Des chercheurs ont cartographié 50 000 « nœuds » mystérieux de l’ADN dans le génome humain. L’étude innovante des structures cachées de l’ADN pourrait ouvrir de nouvelles voies pour le traitement et le diagnostic de maladies, notamment du cancer.
L’ADN est bien connu pour sa forme en double hélice. Mais le génome humain contient également plus de 50 000 structures d’ADN inhabituelles en forme de nœuds, appelées « i-motifs », ont découvert des chercheurs de l’Institut de recherche médicale Garvan.
Publié aujourd’hui à Le journal EMBO il s’agit de la première carte complète de ces structures d’ADN uniques, mettant en lumière leurs rôles potentiels dans la régulation des gènes impliqués dans la maladie.
Dans une étude historique de 2018, les scientifiques de Garvan ont été les premiers à visualiser directement les i-motifs à l’intérieur de cellules humaines vivantes à l’aide d’un nouvel outil d’anticorps qu’ils ont développé pour reconnaître et s’attacher aux i-motifs. La recherche actuelle s’appuie sur ces résultats en déployant cet anticorps pour identifier les emplacements des i-motifs sur l’ensemble du génome.
« Dans cette étude, nous avons cartographié plus de 50 000 sites de motifs i dans le génome humain, présents dans les trois types de cellules que nous avons examinés », explique le professeur Daniel Christ, auteur principal et directeur du laboratoire de thérapie par anticorps et du centre de thérapie ciblée de Garvan. « C’est un nombre remarquablement élevé pour une structure d’ADN dont l’existence dans les cellules était autrefois considérée comme controversée. Nos résultats confirment que les motifs i ne sont pas seulement des curiosités de laboratoire, mais qu’ils sont largement répandus et susceptibles de jouer un rôle clé dans la fonction génomique. »
Animation de la structure en forme de nœud de l’ADN, le motif en i, que l’équipe a cartographié à 50 000 endroits du génome humain, concentrés dans des zones fonctionnelles clés, notamment des régions qui contrôlent l’activité des gènes. Crédit : Cristian David Pena Martinez / Garvan Institute
De curieux i-motifs de l’ADN pourraient jouer un rôle dynamique dans l’activité des gènes
Les motifs I sont des structures d’ADN qui diffèrent de la forme emblématique de la double hélice. Ils se forment lorsque des segments de lettres de cytosine sur le même brin d’ADN s’associent les uns aux autres, créant une structure torsadée à quatre brins dépassant de la double hélice.
Les chercheurs ont découvert que les i-motifs ne sont pas dispersés au hasard mais concentrés dans des zones fonctionnelles clés du génome, y compris des régions qui contrôlent l’activité des gènes.
« Nous avons découvert que les i-motifs sont associés à des gènes qui sont très actifs à des moments précis du cycle cellulaire. Cela suggère qu’ils jouent un rôle dynamique dans la régulation de l’activité des gènes », explique Cristian David Peña Martinez, chercheur au laboratoire de thérapie par anticorps et premier auteur de l’étude.
« Nous avons également découvert que les i-motifs se forment dans la région promotrice des oncogènes, par exemple l’oncogène MYC, qui code l’une des cibles les plus notoires du cancer, « non médicamentables ». Cela représente une opportunité passionnante de cibler les gènes liés à la maladie grâce à la structure du i-motif », dit-il.
« La présence généralisée de motifs i à proximité de ces séquences « Saint Graal » impliquées dans les cancers difficiles à traiter ouvre de nouvelles possibilités pour de nouvelles approches diagnostiques et thérapeutiques. Il pourrait être possible de concevoir des médicaments qui ciblent les motifs i pour influencer l’expression des gènes, ce qui pourrait élargir les options de traitement actuelles », déclare la professeure associée Sarah Kummerfeld, directrice scientifique de Garvan et co-auteure de l’étude.
Plus d’informations :
L’ADN génomique humain est largement parsemé de structures à motifs i, Le journal EMBO (2024). DOI: 10.1038/s44318-024-00210-5