Lumière sur l'interaction entre les rayons UVA et l'ADN

Les rayons ultra-violets A (UVA) sont connus aujourd'hui pour provoquer des cancers de la peau. Les premières informations sur la façon dont les UVA agissent directement sur l'ADN sont révélées par une équipe CNRS du Laboratoire Francis Perrin (CNRS/CEA-Iramis, à Saclay), en collaboration avec un laboratoire du CEA-Inac, à Grenoble. L'interaction entre UVA et ADN résulte d'un comportement collectif des bases de la double hélice (Hélice est issu d'un mot grec helix signifiant « spirale ». Un objet en forme...) d'ADN qui conduit à des lésions chimiques pouvant induire des mutations cancérigènes. Ces travaux ont été publiés en ligne le 18 mars 2011 dans le Journal of the American Chemical Society.

Les rayons ultra-violets A (UVA) (1) représentent plus de 95% du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...) UV solaire qui atteint la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) de la Terre. Ces UVA sont aujourd'hui connus pour engendrer des cancers de la peau dûs à des mutations cancérigènes provoquées par des altérations chimiques des bases de l'ADN (adénine, thymine (La thymine est une base azotée (base pyrimidique). On la trouve sous forme de nucléotide...), guanine (La guanine est une base azotée, et plus exactement une base purique (voir aussi ADN et ARN)....), cytosine). La modification chimique la plus importante correspond à la dimérisation des thymines: deux thymines proches l'une de l'autre sur l'ADN s'associent pour former une nouvelle entité, appelée "dimère de cyclobutane (Le cyclobutane est un hydrocarbure et plus précisément un alcane cyclique, un cycloalcane...)".

Une équipe CNRS du Laboratoire Francis Perrin (CNRS/CEA), en collaboration avec des chercheurs du laboratoire Lésions des Acides Nucléiques du CEA, s'est intéressée aux toutes premières étapes de la formation de telles lésions chimiques. Ils publient la toute première étude décrivant des effets physicochimiques, en amont des effets biologiques, du rayonnement UVA sur de l'ADN modèle. Les physico-chimistes ont examiné le comportement d'une double hélice d'ADN synthétique (formée uniquement de paires adénine-thymine) vis-à-vis des photons UVA. Ils ont ensuite comparé son comportement avec celui des deux simples brins complémentaires (constitués uniquement de thymines ou uniquement d'adénines).

Résultat: la capacité de l'ADN à absorber des photons UVA résulte d'un comportement collectif de ses bases. Etudiées individuellement, les bases de l'ADN (dont la thymine), sont "transparentes" aux UVA. Mais dans cette étude, les scientifiques ont montré que l'absorption des rayons UVA augmente sensiblement suite à l'appariement des deux simples brins pour former une double hélice. De plus, la probabilité (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un...) qu'un photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction...) UVA absorbé conduise à la formation des cyclobutanes est au moins dix fois plus élevée dans le cas d'un double brin que pour un simple brin. Ces différences s'expliqueraient par des changements de la structure électronique des bases induits par les photons UVA. Suite à l'absorption d'un photon (En physique des particules, le photon (souvent symbolisé par la lettre γ — gamma)...), la nouvelle configuration électronique (En physique des particules comme en chimie quantique, la configuration électronique est la...) adoptée par l'ADN, appelée état excité, persiste plus longtemps pour un double brin que pour les simples brins complémentaires. Les thymines ont alors plus de temps à leur disposition pour subir des altérations définitives.

Reste désormais à étendre ces études expérimentales à des séquences d'ADN plus complexes, semblables à l'ADN naturel. Les enjeux en termes de santé publique sont majeurs d'autant que la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) d'UVA qui nous parvient est très importante comparée aux rayons UVB (représentant moins de 5% des rayons ultraviolets atteignant la surface de la Terre) et que ces mêmes UVA sont encore largement utilisés dans les centres de bronzage (Le mécanisme du bronzage est un processus de défense de la peau, sous l'action du...).


Note:

(1) La gamme des rayons UV est subdivisée en UVA (photons dont les longueurs d'onde sont comprises entre 400 et 315 nm (nanomètres ou milliardième de mètres)), UVB (315-280 nm) et UVC (280-100 nm). Si une partie des UVB solaires sont filtrés par l'atmosphère, les UVC solaires sont eux complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou...) filtrés par la couche d'ozone de l'atmosphère et n'atteignent donc pas théoriquement la surface de la Terre.


Références:

Base Pairing Enhances Fluorescence and Favors Cyclobutane Dimer Formation Induced upon Absorption of UVA Radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se...) by DNA, Akos Banyasz, Ignacio Vaya, Pascale Changenet-Barret, Thomas Gustavsson, Thierry Douki et Dimitra Markovitsi –Journal of the American Chemical Society, 18 mars 2011.