Des scientifiques expliquent comment l’infection peut produire de la diversité génétique – Harvard Gazette

Comme l’a montré COVID, lorsque des agents pathogènes se déplacent dans une population, nous nous adaptons, limitons les interactions, voire isolons, et modifions généralement nos relations les uns avec les autres. Les humains ne sont pas seuls. De nouvelles recherches menées par des scientifiques de Harvard donnent un aperçu de la façon dont les agents pathogènes modifient les comportements sociaux des animaux.

« Les conditions environnementales extrêmes ont un impact très fort sur tous les animaux », a-t-il déclaré. Yun Changil est professeur à Département de biologie organique et évolutive. Mais bien que ce comportement ait été observé chez les animaux, des simples mouches des fruits jusqu’aux primates, les chercheurs ne comprennent pas ce qui se passe dans le cerveau d’un animal individuel qui entraîne des changements de comportement social résultant d’une infection.

dans leurs nouvelle feuillequi a été publié dans la revue Nature, Zhang et ses collègues ont étudié le petit ver élégants, Qui existe dans la nature avec deux sexes : des hermaphrodites qui produisent à la fois des ovules et du sperme, et des mâles. Dans des circonstances normales, les hermaphrodites sont solitaires, préférant l’auto-reproduction à l’accouplement avec des mâles. Cependant, l’équipe de Zhang a découvert que les vers hermaphrodites sont infectés par une souche pathogène de bactéries. Pseudomonas aeruginosa Ils sont devenus plus intéressés l’un par l’autre et ont augmenté leur accouplement avec les mâles.

« En général, par rapport à l’auto-reproduction, l’accouplement avec des mâles est plus susceptible de produire de nouveaux génomes par recombinaison », a ajouté Zhang. « Par conséquent, l’augmentation de la consanguinité induite par les agents pathogènes améliore la capacité à produire de la diversité génétique pour l’adaptation des animaux hôtes. »

Qu’est-ce qui motive ce changement de comportement d’accouplement ? Le mélange de phéromones – de petits produits chimiques volatils émis par des vers individuels auxquels d’autres vers réagissent – joue un rôle important.

« Ces phéromones dispersent généralement les signaux qui repoussent les bisexuels », a déclaré Teilhong Wu, chercheur postdoctoral au laboratoire de Chang et co-premier auteur de l’article. Mais l’hermaphrodite infecté devient moins répulsif avec les phéromones. Parfois, ils sont attirés par eux.

Plus précisément, les chercheurs ont découvert qu’une paire de neurones sensibles aux produits chimiques dans le ver commençait à répondre aux phéromones après l’infection et que ces neurones étaient nécessaires pour que les vers modifient leur comportement.

Ensuite, les chercheurs ont isolé l’ARN messager d’une paire de neurones et ont examiné comment ils différaient après une blessure. Ils ont découvert que le récepteur de phéromone STR-44 était significativement régulé positivement chez les vers infectés. Le récepteur STR-44 est un récepteur couplé aux protéines G (GPCR), et son expression amène la paire de neurones à répondre au mélange de phéromones. L’équipe a testé plusieurs autres récepteurs de phéromones précédemment identifiés dans les vers, mais aucun ne semblait affecter le changement de comportement social induit par les agents pathogènes, suggérant le rôle spécifique de STR-44 dans ce processus.

« Normalement, l’expression du récepteur de la phéromone STR-44 est très faible dans les vers », a déclaré Minghai Ge, un autre chercheur postdoctoral du laboratoire de Zhang et l’un des co-auteurs de l’article. « Mais l’exposition à des agents pathogènes bactériens stimule fortement l’expression de ce récepteur. » La présence d’une plus grande quantité de récepteurs de phéromones STR-44 a supprimé la répulsion des vers hermaphrodites et augmenté leur taux d’accouplement avec les mâles.

Au-delà des vers, Zhang a noté que de nombreux GPCR chimiques différents sont codés dans les génomes de nombreux animaux. Ils sont utilisés pour évaluer les signaux environnementaux, tels que les odeurs, les goûts et les phéromones. Elle a déclaré que la régulation négative des récepteurs de phéromones peut être une stratégie courante pour les animaux pour modifier leur comportement social en présence de facteurs de stress pathogènes.

Les animaux ont de nombreux GPCR qui peuvent détecter les produits chimiques. « Il est possible que certains d’entre eux ne soient pas utilisés normalement », a déclaré Zhang. « C’est comme s’ils étaient généralement conservés à la banque, pour être utilisés uniquement dans des circonstances stressantes, comme attraper une infection. »

L’équipe pense que la recherche fournit une voie pour étudier le changement de comportement en réponse aux agents pathogènes et aux parasites chez des animaux plus complexes. « Cet animal modèle simple nous a donné des pouvoirs expérimentaux pour déterminer la base neurale et moléculaire de la plasticité comportementale sociale », a déclaré Zhang.

Des études antérieures ne provenant pas du laboratoire de Zhang avaient déjà identifié les effets des agents pathogènes sur le comportement d’accouplement des invertébrés et d’autres vertébrés. « Peut-être que d’autres chercheurs pourraient examiner les réponses aux phéromones importantes pour le comportement d’accouplement chez ces animaux », a-t-elle suggéré, ce qui pourrait expliquer comment les infections affectent le système nerveux entraînant des changements de comportement, y compris ceux des interactions sociales.