7.14: Rétrotransposons LTR

Les rétrotransposons LTR sont des éléments transposables de classe I avec de longues répétitions terminales flanquant une région codante interne. Ces éléments sont moins abondants chez les mammifères que les autres éléments transposables de classe I. Environ 8 pour cent de l’ADN génomique humain comprend des rétrotransposons LTR. Certains des exemples courants de rétrotransposons LTR sont les éléments Ty chez la levure et les éléments Copia chez la drosophile.

La région codante interne des rétrotransposons LTR et leur mécanisme de transposition ressemblent beaucoup à un génome rétroviral. Ils peuvent coder pour les enzymes nécessaires à leur mobilisation ainsi que synthétiser des protéines structurelles pour former une particule semblable à un virus. Mais la plupart des rétrotransposons LTR ne possèdent pas les gènes nécessaires pour synthétiser une enveloppe virale. Ainsi, contrairement aux rétrovirus qui peuvent former des virions infectieux et se déplacer horizontalement d’une cellule à une autre, les rétrotransposons LTR ne peuvent se déplacer que d’un locus à un autre dans le génome d’une seule cellule.

Cependant, certains rétroéléments LTR se sont avérés avoir un ORF supplémentaire dans la même position que le gène « env » trouvé dans les génomes des rétrovirus, par exemple les éléments gitans chez la drosophile. Ces éléments peuvent coder pour trois protéines putatives, dont l’une ressemble à une protéine d’enveloppe rétrovirale qui aboutit à une forme infectieuse de l’élément.

Chez l’homme, les rétrotransposons LTR les plus courants sont appelés rétrovirus endogènes ou ERV. Ces VRE sont des produits d’infections virales exogènes ancestrales dans les cellules germinales, qui conduisent à leur transmission verticale chez l’homme. Cependant, en raison d’une co-évolution s’étalant sur des millions d’années, ces VRE jouent désormais un rôle important dans la physiologie humaine, notamment dans le maintien de certains réseaux de régulation.

La plupart des génomes eucaryotes contiennent un groupe unique d’éléments transposables appelés rétrotransposons, ou transposons de classe I.

Contrairement aux transposons à ADN seul ou aux transposons de classe II, les rétrotransposons utilisent un mécanisme de « copier-coller » - ce qui signifie qu’une copie du transposon se déplace vers un nouveau site sur le génome.

Il existe deux types de rétrotransposons : les rétrotransposons à répétition terminale longue, ou LTR, et les rétrotransposons non LTR, qui utilisent tous deux des mécanismes de transposition différents.

Les rétrotransposons LTR consistent en une région codant pour des protéines de 5 à 7 kb de long, flanquée aux deux extrémités de longues répétitions terminales, généralement d’une longueur de 250 à 600 pb.

Ces LTR contiennent des séquences d’amplification et de promotion pour la transcription.

La région codante est très similaire à celle du génome rétroviral, composée de gènes étroitement liés au gag et au pol des rétrovirus. Par conséquent, les rétrotransposons LTR sont également connus sous le nom de rétrotransposons de type rétroviral.

Cependant, contrairement aux rétrovirus, les rétrotransposons LTR ne codent pas pour le gène « env » et ne peuvent donc pas former d’enveloppe virale.

Alors que le gène pol code pour des enzymes telles que la protéase, la transcriptase inverse, l’intégrase et la RNase H, le gène gag code pour des protéines structurelles qui peuvent former une particule semblable à un virus.

Le mécanisme de transposition des éléments LTR ressemble également à la réplication rétrovirale dans les cellules hôtes.

Tout d’abord, l’ARN polymérase II de la cellule hôte se lie au LTR 5' et commence à transcrire le rétrotransposon en un seul brin d’ARN.

L’ARN intermédiaire est ensuite traité par les enzymes de la cellule hôte pour ajouter une coiffe de 5' et une queue polyA de 3'.

L’ARN mature est ensuite transporté vers le cytoplasme et traduit en protéines. L’ARNm et les produits protéiques s’assemblent ensuite pour former une particule semblable à un virus. C’est à l’intérieur de cette particule pseudo-virale que l’ARN est transcrit en une copie d’ADN simple brin.

S’ensuit la dégradation du brin d’ARN par la RNase H, et la synthèse d’un brin d’ADN complémentaire conduisant à un ADN double brin.

Cet ADN linéaire à double brin est lié par l’intégrase aux deux extrémités pour former un complexe stable appelé intasome qui peut être transporté dans le noyau et inséré dans un nouvel emplacement sur le génome de l’hôte.

Les rétrotransposons LTR peuvent faire plusieurs copies d’eux-mêmes dans la même cellule en utilisant ce mécanisme de réplication.