La recherche sur le cancer, les tests de sécurité des médicaments et la biologie du vieillissement pourraient tous bénéficier d'un nouveau capteur fluorescent développé à l'Université d'Utrecht. Ce nouvel outil permet aux scientifiques d’observer en temps réel les dommages et la réparation de l’ADN à l’intérieur des cellules vivantes. Le développement, qui ouvre la porte à des expériences qui n'étaient pas réalisables auparavant, est publié aujourd'hui dans la revue Nature Communications.
L’ADN à l’intérieur de nos cellules est constamment endommagé par la lumière du soleil, les produits chimiques, les radiations ou simplement par les nombreux processus qui nous maintiennent en vie. Habituellement, la cellule répare ces dommages rapidement et efficacement. Mais lorsque la réparation échoue, les conséquences peuvent être graves, contribuant au vieillissement, au cancer et à d’autres maladies.
Mais jusqu’à présent, les scientifiques avaient beaucoup de mal à observer ces processus de réparation au fur et à mesure qu’ils se déroulaient. La plupart des méthodes nécessitaient de tuer et de réparer les cellules à différents moments, offrant uniquement des instantanés de l'action.
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Capteur de dommages à l'ADN
Des chercheurs de l’Université d’Utrecht ont développé un outil qui change complètement cette situation. Ils ont développé un capteur de dommages à l’ADN qui permet aux scientifiques d’observer comment les dommages se forment et disparaissent dans les cellules vivantes et même dans les organismes vivants. L'étude, publiée cette semaine dans Nature Communications, ouvre la porte à des expériences impossibles auparavant.
Le chercheur principal Tuncay Baubec décrit cette innovation comme un moyen d'examiner la cellule « sans la perturber ». Il explique que les outils existants, comme les anticorps ou les nanocorps, ont tendance à se lier trop fortement à l'ADN. Une fois fixés, ils peuvent interférer avec le mécanisme de réparation de la cellule.
Notre capteur est différent. Il est construit à partir de parties provenant d’une protéine naturelle que la cellule utilise déjà. Il entre et sort tout seul du site endommagé, donc ce que nous voyons est le comportement véritable de la cellule. »
Tuncay Baubec, chercheur principal
« Ça va marcher »
Le capteur fonctionne en attachant une étiquette fluorescente à un minuscule domaine emprunté à l’une des protéines de la cellule. Ce domaine se lie brièvement à un marqueur qui apparaît sur l'ADN endommagé. Parce que l’interaction est douce et réversible, elle éclaire les dégâts sans bloquer le processus de réparation.
Le biologiste Richard Cardoso Da Silva, qui a conçu et testé l'outil, se souvient clairement du moment où il a réalisé qu'ils avaient quelque chose de spécial. « Je testais certains médicaments et j'ai vu le capteur s'allumer exactement là où les anticorps commerciaux le faisaient », dit-il. « C'est à ce moment-là que j'ai pensé : ça va marcher. »
Une image plus réaliste
La différence avec les méthodes antérieures est spectaculaire. Au lieu de réaliser dix expériences distinctes pour capturer dix points temporels, les scientifiques peuvent désormais suivre l’ensemble du processus de réparation dans un seul film continu. Ils peuvent voir quand les dommages apparaissent, à quelle vitesse les protéines de réparation arrivent et quand la cellule résout finalement le problème. « Vous obtenez plus de données, une résolution plus élevée et, surtout, une image plus réaliste de ce qui se passe réellement à l'intérieur d'une cellule vivante », explique Cardoso Da Silva.
Des cellules de laboratoire aux organismes vivants
L’équipe ne s’est pas arrêtée aux cellules cultivées. Des collaborateurs de l'Université d'Utrecht ont testé la protéine du ver C. elegansun organisme vivant largement utilisé en biologie. Le capteur a tout aussi bien fonctionné ici et a révélé des cassures programmées de l’ADN qui se forment au cours du développement du ver. Pour Baubec, c'était un moment clé. « Cela a montré que l'outil n'est pas uniquement destiné aux cellules en laboratoire. Il peut également être utilisé dans de vrais organismes vivants. »
Découvrir ce qui affecte la réparation
Les possibilités s’étendent désormais bien au-delà de l’observation des réparations. La protéine peut être librement attachée à d’autres parties moléculaires. Cela signifie que les chercheurs peuvent l'utiliser pour cartographier l'endroit où les dommages à l'ADN se produisent dans le génome, et également identifier les protéines qui se rassemblent autour d'un point endommagé. Ils peuvent même déplacer l’ADN endommagé vers différents endroits du noyau cellulaire pour voir quels facteurs affectent la réparation. « En fonction de votre créativité et de votre question, vous pouvez utiliser cet outil de plusieurs manières », explique Cardoso Da Silva.
Une recherche médicale plus précise
Bien que le capteur en lui-même ne constitue pas un traitement médical, il pourrait influencer la recherche médicale. De nombreux traitements anticancéreux agissent en endommageant délibérément l’ADN des cellules tumorales. Au début du développement de médicaments, les scientifiques doivent mesurer exactement l’ampleur des dommages causés à l’ADN par un composé.
« À l'heure actuelle, les chercheurs cliniques utilisent souvent des anticorps pour évaluer cela », explique Baubec. « Notre outil pourrait rendre ces tests moins chers, plus rapides et plus précis. » Les chercheurs imaginent également des utilisations en pratique clinique, depuis l’étude des processus naturels de vieillissement jusqu’à la détection de radiations ou d’expositions mutagènes.
Disponible pour tous les chercheurs
Leur outil a déjà attiré l'attention. D'autres laboratoires les ont contactés avant même la publication, désireux d'utiliser le capteur dans leurs propres recherches sur la réparation de l'ADN. Pour soutenir cela, l’équipe a rendu l’outil ouvertement disponible. Baubec : « Tout est en ligne. Les scientifiques peuvent l'utiliser immédiatement. »
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