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Les mutations de l'ADN chez l'homme sont généralement mauvaises, mais pourquoi rendent-elles les virus plus forts ?

Les mutations de l'ADN chez l'homme sont généralement mauvaises, mais pourquoi rendent-elles les virus plus forts ?


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Quand je lis sur les mutations de l'ADN chez les humains, les mutations sont généralement mauvaises. Cependant, lorsque je lis des informations sur les mutations des virus telles que les récentes souches émergentes de COVID-19, cela semble être bon pour le virus et le rendre plus fort.

Pourquoi les mutations semblent-elles bonnes pour les virus, et pouvons-nous également appliquer cette technique au corps humain ?


Les effets des mutations
Comme nous l'avons déjà souligné, les mutations ne sont ni bonnes ni mauvaises - ce sont simplement des changements dans la séquence d'ADN. Les effets des mutations sur les humains et les virus sont assez différents, puisque les humains sont des organismes multicellulaires - les mutations dans une cellule n'affectent pas l'organisme entier, mais seulement cette cellule (à l'exception des mutations germinales dans le sperme et l'ovule, avant que ces cellules ne commencent à se diviser et devenir un organisme avec des milliards de cellules).

Une mutation dans une cellule humaine peut avoir des effets différents :

  • si elle se produit dans une région codante d'une protéine, cette protéine peut commencer à mieux fonctionner ou son fonctionnement peut être perturbé (ce dernier est statistiquement plus probable), entraînant la mort cellulaire.
  • s'il se produit dans une région régulatrice, il peut perturber le fonctionnement normal de la cellule, par exemple en la faisant se diviser de manière incontrôlable et en créant ainsi une tumeur cancéreuse.
  • cela peut aussi se produire dans une région sans importance, sans conférer de changements particuliers. Notez également que les perturbations graves, telles que celles conduisant au cancer, ne sont généralement pas le résultat d'une seule mutation, mais d'une accumulation de plusieurs d'entre elles.

Une mutation dans le virus peuvent également avoir des effets différents. La plupart des mutations ont soit un effet négatif - produisant un virus non fonctionnel, soit un effet neutre - n'entraînant aucun changement particulier (en particulier les mutations dites synonymes, qui ne modifient pas l'identité de l'acide aminé codé). Certaines mutations modifient les protéines de la capside du virus, ce qui donne des virus qui ont des propriétés différentes vis-à-vis des anticorps ou qui peuvent mieux s'attacher aux récepteurs cellulaires - ceux-ci sont bénéfiques pour la survie du virus.

La différence importante avec l'hma, où les mutations n'affectent qu'une seule cellule, est qu'une seule cellule infectée produit plusieurs nouveaux virus (de dizaines à millions d'entre eux, selon le virus) - certains d'entre eux seront dysfonctionnels, d'autres aussi bons que leurs parents, et certains plus en forme.

Classification des mutations
Comme on pourrait déjà le supposer à partir de la discussion ci-dessus, en fonction de l'effet de la mutation sur les nouvelles particules virales, elles peuvent être classées en délétère, neutre et bénéfique.

Mutations et remise en forme
Une seule particule virale étant plus en forme ne poserait pas beaucoup de problèmes. Cependant, cette particule peut infecter une autre cellule, produisant une nouvelle génération de particules adaptées, qui se répliqueront à nouveau et ainsi de suite. En d'autres termes, qu'est-ce qui fait qu'une mutation bon car un virus est la sélection naturelle parmi les millions de particules virales.

Par contre, quand on parle d'une mutation mauvaise pour un humain, on parle de l'effet de la mutation sur un seul individu. En d'autres termes, nous comparons ici des appels et des oranges. Si nous devions faire une comparaison équivalente, nous devrions considérer une population humaine sur des milliers voire des millions de générations. Nous verrions dans ce cas que les mutations peuvent avoir des effets tout aussi différents : la "souche humaine" néandertalienne s'est avérée moins en forme et a disparu, alors que la "souche" homo sapiens a survécu et a peuplé la Terre entière.

Les références:


Les mutations du génome ne sont ni mauvaises ni bonnes. Ils modifient. Si le produit de cette altération est avantageux pour le virus ou tout organisme, ils peut obtenir un certain avantage pour mieux se reproduire. Si l'altération est délétère, elle peut être mauvais pour le virus et tout organisme.

Avec les humains, vous voyez de mauvais résultats avec les virus non (ils sont trop petits).


FAQ : Comment les virus mutent

Plus de 100 personnes sont mortes au Mexique à la suite d'une épidémie de grippe porcine, une souche du virus de la grippe qui cible normalement les porcs mais qui a parfois suffisamment muté pour infecter et se propager chez l'homme.

Cette capacité à muter d'un hôte à l'autre, ou d'une espèce à l'autre, est l'un des traits qui a donné au virus de la grippe une longue vie et l'a rendu à la fois presque impossible à éradiquer et potentiellement dangereux pour les animaux et les humains.

Nous explorons ici les raisons pour lesquelles les virus mutent, comment ils le font et quel impact leur environnement joue sur leur capacité à provoquer des pandémies.

Pourquoi les virus mutent-ils ?

Grippe aviaire vs grippe porcine

Presque toutes les maladies humaines proviennent d'autres animaux et s'adaptent ensuite aux hôtes humains, explique David Waltner-Toews, professeur d'agriculture à l'Université de Guelph, auteur de Les poulets ripostent : Paniques pandémiques et maladies mortelles qui passent des animaux aux humains.

Avec la grippe, différentes souches du virus affectent les humains, les oiseaux et les porcs. Naturellement, la grippe humaine est la plus facile à contracter et à transmettre à d'autres humains. Les humains peuvent également contracter la grippe aviaire et la grippe porcine, mais cela nécessite généralement un contact très étroit avec les animaux, a déclaré Waltner-Toews. .

La grippe aviaire ou aviaire est particulièrement difficile à contracter, mais les humains qui la contractent présentent des symptômes très graves. C'est pourquoi les gens s'inquiétaient d'une pandémie mortelle si la grippe aviaire devait muter de manière à devenir facilement transmissible entre humains. La grippe porcine est un peu plus facile à transmettre aux humains, mais ses symptômes ont tendance à être plus légers que ceux de la grippe aviaire.

La plupart des grippes contractées par les humains sont composées principalement de grippe humaine, mais contiennent de petits morceaux de grippe aviaire ou porcine. La grippe porcine est inhabituelle car elle est composée principalement de grippe porcine, mais contient de petites quantités de grippe aviaire et humaine.

Le mouvement d'un virus entre espèces ouvre davantage de possibilités de mutations dans le virus, a déclaré le Dr Ruben Donis, chef de la branche de génétique moléculaire de la division de la grippe aux Centers for Disease Control des États-Unis.

Les mutations ne feraient pas nécessairement que le virus cause une maladie plus grave, mais cela ne peut pas être exclu, a déclaré Donis.

Les mutations pourraient également rendre le virus plus fort pour vaincre le système immunitaire ou résister aux médicaments, a déclaré Stephen Drews, microbiologiste clinique aux laboratoires de santé publique de l'Ontario.

Pour survivre : contrairement aux plantes, aux animaux et à d'autres organismes, le virus ne peut se reproduire qu'à travers une cellule hôte, ce qu'il fait en fixant ses protéines de surface à la membrane cellulaire et en injectant son matériel génétique dans la cellule. Ce matériel génétique, que ce soit de l'ADN ou de l'ARN, emporte ensuite avec lui les instructions de la machinerie cellulaire pour fabriquer plus de virus. Ces nouveaux virus quittent ensuite la cellule et se propagent à d'autres parties de l'organisme hôte.

Mais les organismes hôtes ne sont pas des observateurs passifs de ce processus, et au fil du temps, un système immunitaire humain ou porcin peut tirer les leçons de ces rencontres et développer des stratégies pour prévenir la réinfection. La prochaine fois que le même virus arrive dans une cellule hôte, il peut constater qu'il n'est plus capable de se fixer à la membrane de surface de la cellule. Ainsi, pour survivre, les virus doivent s'adapter ou évoluer, en modifiant suffisamment leurs protéines de surface pour tromper la cellule hôte et lui permettre de se fixer.

Qu'est-ce qui fait qu'un virus mute rapidement tandis que d'autres changent plus lentement ?

Le matériel génétique à l'intérieur du virus joue un rôle énorme dans la rapidité avec laquelle un virus mute, ce qui peut à son tour avoir un impact sur la façon dont la maladie peut se propager dans la population.

Les virus qui se répliquent par l'ADN utilisent les mêmes mécanismes que la cellule hôte utilise pour créer son propre ADN, un processus qui comprend une sorte de « relecture » ​​du matériel génétique copié. Cela signifie que les mutations se produisent plus lentement.

Exemples de virus à ADN tels que la variole. Ces virus se sont propagés dans les populations humaines et ont souvent été mortels. Mais une fois que les vaccinations ont été développées, les virus comme la variole ont été contenus et pratiquement éradiqués. Les virus à ARN, en revanche, se répliquent sans activité de relecture similaire et, par conséquent, des erreurs de codage génétique se produisent. Ce sont ces erreurs qui permettent aux virus à ARN, tels que la grippe et le VIH, de muter rapidement d'une cellule hôte à l'autre, et rendent difficile pour les vaccins et les immunités naturelles de suivre et de se préparer à de nouvelles souches du virus.

Comment un virus passe-t-il d'un animal comme un cochon à un humain ?

Les virus se transmettent d'un animal à l'autre par contact étroit, de quelque manière qu'il se propage normalement, comme la toux ou les éternuements dans le cas d'un virus respiratoire. Normalement, ces infections n'ont aucun impact sur le nouvel hôte puisqu'elles n'ont pas été conçues pour les infecter. Mais lorsqu'un hôte est infecté par deux ou plusieurs souches d'un virus comme la grippe, de nouvelles combinaisons peuvent en résulter.

La grippe, par exemple, a huit segments distincts dans son génome, augmentant sa capacité à former de nouvelles combinaisons pouvant inclure des éléments de la grippe aviaire, de la grippe porcine et de la grippe humaine. Ce sont ces versions recombinées de la grippe qui ont le potentiel de traverser et de se propager à travers un nouvel hôte.

Les porcs sont un incubateur particulièrement efficace car ils possèdent des récepteurs pour la grippe des trois espèces, a déclaré David Waltner-Toews, professeur d'agriculture à l'Université de Guelph, auteur de Les poulets ripostent : paniques pandémiques et maladies mortelles qui passent des animaux aux humains.

"Donc, s'ils se trouvent à proximité de personnes ou d'oiseaux infectés par la grippe, ils les attraperont et les virus se mélangeront à l'intérieur."

Et à mesure que la grippe se propage, sa liste d'hôtes disponibles se propage également. Jusqu'à il y a cinq ans, par exemple, les chiens n'étaient pas sensibles à la grippe, a déclaré le Dr Earl Brown, professeur de microbiologie à la Faculté de médecine de l'Université d'Ottawa. Mais la grippe s'est depuis propagée aux chiens par les chevaux.

Quel rôle joue l'environnement dans la mutation ?

L'un des principaux facteurs du taux de mutation des virus est la densité de population, a déclaré Brown.

"Lorsque vous avez des conditions de forte densité et de surpeuplement, comme vous le verriez dans une ferme porcine, la mutation se produit beaucoup plus rapidement lorsqu'elle passe d'un museau à l'autre", a-t-il déclaré. Le type de virus susceptible de prospérer est également fonction de son environnement, a-t-il déclaré.

Un virus qui tue rapidement son hôte au fur et à mesure qu'il se propage est plus susceptible de prospérer dans les zones densément peuplées où il peut rivaliser avec d'autres virus, mais s'éteindrait lorsque l'offre de nouveaux hôtes est insuffisante, a-t-il déclaré. Inversement, un virus qui incube dans l'hôte pendant des semaines et se propage lentement est plus susceptible de prospérer chez les animaux comme les oiseaux migrateurs, a-t-il déclaré.

Quelle est la contribution des pratiques agricoles ?

Les populations humaines ont augmenté au cours des derniers siècles et, au cours des dernières décennies, la demande de porc et de poulet a grimpé en flèche. Cela a conduit à la prolifération de grandes fermes denses avec des milliers d'animaux. Waltner-Toews a déclaré que ceux-ci entraînent un certain nombre de facteurs qui stimulent la transmission de virus tels que la grippe :

  • De nombreux animaux génétiquement similaires sont conservés au même endroit et leur similitude les rend vulnérables aux mêmes maladies.
  • Le stress des conditions de surpeuplement augmente le risque que les animaux infectés présentent des symptômes de la maladie qui contribuent à la propagation de la maladie, tels que la toux et les éternuements.
  • Les animaux sont expédiés dans le monde entier.
  • Les gens voyagent partout dans le monde, y compris les travailleurs agricoles migrants amenés d'autres pays en tant que main-d'œuvre agricole bon marché.

Waltner-Toews a suggéré que deux changements réduiraient la propagation de nouvelles souches de grippe :


L'avenir de tout

Cette pièce fait partie de la série The Future Of Everything de Metro.co.uk.

Des OBE aux PDG, des professeurs aux futurologues, des économistes aux théoriciens sociaux, des politiciens aux universitaires primés à plusieurs reprises, nous pensons que nous avions l'avenir couvert, loin des références catastrophiques ou faciles aux rapports minoritaires.


2 jours

Tamashunas, Mitchell B

En lisant ceci, je me demandais pourquoi les Néandertaliens avaient une immunité accrue contre les maladies. Je penserais que les humains modernes auraient une plus grande immunité parce que leur population était tellement plus grande. Je pensais que ce serait ainsi parce qu'ils interagissaient très probablement plus souvent avec d'autres humains, ce qui les initierait à plus de maladies. Je pensais qu'au fur et à mesure que ces humains seraient exposés à davantage de maladies, leur système immunitaire se renforcerait, à mesure qu'ils apprenaient à gérer différents types de virus et de maladies. Je pense que cela serait similaire à la façon dont utiliser un désinfectant pour les mains trop souvent est mauvais car il empêche votre système de rencontrer des germes, il ne sait donc pas comment se défendre.

La principale raison pour laquelle j'ai pu voir les Néandertaliens avoir un système immunitaire plus fort est qu'ils vivaient dans des climats plus rudes et que leur corps devait s'adapter au changement. Mais je ne pense pas que cela aurait un impact plus important que ce que les humains modernes ont connu, car un climat rigoureux ne signifie pas nécessairement que leur système immunitaire doit se renforcer. C'était peut-être simplement parce qu'ils avaient besoin de créer des vêtements et des abris qui étaient mieux équipés pour faire face à leur situation particulière.

Marin, Emma

Quand j'ai lu un article précédent sur le sujet de l'ADN de Néandertal dans le génome humain moderne, je me suis demandé quels étaient les avantages évolutifs de conserver un petit pourcentage d'ADN de Néandertal, il est donc intéressant de voir un article qui aborde cette question ! Il n'est pas surprenant que les gènes responsables d'un teint plus clair de la peau fassent partie des gènes conservés des Néandertaliens, car ces gènes ont probablement conféré un avantage substantiel à l'homo sapiens lorsqu'ils ont migré vers des régions moins éclairées. Mais, comme l'a observé Mitchell, le lien entre l'ADN de Néandertal et une immunité accrue est beaucoup moins évident. Je me demande ce que ces informations suggèrent sur les différences entre les environnements respectifs des premiers homo sapiens et des Néandertaliens.


Échos génétiques

L'ADN utilisé pour construire le nouveau génome provient d'un individu surnommé Vindija 33.19, du nom de la grotte où ses fragments d'os ont été trouvés.

Bien que des génomes partiels aient été séquencés à partir d'au moins cinq autres individus, les fragments d'os de Vindija ont conservé suffisamment d'ADN intact pour que Prüfer et ses collègues puissent analyser un génome très détaillé.

À partir de là, ils ont pu distinguer les deux ensembles de gènes que la femelle Vindija a hérités de ses parents. Cela n'a été accompli qu'une seule fois auparavant, à partir d'un échantillon vieux de 122 000 ans provenant du soi-disant Altaï Néandertal trouvé en Sibérie.

En doublant efficacement la quantité d'informations génétiques détaillées sur les Néandertaliens, les chercheurs commencent à déterminer avec plus de précision combien d'ADN de Néandertal persiste chez les humains modernes et d'où, exactement, il vient. (Découvrez le dernier des Néandertaliens dans National Geographic magazine.)

"Les Néandertaliens qui se sont mélangés à nos ancêtres semblent être plus étroitement liés aux Néandertaliens de Vindija, ceux d'Europe", explique Prüfer. "Et peu importe où vous regardez dans le monde, même les habitants d'Asie sont également plus étroitement liés à ce Néandertal", malgré le fait que les ossements néandertaliens de l'Altaï sont géographiquement plus proches.

Dans une étude distincte publiée aujourd'hui dans le Journal américain de génétique humaine, deux des collègues de Prüfer, Michael Dannemann et Janet Kelso, ont adopté une approche légèrement différente. Plutôt que d'examiner les gènes liés à la maladie, ils ont examiné comment les gènes anciens pourraient expliquer l'apparence physique et même certains comportements.

Cette équipe a comparé les gènes de l'Altaï Néandertal avec les données génétiques et - pour la première fois - physiologiques de 112 000 personnes d'origine nord-européenne qui ont fourni leurs informations à la UK Biobank. (Lisez également l'histoire d'un enfant de Néandertal qui a grandi comme un humain moderne.)

Dannemann et Kelso ont découvert 15 régions dans le génome de Néandertal de l'Altaï qui chevauchent fréquemment des sections des génomes du groupe Biobank. Ces gènes déterminent la couleur des cheveux et des yeux, la gravité de vos coups de soleil et même vos préférences en matière de temps de sommeil, ou si vous êtes du matin ou un oiseau de nuit.

Encore une fois, le simple fait d'avoir le gène n'est une garantie pour rien - les gènes de Néandertal sont tout aussi susceptibles que les gènes modernes d'avoir un effet. Mais il est intriguant de savoir qu'ils restent fermement ancrés dans notre maquillage.

Dannemann dit que lui et Kelso prévoient de répéter la recherche en utilisant le nouveau génome de Vindija et une cohorte élargie de la Biobanque de 500 000 personnes, dans l'espoir de révéler encore plus d'associations cachées.

"Les données sont encore assez rares, mais j'espère qu'il ne faudra pas autant de temps pour doubler à nouveau le génome de Néandertal", a déclaré Dannemann. "Avoir plus de références nous aidera à comprendre si certaines variations génétiques étaient courantes chez les Néandertaliens."

Miguel Vilar, scientifique principal du projet Genographic de National Geographic, déclare que Vindija est une grande avancée dans la construction d'une image plus complète de l'histoire de Néandertal, ainsi que dans la compréhension de la façon dont leur ascendance nous affecte encore. Il s'attend à ce que davantage d'informations génétiques proviennent des laboratoires du monde entier, aggravant rapidement ce que nous savons.

« Le fait que nous soyons maintenant en mesure d'identifier des traits spécifiques est un grand pas en avant par rapport à ce que nous savions auparavant », déclare Vilar. La nouvelle recherche est également une étape vers la résolution du mystère de la persistance des gènes de Néandertal dans notre génome au cours des 40 000 à 50 000 dernières années.

« Nous savions qu’il y avait déjà un mixage depuis 10 à 12 ans. Nous arrivons maintenant à comprendre pourquoi ces gènes ont survécu », ajoute Vilar. "Essayer d'expliquer pourquoi ces traits étaient importants dans le contexte de l'évolution humaine, c'est de là que viendront les plus grandes vérités."


Anomalies chromosomiques

Nombre différent de chromosomes

Les gens ont généralement 23 paires de chromosomes. Mais, parfois, une personne est née avec un numéro différent. Avoir un chromosome supplémentaire est appelé trisomie. L'absence d'un chromosome est appelée monosomie.

Par exemple, les personnes atteintes du syndrome de Down ont une copie supplémentaire du chromosome 21. Cette copie supplémentaire modifie le développement normal du corps et du cerveau et provoque des problèmes intellectuels et physiques pour la personne. Certains troubles sont causés par un nombre différent de chromosomes sexuels. Par exemple, les personnes atteintes du syndrome de Turner n'ont généralement qu'un seul chromosome sexuel, un X. Les femmes atteintes du syndrome de Turner peuvent avoir des problèmes de croissance et des malformations cardiaques.

Changements dans les chromosomes

Parfois, les chromosomes sont incomplets ou ont une forme différente de la normale. L'absence d'une petite partie d'un chromosome s'appelle une délétion. Une translocation se produit lorsqu'une partie d'un chromosome s'est déplacée vers un autre chromosome. Une inversion se produit lorsqu'une partie d'un chromosome a été retournée.

Par exemple, il manque une petite partie du chromosome 7 aux personnes atteintes du syndrome de Williams. Cette suppression peut entraîner une déficience intellectuelle et une apparence et une personnalité faciales distinctives.


Pourquoi les virus mutent-ils ?

Stephen Goldstein est un virologue évolutionniste qui étudie les coronavirus à l'Utah University Health. Il dit Inverse il n'y a aucune preuve que des variantes du SRAS-CoV-2 soient plus contagieuses ou mortelles que d'autres. (Le SRAS-CoV-2 est le virus qui cause le Covid-19.)

"Dire que cette seule mutation va rendre les gens capables d'être réinfectés ou de rendre un vaccin inefficace est en avance sur les données", a déclaré Goldstein.

L'idée que certaines souches mutantes affecteront considérablement le cours de la pandémie n'est pas étayée par les données actuelles, dit Goldstein. Il décrit également cette affirmation faite dans l'étude comme « injustifiée et irresponsable ».

Lucy van Dorp, chercheur à l'University College London Genetics Institute, affirme que le terme « souche mutante » a des connotations trompeuses. Mardi, van Dorp et son équipe ont publié une étude évaluée par des pairs dans la revue Infection, génétique et évolution qui a analysé la mutation du SARS-CoV-2.

L'équipe de Van Dorp a trouvé 198 mutations récurrentes après avoir étudié les génomes de 7 500 personnes infectées par Covid-19.

"Tous les virus mutent", dit van Dorp Inverse. « Il est important de suivre les changements dans le génome du virus, mais la détection d'un seul changement à haute fréquence n'est pas suffisante à elle seule pour dire qu'une souche est devenue plus contagieuse, transmissible ou virulente. »

Alors qu'un certain nombre d'études suggèrent que le SRAS-CoV-2 est en train de muter, les mutations sont simplement une caractéristique des virus, explique Goldstein. Le fait que les séquences génétiques du virus changent est attendu.

Des mutations peuvent se produire chaque fois que la séquence génétique d'un virus est copiée. Les coronavirus (qui dépendent d'une enzyme appelée ARN polymérase pour se répliquer) ont tendance à muter plus rapidement et sont plus sujets aux erreurs que les autres virus qui utilisent l'ADN polymérase, explique Goldstein.

"Ils font des erreurs, ils sont négligents, mais cela présente un avantage pour le virus", dit-il. La réplication rapide donne au virus une diversité génétique, ce qui peut l'aider à se propager plus loin au sein d'une population.

Il est important de noter que les mutations n'augmentent pas nécessairement les dommages potentiels d'un virus ou n'ont pas d'effets clairs en aval sur les personnes infectées.


Des scientifiques tentent pour la première fois de modifier définitivement l'ADN d'une personne pour guérir une maladie

Lundi, Brian Madeux, 44 ans – qui souffre d'une maladie métabolique appelée syndrome de Hunter – a reçu des milliards de copies d'un gène correctif par voie intraveineuse, ainsi qu'un outil pour couper son ADN à l'endroit approprié.

Les signes indiquant si cela fonctionne peuvent apparaître dans un mois et les tests le montreront à coup sûr dans trois mois.

Si le traitement réussit, il pourrait donner un élan majeur au domaine naissant de la thérapie génique. Avant cela, les scientifiques ont modifié des cellules en laboratoire qui sont ensuite retournées aux patients, mais jamais auparavant cela n'avait été tenté dans le corps de quelqu'un.

Il existe également des thérapies géniques qui n'impliquent pas la modification de l'ADN.

Mais ces méthodes ne peuvent être utilisées que pour quelques types de maladies, et certaines donnent des résultats qui peuvent ne pas durer ou causer un nouveau problème comme le cancer.

Cette fois, le bricolage du gène se passe de manière précise à l'intérieur du corps. C'est comme envoyer un mini-chirurgien pour placer le nouveau gène exactement au bon endroit.

"Nous coupons votre ADN, l'ouvrons, insérons un gène, le recousons. Réparation invisible", a déclaré le Dr Sandy Macrae, président de Sangamo Therapeutics, la société californienne testant cette stratégie pour deux maladies métaboliques et l'hémophilie. "Cela fait partie de votre ADN et est là pour le reste de votre vie."

Cela signifie également qu'il n'y a aucun retour en arrière, aucun moyen d'effacer les erreurs que l'édition pourrait causer.

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"Vous jouez vraiment avec Mère Nature", a déclaré un expert indépendant, le Dr Eric Topol du Scripps Translational Science Institute de San Diego, ajoutant que les risques ne peuvent pas être pleinement connus, mais les études devraient aller de l'avant car elles sont incurables. maladies,

"C'est un peu humiliant", a déclaré M. Madeux. "Je suis prêt à prendre ce risque. J'espère que cela m'aidera ainsi que d'autres personnes."

Des protections sont en place pour assurer la sécurité et les tests sur les animaux ont été très encourageants, a déclaré le Dr Howard Kaufman, un scientifique de Boston membre du panel des National Institutes of Health qui a approuvé les études.

Il a dit que la promesse de l'édition de gènes est trop grande pour être ignorée. "Jusqu'à présent, il n'y a aucune preuve que cela va être dangereux", a-t-il déclaré. "Ce n'est pas le moment d'avoir peur."

Moins de 10 000 personnes dans le monde souffrent de ces maladies métaboliques, en partie parce que beaucoup meurent très jeunes. Les personnes atteintes de la maladie de M. Madeux, le syndrome de Hunter, n'ont pas de gène qui fabrique une enzyme qui décompose certains glucides. Ceux-ci s'accumulent dans les cellules et provoquent des ravages dans tout le corps.

Les patients peuvent avoir des rhumes et des otites fréquents, des traits du visage déformés, une perte auditive, des problèmes cardiaques, des problèmes respiratoires, des problèmes de peau et des yeux, des défauts osseux et articulaires, des problèmes intestinaux et des problèmes cérébraux et de réflexion.

"Beaucoup sont en fauteuil roulant et dépendent de leurs parents jusqu'à leur mort", a déclaré le Dr Chester Whitley, un expert en génétique de l'Université du Minnesota qui prévoit d'inscrire des patients aux études.

Des doses intraveineuses hebdomadaires de l'enzyme manquante peuvent soulager certains symptômes, mais coûtent 100 000 $ à 400 000 $ par an et ne préviennent pas les lésions cérébrales.

M. Madeux, qui vit maintenant près de Phoenix, est fiancé à une infirmière, Marcie Humphrey, qu'il a rencontrée il y a 15 ans dans une étude qui a testé cette thérapie enzymatique à l'UCSF Benioff Children's Hospital Oakland, où l'expérience d'édition de gènes a eu lieu.

Il a subi 26 opérations pour des hernies, des oignons, des os pinçant sa colonne vertébrale et des problèmes d'oreille, d'œil et de vésicule biliaire.

"Il semble que j'aie subi une intervention chirurgicale tous les deux ans de ma vie", a déclaré M. Madeux. L'année dernière, il a failli mourir d'une bronchite et d'une pneumonie. La maladie avait déformé ses voies respiratoires.

"Je me noyais dans mes sécrétions, je ne pouvais pas tousser", a-t-il déclaré.

M. Madeux a un diplôme de chef et était copropriétaire de deux restaurants dans l'Utah, cuisinant pour des équipes de ski et des célébrités américaines, mais il ne peut plus travailler dans une cuisine ou monter à cheval comme il le faisait auparavant.

L'édition de gènes ne réparera pas les dommages qu'il a déjà subis, mais il espère que cela mettra fin au besoin de traitements enzymatiques hebdomadaires.

Les études initiales impliqueront jusqu'à 30 adultes pour tester la sécurité, mais le but ultime est de traiter les enfants très jeunes, avant que des dommages importants ne surviennent.

Un outil d'édition de gènes appelé CRISPR a attiré beaucoup d'attention récemment, mais cette étude en a utilisé un autre appelé nucléases à doigt de zinc. Ils sont comme des ciseaux moléculaires qui recherchent et coupent un morceau spécifique d'ADN.

La thérapie comporte trois parties : le nouveau gène et deux protéines à doigt de zinc. Les instructions d'ADN pour chaque partie sont placées dans un virus qui a été modifié pour ne pas provoquer d'infection mais pour les transporter dans les cellules. Des milliards d'exemplaires de ceux-ci sont donnés par une veine.

Ils se rendent au foie, où les cellules utilisent les instructions pour fabriquer les doigts de zinc et préparer le gène correctif. Les doigts coupent l'ADN, permettant au nouveau gène de s'y glisser. Le nouveau gène dirige ensuite la cellule pour fabriquer l'enzyme qui manquait au patient.

Seulement 1% des cellules hépatiques devraient être corrigées pour traiter avec succès la maladie, a déclaré le médecin et responsable de l'étude de M. Madeux, le Dr Paul Harmatz à l'hôpital d'Oakland.

"Dans quelle mesure la technologie est-elle à l'épreuve des balles? Nous ne faisons qu'apprendre", mais les tests de sécurité ont été très bons, a déclaré le Dr Carl June, un scientifique de l'Université de Pennsylvanie qui a effectué d'autres travaux de thérapie génique mais n'a pas participé à cette étude.

Des problèmes de sécurité ont affecté certaines thérapies géniques antérieures. Une inquiétude est que le virus pourrait provoquer une attaque du système immunitaire. En 1999, Jesse Gelsinger, 18 ans, est décédé dans une étude de thérapie génique de ce problème, mais les nouvelles études utilisent un virus différent qui s'est avéré beaucoup plus sûr dans d'autres expériences.

Une autre préoccupation est que l'insertion d'un nouveau gène pourrait avoir des effets imprévus sur d'autres gènes. Cela s'est produit il y a des années, lorsque les chercheurs ont utilisé la thérapie génique pour guérir certains cas de troubles du système immunitaire appelés « maladie du garçon à bulles ». Plusieurs patients ont ensuite développé une leucémie parce que le nouveau gène s'est inséré à un endroit de l'ADN natif où il a involontairement activé un gène du cancer.

"Lorsque vous insérez un morceau d'ADN au hasard, parfois cela fonctionne bien, parfois cela ne fait rien et parfois cela cause des dommages", a déclaré Hank Greely, bioéthicien de l'Université de Stanford. « L'avantage de l'édition de gènes est que vous pouvez placer le gène où vous le souhaitez. »

Conseillé

Enfin, certains craignent que le virus ne pénètre dans d'autres endroits comme le cœur, ou les ovules et le sperme où il pourrait affecter les générations futures. Les médecins disent que les sauvegardes génétiques intégrées empêchent la thérapie de fonctionner ailleurs que sur le foie, comme une graine qui ne germe que dans certaines conditions.

Cette expérience n'est pas liée à d'autres travaux plus controversés en cours de débat pour tenter de modifier les gènes dans les embryons humains afin de prévenir les maladies avant la naissance – des changements qui seraient transmis de génération en génération.

Le traitement de M. Madeux devait avoir lieu une semaine plus tôt, mais un petit pépin l'a empêché.

Lui et sa fiancée sont retournés en Arizona, mais n'ont presque pas pu revenir à Oakland à temps pour la deuxième tentative car leur vol du dimanche a été annulé et aucun autre n'était disponible avant lundi, après le traitement.

En se bousculant, ils ont finalement obtenu un vol pour Monterey, en Californie, et un service de voiture les a emmenés à un peu plus de 100 milles au nord d'Oakland.

Lundi, il a eu la perfusion de trois heures, entouré d'une demi-douzaine de médecins, d'infirmières et d'autres personnes portant des vêtements de protection de la tête aux pieds pour réduire le risque de lui transmettre des germes. Son médecin, Harmatz, a passé la nuit à l'hôpital pour s'assurer que son patient reste bien.

"Je suis nerveux et excité", a déclaré M. Madeux alors qu'il se préparait à quitter l'hôpital. "J'ai attendu ça toute ma vie, quelque chose qui peut potentiellement me guérir."

Rapports supplémentaires par AP.


Pourquoi les mutations génétiques se produisent-elles et comment pouvons-nous les arrêter ?

Comment se produisent les mutations génétiques et que peut-on faire pour les prévenir ? est apparu à l'origine sur Quora : l'endroit pour acquérir et partager des connaissances, permettant aux gens d'apprendre des autres et de mieux comprendre le monde.

Des mutations se produisent tout le temps dans nos cellules. C'est en fait la façon dont tous les humains grandissent et changent. La grande majorité des mutations sont inoffensives. Certains sont même bénéfiques. Si vous pensez à l'évolution, les mutations ont aidé l'humanité à se transformer - ont augmenté la taille de notre cerveau et nous ont même fait sortir des océans.

Parfois, les mutations sont influencées par des facteurs environnementaux - comme le tabagisme et le cancer du poumon - et d'autres fois, c'est une erreur d'impression qui se produit lorsqu'une cellule se divise.

On a vu l'affaiblissement de certains gènes pouvant conduire à des mutations en cas de consanguinité. Certains groupes, y compris des nations insulaires comme l'Islande et l'Écosse, ont historiquement connu des problèmes génétiques grâce à de petites populations et à de minuscules pools génétiques. La population juive ashkénaze présente également un risque accru de maladie génétique grâce à l'isolement socio-politique historique et à une attitude culturelle partagée entre de nombreuses cultures, selon laquelle les mariages entre cousins ​​et autres membres de la famille étaient socialement avantageux. Bien qu'aujourd'hui, les attitudes aient changé et que les groupes soient beaucoup moins isolés qu'ils ne l'ont jamais été, le point à retenir demeure : nous sommes plus forts lorsque nous mélangeons nos pools génétiques.

En ce qui concerne les conditions génétiques, des mutations ou des variantes surviennent parfois spontanément. Une forme de nanisme appelée achondroplasie est un exemple de variante qui se produit spontanément chez un individu, puis se transmet dans l'arbre généalogique de cette personne. Il existe plusieurs « fondateurs » du gène de l'achondroplasie - ou des personnes qui ont subi la même mutation spontanée à différents moments qui ont conduit à la variante de l'achondroplasie dans plusieurs arbres généalogiques.

On pense que ma variante de gène, dans un style similaire aux variantes de gène de la mucoviscidose (FK) et de l'anémie cyclique, a commencé par une mutation spontanée chez un individu, puis a transmis l'arbre généalogique de cette personne jusqu'à ce qu'elle se propage parmi plusieurs familles. Je pense qu'il est étonnant de penser que la mucoviscidose, l'une des plus anciennes maladies génétiques existantes, aurait commencé avec une personne en Europe il y a 52 000 ans, il y a 3 600 générations. Aujourd'hui, des centaines de milliers de personnes sont porteuses ou présentent des symptômes du gène de la mucoviscidose. Mon gène familial n'a que 137 ans et 6 générations. Seulement 14 d'entre nous ont déjà eu notre gène. Mais s'il est laissé à lui-même, avec le temps, notre gène pourrait se propager à des centaines de milliers de personnes. Cela pourrait devenir un autre fléau génétique.

Quand vous pensez aux gènes que vous pouvez et ne pouvez pas transmettre à la progéniture, c'est assez fascinant. Mon gène familial a probablement commencé par une mutation spontanée chez mon arrière-arrière-grand-mère. Si c'était le cas, soit l'ovule soit le spermatozoïde qui l'a produite contenait déjà le gène variant, et il existait dans toutes ses cellules à sa naissance, ou lorsqu'elle avait une cellule âgée, l'erreur d'impression s'est produite pendant la division cellulaire - de sorte que le gène variant existed in 50% or 10% or 1% of her cells' DNA, and as bad luck would have it, when she passed genetic information on to her daughter Mae, she gave her that bad information which then occurred in every one of Mae's cells.

Our family gene is on the X-chromosome. A man who is XY always passes daughters an X and sons a Y. Both children inherit X’s from their mothers who - like all females (basically) — are XX. So if my father had daughters, which he did, he passed us his X, marked by this variant. My father’s brother also inherited this bad X from his mother. But he had two sons (he adopted a daughter). So neither boy inherited his bad gene.

My family is trying to stop our gene in the fifth generation. Because we know where our gene is — on the X-chromosome, we are able to breed it out. My sister used a process called in vitro fertilization with a preimplantation genetic diagnosis to weed out the family in her twins.

But in all cases le chemin a mutation happens is basically the same: A misprint occurs during cell division.

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Our complicated relationship with viruses

When viruses infect us, they can embed small chunks of their genetic material in our DNA. Although infrequent, the incorporation of this material into the human genome has been occurring for millions of years. As a result of this ongoing process, viral genetic material comprises nearly 10 percent of the modern human genome. Over time, the vast majority of viral invaders populating our genome have mutated to the point that they no longer lead to active infections. But, as scientists funded by the National Institutes of Health have demonstrated, they are not entirely dormant.

Sometimes, these stowaway sequences of viral genes, called "endogenous retroviruses" (ERVs), can contribute to the onset of diseases such as cancer. They can also make their hosts susceptible to infections from other viruses. However, scientists have identified numerous cases of viral hitchhikers bestowing crucial benefits to their human hosts -- from protection against disease to shaping important aspects of human evolution, such as the ability to digest starch.

Protecting Against Disease

Geneticists Cedric Feschotte, Edward Chuong and Nels Elde at the University of Utah have discovered that ERVs lodged in the human genome can jump start the immune system.

For a virus to successfully make copies of itself inside a host cell, it needs molecular tools similar to the ones its host normally uses to translate genes into proteins. As a result, viruses have tools meticulously shaped by evolution to commandeer the protein-producing machinery of human cells.

Feschotte and his team recognized that because viruses tend to attack the immune system, they may be particularly adept at manipulating immune system genes. Ancient human genomes may have evolved in response. Feschotte believes it is possible that the genomes of humans (or our ancient ancestors) repurposed viral DNA for their own defense, using it to spur the immune system into action against viruses and other foreign invaders.

"We hypothesized that these ERVs were likely to be primary players in regulating immune activity because viruses themselves evolved to hijack the machinery to control immune cells," says Feschotte.

To investigate their hypothesis, Feschotte and his team used a gene-editing technique called CRISPR to systematically eliminate individual ERV sequences in human cells. After removing one of the sequences, the researchers observed a notable weakening of immune function when the cells were challenged by viral infection. The removal of three other ERV sequences also compromised the immune response.

These findings suggest that each of these ERV elements can activate different gene components of the immune system. The team believes there are thousands more ERV sequences with similar regulatory activities, and it hopes to explore them systematically in future studies.

"We think we've only scratched the surface here on the regulatory potential of ERVs," says Feschotte.

Underscoring the complicated relationship humans have with viruses, strong evidence also exists that in some cases ERVs cause cancer but in other cases they protect against cancer. For example, an ERV called ERV9 can detect cancer-related damage in the DNA of cells in the testis. ERV9 then prompts a neighboring gene to induce the damaged cells to commit suicide. This protective mechanism ensures that the cancer cells will not spread.

Shaping Human Evolution

Scientists have also discovered that viral intruders have driven the evolution of human physiological functions ranging from early development to digestion.

Nearly 20 years ago, scientists identified an ERV-derived gene called syncytin that appears to play a key role in the development of the human placenta. Syncytin originated from a retroviral gene encoding a protein that is embedded in the outer surface of a virus. This protein mediates the fusion of the virions with the host cell membrane, thereby facilitating viral infection. In a remarkable turn of events, the human body has repurposed the viral protein's cell-fusing activities to promote the formation of the layer of cells that merge the placenta and the uterus.

Scientists have also found that viral invaders are critical to humans' ability to digest starch. The insertion of an ERV near the human pancreatic gene for making amylase -- a protein that helps humans digest carbohydrates -- led to the expression of amylase in saliva. The consequent ability to digest starch in the mouth has had profound effects on the human diet, notably a shift toward eating foods like rice and wheat. By helping to kick start digestion in the mouth, amylase relieves some of the burden of breaking down food faced by the small intestine. If this critical enzyme were not excreted in saliva, the small intestine would have more difficulty metabolizing sugars and starches.

More recently, in 2016, a team of U.S. and Israeli researchers reported that a common strategy that host organisms use for nullifying viruses -- bombarding them with mutations -- has helped shape human evolution.

The researchers, led by computational biologist Alon Keinan of Cornell University, in collaboration with Erez Levanon from Bar-Ilan University, study a virus-fighting family of human enzymes called APOBECs. During periods when DNA unzips into two single strands -- when it has been damaged, is in the process of being copied, or is being transcribed into RNA -- the APOBEC enzymes seek out bits of viral DNA. They then systematically strafe the viral DNA -- typically swapping many instances of one DNA base for another -- in order to neutralize pathogens lurking within the host genome.

It's likely that this APOBEC mechanism has also mutated non-viral portions of the human genome. Keinan says the majority of these genetic changes would have done enough damage to cause disease. For the most part, such mutations have been weeded out of the population because they were harmful to survival and reproduction. However, researchers have increasingly linked APOBECs to various cancers.

Keinan's team has shown that these mutations are also occurring in cells that develop into sperm and eggs and so they are inherited by future generations. And not all of the mutations have been detrimental. The genetic changes that survived through evolutionary time -- the ones that did not lead to disease -- are more likely to be beneficial. This insight suggests that the APOBEC anti-viral mechanism has helped shape primate evolution through a variety of yet-to-be-identified beneficial mutations. Keinan's team has reported tens of thousands of such mutations in hominid genomes and is now searching for specific examples that led to changes in function that have contributed to human evolution.

While the search for additional examples of beneficial ERVs and antiviral mechanisms continues, scientists are learning more about viral trespassers with the help of large databases of genomic information from numerous species. They're trying to figure out how viral DNA integrates into host genomes, how ERVs can jump from one host species to another and how to protect people in the case of these rare, but occasionally deadly, events.