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Biologie

Comment l'ARN pourrait réparer l'ADN : une découverte inattendue

Les cellules humaines seraient capables de reconvertir des séquences d’ARN en ADN, une fonction jusqu’à présent jamais identifiée.

Comment l'ARN pourrait réparer l'ADN : une découverte inattendue Rasi Bhadramani/iStock

  • Publié le 17.06.2021 à 14h45
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L'ESSENTIEL
  • Les cellules sont capables de dupliquer l'ADN vers d'autres cellules grâce à des polymérases qui peuvent également le dupliquer dans les ARN.
  • Les chercheurs ont découverts que certains polymérases sont capables de faire le chemin inverse et de convertir l'ARN en ADN.
  • Dans des cellules malsaines, cancéreuses par exemple, ces polymérases pourraient favoriser la croissance des cellules cancéreuses et la résistance au traitement.

La relation entre ADN et ARN se précise. Jusqu’alors, différentes études scientifiques confirmaient que l’ADN peut influer sur l’ARN mais pas l’inverse. Dans une nouvelle recherche, parue le 11 juin dans la revue Science Advances, des chercheurs américains de l’université Thomas Jefferson, à Philadelphie en Pennsylvanie, suggèrent que les segments d'ARN peuvent être réécrits dans l'ADN. “Ce travail ouvre la porte à de nombreuses autres études qui nous aideront à comprendre l'importance d'avoir un mécanisme pour convertir les messages d'ARN en ADN dans nos propres cellules”, s’est réjoui Richard Pomerantz, professeur agrégé de biochimie et de biologie moléculaire à l'université Thomas Jefferson et auteur principal de l’étude.

Le rôle des polymérases en question

Les cellules humaines sont capables de dupliquer l’ADN dans des cellules nouvelles. Ce mécanisme est possible grâce à ce que l’on appelle des polymérases qui sont des enzymes qui permettent de répliquer de l’ADN. Ces dernières créent également des messages d'ARN, qui sont des copies transitoires d’une portion de l’ADN, qui sont transportées pour transmettre l’information codée dans notre génome et permettre la synthèse des protéines nécessaires au fonctionnement de nos cellules. On pensait que les polymérases ne fonctionnaient que dans un seul sens de l'ADN en ADN ou ARN, empêchant les messages d'ARN d'être réécrits dans l’ADN.

Cette hypothèse est remise en cause par cette nouvelle recherche qui fournit des preuves, affirment les chercheurs, que les segments d'ARN peuvent être réécrits dans l'ADN. “La réalité selon laquelle une polymérase humaine peut le faire avec une grande efficacité soulève de nombreuses questions”, estime Richard Pomerantz. Cela peut notamment indiquer que les messages d'ARN peuvent être utilisés comme modèles pour réparer ou réécrire l'ADN génomique.

Convertir l’ARN en ADN, la fonction principale de la polymérase thêta ? 

Pour cette étude, les chercheurs ont étudié une polymérase très inhabituelle, appelée polymérase thêta. Sur les 14 ADN polymérases présentes dans nos cellules, seules trois effectuent l'essentiel du travail de duplication de l'ensemble du génome pour préparer la division cellulaire. Les autres sont principalement impliqués dans la détection et la réparation en cas de rupture ou d'erreur dans les brins d'ADN. La polymérase thêta est de celles-là mais est particulièrement sujette aux erreurs et provoque notamment de nombreuses erreurs ou mutations. En regardant de plus près, les chercheurs ont remarqué que la polymérase thêta partagent certaines de ses “mauvaises” qualités avec la transcriptase inverse, une enzyme qui est capable de convertir l’ARN en ADN, que l’on peut retrouver notamment dans le VIH. Ces enzymes sont utilisées pas les rétrovirus qui contiennent de l'ARN.

Dans une série d’expériences, les chercheurs ont testé la polymérase thêta contre la transcriptase inverse du VIH. Ils ont montré que la polymérase thêta est capable de convertir les messages d'ARN en ADN avec encore plus d’efficacité que lors de la duplication de l'ADN. Cette découverte suggère que cette fonction pourrait être son objectif principal dans la cellule. Pour l’affirmer, les chercheurs ont utilisé la cristallographie aux rayons X et constaté que cette molécule est capable de changer de forme afin de s'adapter à la molécule d'ARN plus volumineuse, ce qui serait “un exploit unique parmi les polymérases”, notent les chercheurs. 

La question, face à cette découverte, d'une possible transmission du génome du coronavirus SARS-CoV-2 dans l'ADN par l'intermédiaire des vaccins à ARN messager se pose-t-elle ? Une analyse du mécanisme de ces vaccins réalisée en janvier 2021 apporte les éléments d'une réponse négative. Contrairement à celui du VIH, le génome du coronavirus ne contient pas l'information qui lui permettrait d'entrer dans le noyau des cellules et d'intégrer l'ADN cellulaire.  

Favoriser la croissance des cellules malsaines

En revanche, cette nouvelle fonction des cellules capables de reconvertir des séquences d'ARN en ADN pourrait apporter de nouveaux éléments dans la compréhension du mécanisme de croissance des cellules cancéreuses. “Notre recherche suggère que la fonction principale de la polymérase thêta est d'agir comme une transcriptase inverse, a conclu Dr Pomerantz. Dans les cellules saines, le but de cette molécule peut être la réparation de l'ADN par l'ARN. Dans les cellules malsaines, telles que les cellules cancéreuses, la polymérase thêta est fortement exprimée et favorise la croissance des cellules cancéreuses et la résistance aux médicaments. Il sera passionnant de mieux comprendre comment l'activité de la polymérase thêta sur l'ARN contribue à la réparation de l'ADN et à la prolifération des cellules cancéreuses.”

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