Supervisory authorities

CNRS

Our LABEX

Our Networks

Search




Visitors logged in: 5


Home > Communication > Scientific newsletter > News in touch with our themes

A chaque division, les chromosomes raccourcissent ! Et comment ?

by Frédéric Magné - published on , updated on

Nos deux brins d’ADN n’ont pas exactement la même taille. Les pointes des chromosomes, régions particulières du génome, sont protégées par les télomères, qui montrent une dissymétrie. L’extrémité 3’ est sortante, soit légèrement plus longue que sa sœur 5’. Érodé à chaque division cellulaire, ce capuchon se réplique différemment du reste de l’ADN. Dans ses travaux publiés dans Molecular Cell, l’équipe de Maria Teresa Teixeira du laboratoire de Biologie moléculaire et cellulaire des eucaryotes (CNRS/UPMC) met à jour les mécanismes moléculaires de la réplication des télomères. Elle précise également leur dynamique de raccourcissement, jusqu’ici seulement théorique. Et le tout en étudiant la levure de bière.

L’ADN se réplique à chaque division cellulaire. La double hélice s’ouvre alors, telle une fermeture éclair, faisant apparaitre la fourche de réplication depuis laquelle sont synthétisés les deux brins filles. Les deux brins parentaux, enroulés dans des sens opposés, sont dupliqués de manière différente. Un brin est dit direct, car créé de façon continue dans le sens 5’-3’, direction fonctionnelle de l’ADN polymérase. Amalgamé par petits fragments, le second brin nommé indirect ou retardé est synthétisé à l’envers. Celui-ci oblige la primase, enzyme qui édifie les starting blocks d’ARN pour le lancement de l’ADN polymérase, à sauter en arrière. Mais, en bout de télomère, la primase ne tombe-t-elle pas dans le vide ? Les chercheurs parisiens ont montré que cette enzyme trouve la toute fin du brin à dupliquer. Elle y fabrique donc l’amorce d’ARN nécessaire au fonctionnement de l’ADN polymérase. Et comme partout ailleurs, cet ARN doit être dégradé. Mais ici, il ne peut être remplacé par de l’ADN. Ce brin fille est donc plus court que son parent, de 5 à 10 nucléotides seulement.

Puisque synthétisée en continu, l’extrémité de brin direct devrait être franche. Et bien non ! Pourquoi donc ? Les 40 derniers nucléotides du brin parental, après avoir été totalement copiés, sont dégradés. Basé sur le nouveau brin fille, il est reconstitué par sauts de puce, comme un brin retardé. Le télomère parental est alors raccourci de 5 à 10 nucléotides. Ainsi, la dissymétrie des deux brins d’ADN est conservée de cellules en cellules !

A terme, ce raccourcissement des télomères provoque un arrêt du cycle cellulaire, voie majeure de suppression de tumeurs. Il est aussi le reflet du nombre de divisions cellulaires réalisées. Si la recherche dans le domaine de la biologie des télomères cherche à mieux comprendre le vieillissement cellulaire et la transformation cancéreuse, elle interroge également l’évolution. Comment le génome circulaire des bactéries s’est-il brisé pour former un génome linéaire, signature des cellules eucaryotes, peut-être plus favorable à l’apparition d’organismes complexes ?
 

Les extrémités des chromosomes, appelées télomères, se raccourcissent à chaque cycle de réplication de l’ADN qui accompagne chaque division cellulaire. Julien Soudet et ses collègues ont découvert le mécanisme détaillé qui mène à ce raccourcissement tout en définissant les paramètres qui régissent le taux de raccourcissement. En effet, parce que les télomères ont une structure asymétrique, une extrémité 3’ sortante, leur réplication aboutit à la synthèse d’une molécule identique à la parentale (brin indirect) et une molécule raccourcie (brin direct). Des maturations additionnelles de cette dernière régénèrent la structure asymétrique originale. Ainsi, le taux de raccourcissement est égal à la moitié de la région simple brin télomérique. Lorsque les télomères atteignent une taille critique, les cellules s’arrêtent de proliférer et entrent en sénescence. Chez l’homme, ce phénomène a lieu dans la plupart des cellules somatiques et constitue une voie majeure de suppression de tumeurs. Cette découverte faite avec des cellules de levure permet donc de mieux comprendre comment ces voies sont régulées. © Teixeira/CNRS

 

 Référence

"Elucidation of the DNA End-Replication Problem in Saccharomyces cerevisiae", Julien Soudet, Pascale Jolivet et Maria Teresa Teixeira, Molecular Cell, Mars 2014


Contact chercheur

Teresa Teixeira

Biologie moléculaire et cellulaire des eucaryotes
INSTITUT BIOLOGIE PHYSIQUE CHIMIQUE
13 rue Pierre et Marie Curie
75005 PARIS
Mél. : teresa.teixeira@ibpc.fr