Une protéine récemment découverte arrête les dommages à l’ADN

Des chercheurs de l’Université Western ont découvert une protéine qui a la capacité inédite de stopper les dommages à l’ADN. Cette découverte pourrait servir de base au développement de nombreux produits, depuis les vaccins contre le cancer jusqu’aux cultures capables de résister aux conditions de croissance de plus en plus difficiles provoquées par le changement climatique.

Les chercheurs ont découvert cette protéine, appelée DdrC (pour DNA Damage Repair Protein C), dans une bactérie assez commune appelée Deinococcus radiodurans (D. radiodurans), qui a la capacité peu commune de survivre à des conditions qui endommagent l’ADN, par exemple à des radiations 5 000 à 10 000 fois supérieures à celles qui tueraient une cellule humaine normale. Le chercheur principal Robert Szabla explique que Deinococcus excelle également dans la réparation de l’ADN déjà endommagé.

« C’est comme si vous aviez un joueur de la NFL qui joue tous ses matchs sans casque ni protections », explique Szabla, étudiant diplômé du département de biochimie de Western. « Il se retrouverait avec une commotion cérébrale et de multiples fractures à chaque match, mais il se rétablirait miraculeusement complètement pendant la nuit à temps pour l’entraînement du lendemain. » Lui et ses collègues ont découvert que la DdrC joue un rôle clé dans ce processus de réparation.

Chaque cellule possède un mécanisme de réparation de l’ADN pour réparer les dommages. « Dans le cas d’une cellule humaine, s’il y a plus de deux cassures dans l’ensemble du génome d’un milliard de paires de bases, elle ne peut pas se réparer et elle meurt », explique-t-il. « Mais dans le cas de la DdrC, cette protéine unique aide la cellule à réparer des centaines de fragments d’ADN brisés pour en faire un génome cohérent. »

Szabla et son équipe ont utilisé la Canadian Light Source (CLS) de l’Université de la Saskatchewan (USask) pour déterminer la forme 3D de la protéine, à partir de laquelle ils ont ensuite travaillé à rebours pour mieux comprendre son « super pouvoir » de neutraliser les dommages à l’ADN.

« La Source de rayonnement canadien a joué un rôle déterminant dans ce processus », explique Szabla. « C’est la source de rayons X la plus puissante au Canada. » Les résultats du groupe ont été publiés dans la revue Recherche sur les acides nucléiques.

Il s’avère que la DdrC recherche les cassures le long de l’ADN et lorsqu’elle en détecte une, elle se referme brusquement, comme une souricière. Cette action de piégeage a deux fonctions clés. Il explique : « Elle neutralise les dommages à l’ADN et empêche la cassure d’être encore plus endommagée. Et elle agit comme une petite balise moléculaire. Elle dit à la cellule : “Hé, par ici. Il y a des dommages. Viens réparer ça.” »

En général, explique Szabla, les protéines forment des réseaux complexes qui leur permettent d’accomplir une fonction. La protéine DdrC semble être une exception, dans la mesure où elle accomplit sa fonction toute seule, sans avoir besoin d’autres protéines. L’équipe s’est demandé si cette protéine pouvait fonctionner comme un « plug-in » pour d’autres systèmes de réparation de l’ADN.

Ils ont testé cette méthode en l’ajoutant à une autre bactérie : E. coli. « À notre grande surprise, cette protéine a rendu la bactérie 40 fois plus résistante aux dommages causés par les rayons UV », explique-t-il. « Il semble que ce soit un exemple rare où une seule protéine fonctionne comme une machine autonome. »

Il affirme qu’en théorie, ce gène pourrait être introduit dans n’importe quel organisme (plantes, animaux, humains) et qu’il devrait augmenter l’efficacité de réparation de l’ADN des cellules de cet organisme.

« La capacité à réorganiser, modifier et manipuler l’ADN de manière spécifique est le Saint Graal de la biotechnologie », explique Szabla. « Et si vous disposiez d’un système de balayage tel que DdrC qui patrouillerait vos cellules et neutraliserait les dommages lorsqu’ils se produiraient ? Cela pourrait constituer la base d’un éventuel vaccin contre le cancer. »

L’équipe occidentale vient juste de commencer à étudier Deinococcus. « DdrC n’est qu’une des centaines de protéines potentiellement utiles de cette bactérie. La prochaine étape consiste à aller plus loin et à voir ce que cette cellule utilise d’autre pour réparer son propre génome, car nous sommes sûrs de trouver de nombreux autres outils dont nous ne savons pas comment ils fonctionnent ou à quoi ils seront utiles jusqu’à ce que nous les étudions », conclut-il.