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Le “contrôle qualité” des gènes observé en temps réel

  • Posté le : Lundi 24 Septembre 2012
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  • par : L. Salters

Des chercheurs ont mis au jour des dispositifs de réparation de l’ADN. Et ont chronométré le tout. Il faut ainsi un peu plus de 5 minutes pour que l’ensemble se mette en branle.

L’ARN polyméraseL’ARN polymérase, comme un train sur les brins de l’ADN.


© Philippe Plailly / LookatSciences

Les révélations sur la cartographie de notre génome annoncées par la grande étude Encode  à peine digérées, la recherche en génétique fait à nouveau parler d’elle. Avec des résultats portant sur les processus de réparation de l’ADN. On savait jusque là que la cellule peut mettre en œuvre des dispositifs complexes pour réparer son ADN endommagé. Mais ce processus n’avait encore jamais été observé en direct. Des chercheurs à l’affût ont pu disséquer le phénomène en temps réel. En en repérant les différents moments clefs.

Une équipe de l’Institut Jacques Monod (CNRS/Université Paris Diderot), en collaboration avec des collègues des universités de Bristol (Angleterre) et Rockefeller (Etats-Unis), est à l’origine de cette manipulation. Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue Nature du 9 septembre. Les implications concrètes de ces travaux sont très importantes, notamment dans le domaine des cancers. Les rayons ultra-violets, la fumée de tabac ou encore les benzopyrènes (contenus dans les viandes grillées au barbecue par exemple) détériorent la structure même de l’ADN en engendrant des dégâts sur ses brins. Ils sont parfois à l’origine de cancers.
Entretien avec Terence Strick, chercheur à l’Institut Jacques Monod et responsable du projet.

La Banque des Savoirs : Cette notion de “direct” est assez étonnante lorsque l’on parle d’ADN. Pouvez-nous nous donner des détails sur votre dispositif d’observation ?

Terence Strick : L’ADN est une molécule très résistante d’un point de vue mécanique. Et c’est en utilisant ces propriétés que nous pouvons mieux comprendre le fonctionnement biologique de la molécule : plus elle se déroule, plus elle s’allonge. Et inversement.
Dans notre expérience, nous avons fixé une des extrémités d’une molécule d’ADN sur une plaque de verre spécialement traitée. Nous avons accroché une minuscule bille de fer à l’autre bout. L’ensemble baignant dans une solution classiquement employée pour les réactions biochimiques. Grâce à deux aimants, nous avons créé un champ magnétique agissant sur la bille en la tirant vers le haut. La molécule d’ADN, attachée au verre, retient donc la bille qui est attirée par l’aimant. On force ainsi le déroulement de l’ADN jusqu’à son point de rupture. Notre idée était d’observer la position de la bille en vidéo-microscopie. Car elle monte et descend en fonction des mouvements de l’ADN. Si la molécule se recroqueville, la bille descend, si elle se détend, la bille remonte. C’est de l’observation indirecte, mais en temps réel.

La Banque des Savoirs : Et la molécule d’ADN bouge toute seule ?

Terence Strick : Non. Nous avons ajouté à la solution de l’ARN polymérase, dont le rôle est central puisqu’elle elle lit notre code génétique. Il faut bien comprendre que l’ADN est vraiment comme un disque dur d’ordinateur qui est lu en permanence. Et un de ses lecteurs est l’ARN polymérase. Elle parcourt les deux brins qui forment la molécule d’ADN comme un train qui suit les rails. En même temps, elle réécrit la séquence d’un gène qu’elle vient de lire sous forme d’ARN messager. Cet ARN messager est identifié et relu par une autre molécule, un ribosome, qui va à son tour produire une protéine.
Si l’ARN polymérase rencontre des dégâts sur les brins d’ADN, elle s’arrête. Elle attend alors l’arrivée d’une autre protéine, la Mfd. Celle-ci vient s’accrocher sur l’ADN en poussant l’ARN polymérase bloquée pour lancer la “chasse” aux dégâts. Ensuite, la Mfd reste sur l’ADN pour coordonner l’arrivée d’autres protéines de réparation sur le site lésé. Tous ces événements provoquent des réactions mécaniques sur la molécule d’ADN. Ce qui se traduit par des mouvement de la bille observée en vidéo-microscopie.

La Banque des Savoirs : Vous avez donc identifié et isolé chaque étape ?

Terence Strick : Oui. Nous avons clairement identifié les différents moments en jeu dans cette réparation. Lorsque la Mfd se fixe sur l’ADN, il lui faut vingt secondes pour déplacer l’ARN polymérase. Elle reste alors 5 minutes sur la molécule d’ADN endommagée pour coordonner l’arrivée des autres protéines de réparation. Nous avons répété cette opération des milliers de fois. In vitro, chaque molécule d’ADN soutient une dizaine de réaction en une demi-journée.