Répéter sans se tromper

Publié par Adrien le 04/07/2020 à 09:00
Source: CNRS INSB
L'ADN présent dans le nucléole est composé de séquences répétées qui sont parmi les plus transcrites du génome car elles produisent les ARN constituants des ribosomes, ces complexes ribonucléoprotéiques qui assurent la synthèse des protéines. Les dommages générés à ces séquences particulières appelées ADN ribosomique doivent donc être réparés efficacement et rapidement. Grâce à des approches utilisant CRISPR, la spectrométrie de masse (La spectrométrie de masse (mass spectrometry ou MS) est une technique physique d'analyse permettant de détecter et d'identifier des molécules d’intérêt par mesure de...) et l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit par impression...) de fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière froide »). Elle peut servir à...), les scientifiques mettent en évidence que la protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques. En général, on parle de...) JMJD6 est un acteur (Un acteur est un artiste qui incarne un personnage dans un film, dans une pièce de théâtre, à la télévision, à la radio, ou même dans des spectacles de rue....) important du maintien de l'intégrité génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) de l'ADN nucléolaire. Ces travaux sont publiés dans la revue PLoS Genetics

Le nucléole est un compartiment du noyau cellulaire qui contient les séquences codant pour l'ARN ribosomique, un composant essentiel des ribosomes et donc de la synthèse protéique. Cet ADN présent dans le nucléole a la particularité d'être composé de séquences répétées qui sont les plus transcrites du génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome est porté par...) car elles produisent les millions de ribosomes présents dans chaque cellule.


A. Métaphase de cellules U2OS: les foyers verts représentent la protéine fluorescente UBF qui révèle la présence des séquences répétées dans le nucléole.
B. Quantification du nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de "foyers UBF" en absence (-IR) ou en présence (+IR) de dommages à l'ADN: la diminution observée dans les cellules déficientes en JMJD6 (KO) par rapport aux cellules contrôles (U2OS) indique une perte de ces séquences.
C. Exemples de l'agencement des séquences codant pour l'ADN ribosomique, révélées à l'aide des sondes rouges et vertes, en conditions normales (canonical) et anormales (non canonical). Les anomalies sont signalées par la présence d'étoiles et s'avèrent plus fréquentes dans les cellules déficientes pour JMJD6 après induction d'une cassure (En minéralogie, la cassure désigne l'aspect de la surface d'un minéral qui, après avoir été soumis à une contrainte, se brise en présentant des...) double-brin au niveau de la séquence (AsiSI DSB).
© Fages et Canitrot (licence Creative Commons)

Il s'avère que l'ADN est continuellement abîmé par divers facteurs dont l'origine peut être endogène ou exogène. Les facteurs endogènes peuvent être, par exemple, la respiration (Dans le langage courant, la respiration désigne à la fois les échanges gazeux (rejet de dioxyde de carbone, CO2, appelé parfois de façon impropre...) cellulaire qui produit des radicaux libres, et parmi les facteurs exogènes, l'exposition aux rayonnements. Les éventuels dommages aux séquences présentes dans le nucléole doivent donc être réparés efficacement et rapidement. Pour ce faire, les cellules possèdent plusieurs systèmes de réparation qui sont plus ou moins spécifiques du type de dommage présent sur l'ADN. Cependant, si ces mécanismes de réparation sont pour la plupart identifiés et leur fonctionnement connu, leur intervention au niveau des séquences répétées dans le nucléole est encore largement méconnu et difficile à étudier du fait de la présence des nombreuses séquences répétées. Cette question est d'autant plus importante qu'une instabilité de ces séquences d'ADN ribosomique a été décrite dans le vieillissement (La notion de vieillissement décrit une ou plusieurs modifications fonctionnelles diminuant progressivement l'aptitude d'un objet, d'une...) prématuré, certaines maladies neurologiques et le cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de telle manière que la survie de ce dernier est...).

Les chercheurs se sont focalisés sur la famille des histones déméthylases qui, en régulant les modifications post-traductionnelles sur les histones, peuvent modifier le niveau de compaction de la chromatine et ainsi impacter divers processus tels que la transcription et la réparation de l'ADN. L'interférence (En mécanique ondulatoire, on parle d'interférences lorsque deux ondes de même type se rencontrent et interagissent l'une avec l'autre. Ce phénomène apparaît souvent en optique avec les ondes...) ARN réalisée sur une lignée cellulaire humaine a permis d'identifier l'histone déméthylase JMJD6 comme une nouvelle protéine impliquée dans la réponse aux dommages induits par les radiations ionisantes (principalement des cassures double-brin d'ADN). Différentes approches utilisant le système CRISPR, la spectrométrie de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse grave)....) et l'imagerie de fluorescence, ont confirmé que la protéine JMJD6 est un acteur important du maintien de l'intégrité génétique de l'ADN nucléolaire (cette étude a été réalisée en collaboration avec des chercheurs du Centre de Recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...) sur le Cancer de l'Université Laval (L’Université Laval est l'une des plus grandes universités au Canada. Elle a comme origine le Séminaire de Québec, fondé en 1663 et constitue ainsi le plus...) au Québec).

Les chercheurs ont montré que JMJD6 intervient spécifiquement dans la réponse aux dommages présents dans le nucléole en contrôlant le recrutement à la chromatine de la protéine NBS1, un des constituants d'un complexe impliqué dans la réparation de l'ADN,. Ils ont observé que l'histone déméthylase JMJD6 permet également la condensation (La condensation est le nom donné au phénomène physique de changement d'état de la matière qui passe d'un état dilué (gaz) à un état condensé (solide ou...) et la relocalisation de l'ADN endommagé à la périphérie (Le mot périphérie vient du grec peripheria qui signifie circonférence. Plus généralement la périphérie désigne une limite éloignée d'un objet ou d'une chose.) du nucléole.

Ces résultats suggèrent que cette relocalisation est nécessaire à une réparation efficace et fidèle des dommages qui affectent l'ADN ribosomique. En effet, les cellules déficientes pour JMJD6 montrent une augmentation des réarrangements et des pertes de séquences dans l'ADN nucléolaire. La protéine JMJD6 jouerait donc un rôle crucial pour éviter l'instabilité de ces séquences répétées.

Pour en savoir plus:
JMJD6 participates in the maintenance of ribosomal DNA integrity in response to DNA damage.
Fages J, Chailleux C, Humbert J, Jang SM, Loehr J, Lambert JF, Côté J, Trouche D, Canitrot Y.
PLoS Genetics 29 juin 2020. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1008511

Laboratoire:
Laboratoire de Biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle des êtres vivants (ou...) Cellulaire et Moléculaire du Contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de la Prolifération - Centre de Biologie Intégrative (LBCMCP-CBI) - (CNRS/Université Paul Sabatier)
118 Route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie brisée », c'est-à-dire creusée dans la roche, pour ouvrir le chemin.) de Narbonne 31062 Toulouse Cedex 9.
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