Les requins nagent dans les océans depuis 450 millions d’années. Ils ont survécu aux cinq extinctions massives qui ont décimé jusqu’à 96 % de la vie marine. Pendant tout ce temps, leur anatomie de base n’a pratiquement pas changé. Les biologistes ont longtemps supposé que cette stabilité évolutive signifiait une biologie simple et archaïque. Le séquençage de leur génome a révélé exactement l’inverse — et certaines de leurs protéines immunitaires intéressent désormais les oncologues.

Ce que vous allez apprendre

• Pourquoi le génome du requin est trois fois plus grand que le génome humain
• Quelles protéines immunitaires des requins résistent aux cancers et aux infections — et comment
• Ce que la biologie des requins pourrait apporter à la médecine humaine dans les prochaines décennies

Un génome trois fois plus grand que le nôtre

Quand des chercheurs ont séquencé le génome du grand requin blanc en 2019 — publié dans PNAS par une équipe internationale — la taille du résultat a surpris tout le monde. 4,63 milliards de paires de bases. Trois fois plus que le génome humain.

Ce génome massif contient une densité inhabituelle de mécanismes de réparation de l’ADN. Des familles de gènes impliquées dans la détection et la correction des erreurs de réplication sont surreprésentées — certaines avec des dizaines de copies là où les humains en ont une ou deux.

Cette architecture génomique explique peut-être pourquoi les requins développent très rarement des cancers malgré leur longévité — certaines espèces vivent plusieurs siècles — et leur exposition constante aux rayonnements ultraviolets en surface.

Crédit : rebius/istock

Des anticorps miniatures que notre système immunitaire ne peut pas produire

La découverte la plus médicalement prometteuse concerne le système immunitaire des requins. Contrairement aux mammifères qui produisent des anticorps composés de chaînes lourdes et légères complexes, les requins et autres élasmobranches produisent des anticorps à chaîne unique — appelés IgNAR pour Immunoglobulin New Antigen Receptor.

Ces anticorps miniatures — environ un dixième de la taille des anticorps humains — présentent des propriétés remarquables documentées dans des recherches publiées dans Nature Biotechnology. Leur petite taille leur permet d’atteindre des sites sur les protéines cibles inaccessibles aux anticorps conventionnels — notamment des cavités enzymatiques impliquées dans la croissance tumorale.

Des versions synthétiques de ces anticorps de requin — appelées nanobodies ou VNARs — sont actuellement en développement clinique pour cibler des cancers résistants aux thérapies conventionnelles.

Une résistance aux virus qui intrigue les virologues

Des recherches publiées dans eLife ont identifié dans le génome du requin des gènes impliqués dans la résistance aux infections virales présentant une expansion significative par rapport aux autres vertébrés.

Parmi ces gènes figurent des régulateurs de l’inflammation et des détecteurs de pathogènes qui semblent fonctionner différemment des équivalents humains — produisant une réponse immunitaire plus ciblée et moins susceptible de générer une inflammation chronique.

L’inflammation chronique est aujourd’hui reconnue comme un facteur de risque majeur pour de nombreuses maladies humaines — cancer, maladies cardiovasculaires, maladies neurodégénératives. Comprendre comment les requins régulent leur inflammation pourrait ouvrir de nouvelles pistes thérapeutiques.

Sources

• Whole genome sequencing of the white shark — PNAS, Marra et al., 2019
• Shark IgNAR antibodies in cancer therapy — Nature Biotechnology, Dooley & Flajnik
• Immune gene expansion in elasmobranch genomes — eLife, Marra et al.