Défenses immunitaires : une invention répétée au cours de l’évolution

Des gènes anciens au cœur des défenses antivirales

L’immunité innée intra-cellulaire est l’un des tout premiers remparts de l’organisme contre les virus. Elle repose sur des centaines de protéines capables de détecter un agent pathogène (appelées senseurs) et/ou d’en bloquer la multiplication, les effecteurs antiviraux. 

Parmi elles, les protéines codées par les gènes SAMD9 et SAMD9L jouent un rôle clé chez l’humain : elles freinent la production de protéines virales, notamment celles des poxvirus et des lentivirus comme le VIH. Un dérèglement de ces gènes, causé par des mutations génétiques, peut entraîner des pathologies graves, telles que des maladies auto-immunes ou certains cancers.

L’étude publiée dans la revue Nature Ecology and Evolution met en lumière l’histoire évolutive complexe de cette famille de gènes : duplications, pertes, évolutions rapides, autant de signes de pressions constantes de sélection souvent exercées par les virus. Ce phénomène illustre une véritable « course à l’armement » évolutive : les virus développent des stratégies pour infecter, tandis que les hôtes renforcent leurs défenses, poussant chacun à évoluer sans cesse.

Des bactéries aux primates, une évolution convergente des défenses antivirales

En combinant des analyses génétiques et structurales sur des données publiques issues d’un large éventail d’espèces (bactéries, animaux, dont primates), les scientifiques ont pu montrer que des protéines analogues à SAMD9 existent y compris chez les bactéries.

Chez ces dernières, ces protéines appelées Avs participent à la défense contre les virus infectant les bactéries (les bactériophages). Des expériences de laboratoire ont permis de montrer que lorsqu’une Avs9 (la plus similaire à SAMD9) est activée, elle provoque la mort de la bactérie, un « suicide altruiste » qui empêcherait la propagation du virus. La ressemblance structurale avec les SAMD9 humains suggère une évolution convergente : la nature aurait trouvé, à plusieurs reprises, des solutions similaires pour contrer les infections virales, malgré des milliards d’années de séparation entre bactéries et mammifères.

À une échelle plus récente, chez les primates, l’évolution de ces gènes révèle également un passé évolutif conflictuel, avec des épisodes de pertes selon les espèces. Par exemple, bien que SAMD9 et SAMD9L soient tous deux essentiels chez l’humain, les bonobos, nos proches cousins, ont perdu SAMD9. Cette perte est récente et certains individus portent même encore les deux gènes, SAMD9 et SAMD9L.

Découverte surprenante, les tests effectués par les scientifiques sur des cellules humaines montrent que les versions du gène SAMD9L chez les chimpanzés et bonobos sont plus efficaces que celle de l’humain contre la réplication du VIH. Ces adaptations pourraient refléter une adaptation à d’anciens lentivirus, contribuant à une forme de résistance naturelle chez ces espèces.

En conclusion, cette étude révèle que nos mécanismes antiviraux ont des racines très anciennes, similaires jusque dans le monde bactérien, et qu’ils continuent d’évoluer face aux menaces virales.
Comprendre ces dynamiques, qui relient les défenses ancestrales et les adaptations modernes, pourrait un jour inspirer de nouvelles approches thérapeutiques contre les infections virales humaines, comme le VIH.

Figure : 

A. Schéma de l'organisation multi-domaines des protéines bactériennes Avs9 présentant une forte similarité structurale avec les protéines humaines SAMD9/9L, montrant une organisation commune convergente. Les silhouettes proviennent de phylopic.org.

B. Alignement du locus génomique SAMD9/9L parmi 72 individus bonobos et chimpanzés montrant une perte récente non fixée de SAMD9 dans la population de bonobos.
 

En savoir plus : Legrand A, Demeure R, Chantharath A, Rey C, Baltenneck J, Gilchrist CLM, Rocha JL, Loyer C, Picard L, Cimarelli A, Steinegger M, Rousset F, Sudmant PH, Etienne L. Evolutionary characterization of antiviral SAMD9/9L across kingdoms supports ancient convergence and lineage-specific adaptations. Nat Ecol Evol. 2025 Nov 11. doi: 10.1038/s41559-025-02845-x. Epub ahead of print. PMID: 41219459.