Les ressources insoupçonnées de la nature pour résister aux radiations
Publié par Adrien le 17/11/2018 à 08:00
Source: CEA
Des chercheurs du Biam et leurs partenaires ont mis en lumière une grande diversité d'outils de réparation, de protection et de régulation, qui permettent à une famille de bactéries de résister aux radiations.

La radiorésistance est présente chez des organismes aussi différents que les bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent...), les archées et les petits invertébrés. Les organismes les plus étudiés en termes de radiorésistance sont les bactéries du genre Deinococcus. Elles présentent une radiorésistance extrême, tolérant des doses de radiations ionisantes de l'ordre de 5000 Gy (Gray) alors que 200 Gy est une dose létale pour la plupart des bactéries et qu'une exposition de 5 à 10 Gy seulement suffit pour tuer les cellules humaines ! Comprendre comment les Deinocoques résistent aux radiations peut permettre une meilleure compréhension de la résistance de certaines cellules cancéreuses aux radiothérapies, ou inversement de comprendre pourquoi certaines cellules sont plus radiosensibles que d'autres.


Les bactéries Deinoccocus radiorésistantes incluent des coques (D. radiodurans en haut à gauche, vue en microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie permet de rendre visible...) électronique) ou des bâtonnets (D. deserti en haut à droite), et présentent différentes pigmentations (caroténoïdes, boîtes de Pétri en bas à gauche montant des colonies de différentes espèces). Elles sont toutes capables de reconstituer leur 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...) à partir d'un génome fragmenté par des radiations ionisantes (en bas à droite, gel d'électrophorèse à champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) pulsé montrant la reconstitution du génome).
© Kaeri/A. De Groot

Des chercheurs du Biam et de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) 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...) coréen pour l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) atomique Kaeri ont effectué une méta-analyse se basant sur 296 publications; ils l'ont couplée à l'analyse de 11 génomes de bactéries de la famille Deinococcus.

Radiorésistance de Deinococcus: quelle est son origine ?

La radiorésistance chez Deinococcus radiodurans résulte d'une combinaison (Une combinaison peut être :) de conditions physiologiques particulières associées à des mécanismes moléculaires qui sont bien régulés (protection des protéines contre l'oxydation grâce à des systèmes anti-oxydants enzymatiques et non enzymatiques, réparation de dommages massifs de l'ADN impliquant des enzymes ayant des particularités, implication de protéines spécifiques au genre Deinococcus).

Au-delà de l'espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un concept flou...) modèle D. radiodurans, de nombreuses espèces de Deinococcus radiorésistantes, dont les chercheurs connaissent les génomes, ont été isolées de divers environnements dans le monde (Le mot monde peut désigner :) entier (déserts chauds et secs, sources chaudes, Antarctique (L'Antarctique (prononcé [ɑ̃.taʁk.tik] Écouter) est le continent le plus méridional de la Terre. Situé au pôle Sud, il est entouré de l'océan Austral (ou...), etc.). L'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) 2016 voit naître une collaboration scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes...) franco-coréenne permettant alors aux chercheurs d'explorer cette biodiversité (La biodiversité est la diversité naturelle des organismes vivants. Elle s'apprécie en considérant la diversité des écosystèmes, des espèces, des populations et celle des gènes dans l'espace...) en profondeur pour voir les points communs, les spécificités, et si les mécanismes de radiorésistance témoignent de la grande capacité du vivant à générer de la nouveauté sans modèle établi. Les auteurs de ces travaux ont alors passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps centrée sur le présent. L'intuition du...) en revue tous les mécanismes et facteurs impliqués dans la résistance au stress (Le stress (« contrainte » en anglais), ou syndrome général d'adaptation, est l'ensemble des réponses d'un organisme soumis à des...) oxydatif et la réparation de l'ADN. 

Au final, cette étude révèle une diversité insoupçonnée de mécanismes pouvant être mis en oeuvre pour aboutir à une radiorésistance effective, même au sein d'espèces très proches. L'article constitue une référence durable et une mine d'idées pour les spécialistes de divers domaines. Parmi ceux-ci, caractériser la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) d'autres mécanismes de défense développés par les bactéries, incluant les bactéries pathogènes pour l'Homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est appelé un garçon,...), décrypter de nouveaux mécanismes de réparation de l'ADN, mieux appréhender la radiorésistance développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme l'enveloppe de la famille des droites normales à la courbe.) par certaines cellules tumorales.

Références

Conservation and diversity of radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par exemple : infrarouge) ou par une...) and oxidative stress resistance mechanisms in Deinococcus species | FEMS Microbiology Reviews
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