Des chercheurs de l’Université d’Utrecht ont conçu un capteur fluorescent qui permet aux scientifiques d’observer les dommages et la réparation de l’ADN en temps réel à l’intérieur de cellules vivantes et même dans des organismes entiers. Construit à partir de composants d’une protéine cellulaire naturelle, cet outil offre des vues continues de la dynamique de réparation tout en minimisant les interférences avec les mécanismes propres de la cellule. Ce travail, rapporté dans Nature Communications, pourrait aider les recherches sur le cancer, les tests de médicaments et les études sur le vieillissement.
L’ADN à l’intérieur des cellules est constamment endommagé par des sources telles que la lumière du soleil, les produits chimiques, les rayonnements et l’activité métabolique normale. La plupart de ces dommages sont réparés rapidement et efficacement, mais lorsque la réparation échoue, les erreurs résultantes peuvent contribuer au cancer, au vieillissement et à d’autres maladies, selon les chercheurs de l’Université d’Utrecht.
Récemment encore, les scientifiques étudiaient principalement ces événements de réparation à l’aide de méthodes d’instantanés nécessitant de tuer et de fixer les cellules à différents moments. Ces approches ne donnaient que des vues isolées d’un processus hautement dynamique et rendaient difficile le suivi de la formation et de la résolution des dommages au fil du temps.
Le nouveau capteur change cela en permettant un suivi en temps réel des dommages à l’ADN dans les systèmes vivants. Il utilise un marqueur fluorescent attaché à un petit domaine dérivé d’une des propres protéines de la cellule, qui se lie brièvement à un marqueur spécifique apparaissant sur l’ADN endommagé. Comme cette interaction est douce et réversible, le capteur peut illuminer les sites de dommage sans perturber substantiellement les mécanismes de réparation de la cellule, offrant une image plus réaliste de la réponse.
Le chercheur principal Tuncay Baubec a décrit l’avantage dans un entretien diffusé par l’Université d’Utrecht : « Notre capteur est différent. Il est construit à partir de parties prélevées sur une protéine naturelle que la cellule utilise déjà. Il s’allume et s’éteint sur le site du dommage tout seul, de sorte que ce que nous voyons est le vrai comportement de la cellule. »
Le biologiste Richard Cardoso da Silva, qui a conçu et testé l’outil, s’est rappelé un moment clé du projet. « J’étais en train de tester des médicaments et j’ai vu le capteur s’allumer exactement là où le faisaient les anticorps commerciaux », a-t-il dit. « C’est à ce moment-là que j’ai pensé : ça va marcher. »
Dans des expériences en laboratoire, l’équipe a utilisé le capteur pour suivre comment les signaux de dommage apparaissent et s’estompent au fil du temps dans des cellules cultivées, capturant la séquence complète de réparation de l’ADN dans un enregistrement continu unique plutôt que dans plusieurs expériences séparées. Les chercheurs ont pu voir quand le dommage surgissait, à quelle vitesse les protéines de réparation s’accumulaient sur place et quand le signal disparaissait alors que la cellule résolvait le problème.
Le capteur a également bien fonctionné dans un organisme entier. Des collaborateurs de l’Université d’Utrecht ont testé la sonde basée sur des protéines chez le ver nématode Caenorhabditis elegans, un modèle largement utilisé en biologie. Là, il a détecté des cassures programmées de l’ADN qui se forment pendant le développement. Baubec a déclaré que cela montrait que « l’outil n’est pas seulement pour les cellules en laboratoire. Il peut aussi être utilisé dans de vrais organismes vivants. »
Étant modulaire, les scientifiques peuvent le lier à d’autres composants moléculaires. Selon le communiqué de l’Université d’Utrecht, cette flexibilité pourrait permettre aux chercheurs de cartographier où les dommages à l’ADN se produisent dans tout le génome, d’analyser quelles protéines s’accumulent sur les sites endommagés et même de déplacer l’ADN endommagé vers différentes positions dans le noyau pour tester comment l’emplacement influence la réparation.
Bien que le capteur ne soit pas un traitement, l’équipe s’attend à ce qu’il soutienne les recherches médicales et toxicologiques. De nombreuses thérapies anticancéreuses et composés expérimentaux agissent en endommageant l’ADN des cellules tumorales, et les tests en phase précoce reposent souvent sur des anticorps pour évaluer l’ampleur des dommages causés par un médicament. Le groupe d’Utrecht rapporte que leur capteur de cellules vivantes pourrait rendre ces évaluations moins chères, plus rapides et plus précises, et pourrait également aider dans les études sur le vieillissement naturel et la surveillance de l’exposition aux rayonnements ou à d’autres agents mutagènes.
Le travail est décrit dans la revue Nature Communications sous le titre « Lecteurs de chromatine conçus pour suivre la dynamique de la chromatine endommagée dans les cellules et les animaux vivants », dirigé par le premier auteur Richard Cardoso da Silva et l’auteur senior Tuncay Baubec. L’Université d’Utrecht indique que l’équipe a mis l’outil à disposition de manière ouverte, avec des informations et des construts partagés en ligne pour que d’autres laboratoires puissent commencer à utiliser le capteur dans leurs propres recherches sur la réparation de l’ADN.
