Réparation de l'ADN

La réparation de l'ADN est un ensemble de processus par lesquels une cellule identifie et corrige les dommages aux molécules d'ADN qui codent son génome.



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Chromosomes montrant de nombreuses lésions.

La réparation de l'ADN est un ensemble de processus par lesquels une cellule identifie et corrige les dommages aux molécules d'ADN qui codent son génome. Dans les cellules, l'acide désoxyribonucléique (ADN) est soumis continuellement à des activités métaboliques normales ainsi qu'à des facteurs environnementaux portant atteinte à son intégrité. Ces facteurs environnementaux sont le plus fréquemment de nature chimique comme les radicaux libres de l'oxygène et les agents alkylants, ou physique, comme les radiations ultraviolettes et les rayonnements ionisants. On estime entre mille et plus d'un million le nombre de lésions par cellule et par jour[1]. Énormément de ces lésions provoquent de tels dommages que la cellule elle même ne pourrait se reproduire ou donnerait naissance à des cellules-filles non viables si n'intervenaient les différents processus de réparation.

La vitesse et le taux de réparation de l'ADN dépend de nombreux facteurs, comme le type de cellule, l'âge de la cellule et l'environnement extracellulaire. Une cellule qui a accumulé une grande quantité de dommages à son ADN, ou une cellule qui n'est plus capable d'effectuer efficacement les réparations des dommages subis par son ADN, peut entrer dans l'un des trois états suivants :

La capacité de réparation de l'ADN d'une cellule est principale à l'intégrité de son génome et , par conséquent, à son fonctionnement normal ainsi qu'à celui de l'organisme. On a montré que de nombreux gènes dont on avait découvert qu'ils influençaient la durée de la vie étaient en fait impliqués dans la réparation de l'ADN[2]. Le fait de ne pas corriger les lésions moléculaires dans les cellules-souches qui formeront les gamètes va induire des mutations dans le génome de la descendance et exercer ainsi une influence sur l'évolution de l'espèce.

Les cinq grands dispositifs de réparation

Ces stress induisent des modifications chimiques des bases azotées de l'ADN, des cassures simple brin de l'ADN, des crosslinks intrabrins et interbrins, des crosslinks ADN protéines et finalement des cassures double brin de l'ADN détruisant ainsi l'intégrité du chromosome. Pour répondre à ces stress, la cellule a développé des dispositifs complexes lui servant à sonder son ADN et , si indispensable, de le réparer. 5 grands dispositifs de réparation existent au sein des cellules eucaryotes :

DNA ligase I réparant des dommages causés à un chromosome

Détection des dommages de l'ADN

La cellule dispose de plusieurs "sondes" lui servant à détecter les dommages de l'ADN. Ces sondes sont des protéines (glycosylase, PARP1, XPC, MRN, ATM et RPA) qui vont être capables de détecter particulièrement les différentes altérations susceptibles de se produire sur l'ADN. Chaque dispositif de réparation utilise ses sondes spécifiques. Ces différentes sondes vont reconnaître et se fixer à des structures anormales présentes au sein de l'ADN, dimère de base azotée, base azotée modifiée, ADN et protéines cross-linkés, ADN simple brin, distorsion de la double hélice.

Préparation de la réparation

Avant d'être réparés, les composants altérés de l'ADN doivent être retirés. Qui plus est quand l'ADN est cassé, l'un des brins est dégradé sur quelques nucléotides. Pour ces différents processus la cellule fait appel à des enzymes (glycosylase, endonucléase et exonucléase). L'ADN marqué par les sondes de détection des cassures permet le recrutement de ces enzymes et l'élimination des structures anormales ou la dégradation des nucléotides indispensable pour la réparation.

Synthèse du brin d'ADN donnant la possibilité la réparation

Une fois les éléments abîmés retirés ou après dégradation d'un des deux brins, la cellule synthétise un nouveau brin d'ADN en se servant comme matrice du simple brin restant, ou alors de l'hélice d'ADN sœur non endommagée. (Chaque région du génome est représentée par deux hélices possédant 2 brins d'ADN chacune) Cette synthèse d'ADN nécessite l'activité d'une ADN polymérase qui va synthétiser un nouveau brin d'ADN à partir de la séquence d'ADN du brin non altéré.

Fin de la réparation

Une fois l'ADN abîmé remplacé par le nouveau, une ligase sert à souder le dernier nucléotide synthétisé par l'ADN polymérase au premier nucléotide conservé du brin d'ADN d'origine.

Références

  1. Lodish H, Berk A, Matsudaira P, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Zipursky SL, Darnell J. (2004). Molecular Biology of the Cell, p963. WH Freeman : New York, NY. 5th ed.
  2. Browner WS, Kahn AJ, Ziv E, Reiner AP, Oshima J, Cawthon RM, Hsueh WC, Cummings SR. (2004). The genetics of human longevity. Am J Med 117 (11)  :851–60.

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