de les fuir.

Comment le rétrovirus s’est inséré dans l’ADN ?

Cette découverte laisse une question encore : le rétrovirus a-t-il infecté une espèce qui a ensuite évolué une fois, ou il y a fallu plusieurs contaminations ? En analysant les séquences RetroMyelin de 22 espèces de vertébrés à mâchoire, l’équipe a remarqué que les plus grandes similarités entre les séquences étaient observées au sein d'une même espèce. Ce qui les laisse penser qu’il y a eu plusieurs vagues d’infections.

"On a tendance à penser aux virus comme à des pathogènes, des agents causant des maladies", a indiqué Robin Franklin. Mais ce ne sont pas leurs seules actions. En intégrant le génome des êtres vivants, les rétrovirus ont aussi permis la transmission d’éléments essentiels à notre évolution aux générations suivantes, comme le montre les travaux sur la myéline. Son collègue Tanay Ghosh conclut : "Il y a encore beaucoup de choses à comprendre à propos de la façon dont ces séquences influencent différents processus de l'évolution."