Des forces hydrophobes maintiennent en place la structure de notre ADN

L’étonnante force qui structure notre ADN pourrait aussi être responsable de la modification de sa forme pour permettre sa réparation, sa copie et le brassage des gènes, selon de nouvelles recherches.

Une découverte importante

Découverte pour la première fois dans les années 1950, la structure en double hélice de notre ADN s’apparente à une échelle torsadée, dont les échelons centraux se révèlent être des paires de bases d’azote, maintenues ensemble par des liaisons hydrogène. La réplication de l’ADN se fait à l’aide de plusieurs enzymes, qui « décompressent » les molécules d’ADN en brisant leurs liaisons hydrogène, mais il ne s’agit cependant pas de la seule façon de déstabiliser la double hélice. En testant l’ADN dans un environnement plus hydrophobe que la normale, des chercheurs de l’université de technologie Chalmers en Suède ont maintenant montré pour la première fois que cette force pouvait également être utilisée à ces fins.

En ajoutant progressivement une solution semi-hydrophobe de polyéthylène glycol (souvent utilisé comme antigel dans les voitures), l’équipe a en effet montré que l’ADN perdait progressivement sa structure. « Les cellules veulent protéger leur ADN et ne pas l’exposer à des environnements hydrophobes, qui peuvent parfois contenir des molécules nocives », a expliqué Bobo Feng, chimiste et auteur principal de l’étude. « Mais l’ADN des cellules doit s’ouvrir pour être utilisé. Nous croyons que la cellule conserve son ADN dans une solution aqueuse la plupart du temps, mais dès qu’une cellule veut faire quelque chose avec son ADN, comme le lire, le copier ou le réparer, elle l’expose à un environnement hydrophobe. »

Selon Steven Brenner, biophysicien moléculaire à la NASA, il s’agit d’une « découverte importante » qui démontre une nouvelle façon dont les enzymes pourraient « faire fondre » les doubles hélices de l’ADN pour sa transcription ou sa réparation.

Le rôle central des forces hydrophobes dans le maintien de la structure de l’ADN

L’idée que des liaisons hydrophobes puissent maintenir la structure de l’ADN n’est pas nouvelle. En 1997, des scientifiques avaient estimé que les liaisons hydrogène seules pouvaient maintenir les deux brins d’une double hélice d’ADN ensemble. Explication mise en doute en 2004 lorsqu’une autre étude avait révélé que ces dernières n’étaient pas nécessaires pour assurer la stabilité des paires de bases. Il y a deux ans, de nouveaux travaux montraient cette fois que l’absence de liaisons hydrogène complémentaires n’avait que peu d’incidence sur les cellules, étant donné que les bases synthétiques étaient de toute façon transcrites et traduites en utilisant uniquement des forces hydrophobes.

Le biochimiste Floyd Romesberg, principal auteur de l’étude de 2017, avait à l’époque expliqué : « Nous avons découvert que des forces autres que la liaison hydrogène peuvent participer de manière productive à chaque étape du stockage et de la récupération de l’information. » Selon Steven Brenner, la liaison hydrogène et l’hydrophobicité se sont avérées nécessaires pour produire de l’ADN naturel, et ce modèle à deux volets est employé tant en médecine humaine que dans le cadre des recherches de la NASA sur les formes de vie extraterrestres. Mais en dépit des nombreuses découvertes effectuées au fil des années, les conclusions permises par ce type de modèles restent encore limitées.

Toutefois, le scientifique admet que cette nouvelle étude, parue dans la revue PNAS, va dans le sens du modèle actuellement utilisé en fournissant un mécanisme biologique possible pour ce processus complexe.