De nouvelles techniques permettent de visualiser en détail la machinerie de réparation de l’ADN

Chacune des milliards de cellules qui composent le corps humain souffre chaque jour de plus de 10 000 lésions de l’ADN. Ces blessures seraient catastrophiques si les cellules étaient incapables de les réparer, mais une machinerie très délicate qui détecte et répare les dommages génétiques est à l’œuvre pour prévenir les mutations de l’ADN et les maladies telles que le cancer.

Avec l’aide de apprentissage automatique appliquée à la microscopie à haut débit, entre autres techniques, la chercheuse Bárbara Martínez, membre du groupe Métabolisme et signalisation cellulaire dirigé par Alejo Efeyan au Centre national de recherche sur le cancer (CNIO), avec Raul Mostoslavsky et son équipe du Massachusetts General Hospital (Boston, USA), ont réussi à visualiser cette réparation de l’ADN machines en détail et identifié de nouvelles protéines de réparation. Ces résultats, conçus à Boston, développés entre Boston et Madrid, et publiés cette semaine dans Rapports de cellule, pourraient aider à développer de nouvelles thérapies contre le cancer.

Dès qu’il y a des dommages à l’ADN, comme une rupture double brin de l’ADN, la cellule active un mécanisme appelé réponse aux dommages à l’ADN qui agit comme un “appel aux services d’urgence”, explique Martinez. Les protéines se lient rapidement à l’ADN endommagé pour envoyer des signaux d’alarme, qui seront reconnus par d’autres protéines spécialisées dans la réparation des dommages.

Le but de la chimiothérapie est de tuer les cellules tumorales en induisant des lésions de l’ADN, qui provoquent l’effondrement et la mort des cellules cancéreuses.

En sachant comment les lésions de l’ADN se produisent et comment elles sont réparées, nous en apprendrons davantage sur la façon dont le cancer se développe et comment nous pouvons le combattre. Toute nouvelle découverte dans la réparation de l’ADN aidera à développer de meilleures thérapies contre le cancer, tout en protégeant nos cellules saines.”

Bárbara Martínez, chercheuse et membre du groupe Métabolisme et signalisation cellulaire, Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas

Les chercheurs ont développé une nouvelle méthodologie qui, à l’aide d’une méthode d’analyse par apprentissage automatique conçue par l’Unité confocale du CNIO, a permis d’analyser ce processus avec un degré de détail et de précision jamais atteint auparavant. “Jusqu’à présent, un facteur limitant dans le suivi de la cinétique de réparation de l’ADN était l’incapacité de traiter et d’analyser la quantité de données générées à partir d’images prises par le microscope.”

Les chercheurs ont utilisé la microscopie à haut débit qui permet l’acquisition de milliers d’images de cellules après induction de dommages génétiques. Dans la première phase, ils ont introduit plus de 300 protéines différentes dans les cellules et évalué dans une seule expérience si elles interféraient avec la réparation de l’ADN au fil du temps. Cette technique a conduit à la découverte de neuf nouvelles protéines impliquées dans la réparation de l’ADN.

Mais les auteurs ont décidé d’aller plus loin et ont surveillé visuellement les 300 protéines après avoir généré des dommages génétiques. Pour ce faire, ils ont adapté une technique classique de micro-irradiation de l’ADN – qui endommage l’ADN avec un laser UV – pour être utilisée pour la première fois à grande échelle et analyser le comportement des 300 protéines étudiées.

« Nous avons vu que de nombreuses protéines adhéraient à l’ADN endommagé, et d’autres ont fait exactement le contraire : elles se sont éloignées des lésions de l’ADN. Le fait qu’elles se lient ou se retirent de l’ADN endommagé, pour permettre le recrutement de protéines de réparation sur la lésion , est une caractéristique commune des protéines de réparation de l’ADN. Les deux phénomènes sont pertinents”.

L’une des protéines découvertes est PHF20. Les auteurs ont montré que cette protéine s’éloigne des lésions en quelques secondes après les dommages pour faciliter le recrutement de 53BP1, une protéine essentielle à la réparation de l’ADN. Les cellules sans PHF20 ne peuvent pas réparer leur ADN correctement et sont plus sensibles à l’irradiation que les cellules normales, ce qui indique que le PHF20 est important pour la réparation de l’ADN.

Ces technologies offrent de nouvelles opportunités pour étudier la réparation de l’ADN et le manipuler. “Un avantage est que les deux plates-formes sont très polyvalentes et peuvent être utilisées pour découvrir de nouveaux gènes ou composés chimiques qui affectent la réparation de l’ADN. Nous avons évalué des centaines de protéines en un minimum de temps en utilisant des techniques permettant une visualisation directe de la réparation de l’ADN.”

La source:

Référence de la revue :

Martinez-Pastor, B., et al. (2021) Évaluation de la cinétique et du recrutement des facteurs de réparation de l’ADN à l’aide de cribles à haut contenu. Rapports de cellule. doi.org/10.1016/j.celrep.2021.110176.

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