Pour que tout se passe bien dans les cellules vivantes, l'information génétique doit être correcte. Mais malheureusement, les erreurs dans l'ADN s'accumulent au fil du temps en raison de mutations. Les plantes terrestres ont développé un mode de correction particulier :elles n'améliorent pas directement les erreurs dans le génome, mais plutôt de manière élaborée dans chaque transcription individuelle. Des chercheurs de l'Université de Bonn ont transplanté cette machinerie de correction de la mousse Physcomitrium patens dans des cellules humaines. Étonnamment, le correcteur a commencé à travailler là aussi, mais selon ses propres règles. Les résultats viennent d'être publiés dans la revue Nucleic Acids Research .

Dans les cellules vivantes, il y a beaucoup de trafic, semblable à un grand chantier de construction. Chez les plantes terrestres, les plans sous forme d'ADN sont stockés non seulement dans le noyau cellulaire, mais aussi dans les centrales électriques de la cellule (mitochondries) et les unités de photosynthèse (chloroplastes). Ces plans contiennent des instructions de construction pour les protéines qui permettent les processus métaboliques. Mais comment l'information du plan est-elle transmise aux mitochondries et aux chloroplastes ? Cela se fait en créant des transcriptions (ARN) des parties souhaitées du plan. Ces informations sont ensuite utilisées pour produire les protéines requises.

Les erreurs s'accumulent au fil du temps

Cependant, ce processus ne se déroule pas entièrement sans heurts. Au fil du temps, les mutations provoquent au sein de l'ADN des erreurs qui s'accumulent et doivent être corrigées afin d'obtenir des protéines parfaitement fonctionnelles. Sinon, l'approvisionnement énergétique des usines s'effondrerait. À première vue, la stratégie de correction semble plutôt bureaucratique :au lieu d'améliorer les erreurs directement dans le plan - l'ADN - elles sont nettoyées dans chacune des nombreuses transcriptions par des processus dits d'édition d'ARN.

Comparé à l'impression typographique, ce serait comme corriger chaque livre à la main, plutôt que d'améliorer les plaques d'impression. "Pourquoi les cellules vivantes font cet effort, nous ne le savons pas", explique le Dr Mareike Schallenberg-Rüdinger de l'Institut de botanique cellulaire et moléculaire (IZMB) de l'Université de Bonn. "Vraisemblablement, ces mutations ont augmenté à mesure que les plantes se sont propagées de l'eau à la terre au cours de l'évolution."

En 2019, l'équipe IZMB dirigée par le professeur Dr. Volker Knoop a réussi à transplanter les processus d'édition d'ARN de la mousse Physcomitrium patens dans la bactérie Escherichia coli. Il a été montré que les protéines réparatrices de la mousse peuvent aussi modifier l'ARN de ces bactéries.

Aujourd'hui, des chercheurs de l'Institut de botanique cellulaire et moléculaire, en collaboration avec l'équipe dirigée par le professeur Dr. Oliver J. Gruss de l'Institut de génétique de l'Université de Bonn, sont allés plus loin :ils ont transféré la machinerie d'édition d'ARN de la mousse dans les lignées cellulaires humaines standard, y compris les cellules rénales et cancéreuses. "Nos résultats ont montré que le mécanisme de correction des plantes terrestres fonctionne également dans les cellules humaines", rapporte la première auteure Elena Lesch. "Ceci était auparavant inconnu."

Mais ce n'est pas tout :les machines d'édition d'ARN PPR56 et PPR65, qui n'agissent que dans les mitochondries de la mousse, introduisent également des modifications nucléotidiques dans les transcrits d'ARN du noyau cellulaire dans les cellules humaines.

Plus de 900 cibles

Étonnamment pour l'équipe de recherche, le PPR56 apporte des modifications à plus de 900 points d'attaque dans les cellules cibles humaines. Chez la mousse, en revanche, ce correcteur d'ARN n'est responsable que de deux sites de correction.

"Il y a beaucoup plus de transcrits d'ARN nucléaire dans les cellules humaines que de transcrits mitochondriaux dans la mousse", explique le Dr Mareike Schallenberg-Rüdinger. "En conséquence, il y a aussi beaucoup plus de cibles à attaquer pour les éditeurs." Bien que les éditeurs suivent un code particulier, à ce stade, il n'est pas encore possible de prédire avec précision où les machines d'édition apporteront des modifications aux cellules humaines.

Cependant, l'abondance de cibles d'édition d'ARN dans les cellules humaines offre également la possibilité d'en savoir plus sur les mécanismes de base des correcteurs dans des études ultérieures. Cela pourrait être à la base de méthodes d'induction d'un changement très spécifique de l'ARN dans les cellules humaines au moyen d'un correcteur.

"Si nous pouvions corriger les sites défectueux du code génétique avec des méthodes d'édition d'ARN, cela offrirait potentiellement aussi des points de départ pour le traitement des maladies héréditaires", déclare Schallenberg-Rüdinger, tourné vers l'avenir. « Reste à savoir si cela fonctionnera. » + Explorer plus loin

Les éditeurs de cellules corrigent les erreurs génétiques