Tirer suffisamment fort sur l'ADN peut provoquer son déploiement, doublant sa longueur totale. Ce nouvel état de l'ADN est annoncé aujourd'hui par des chercheurs de l'Université de technologie d'Eindhoven (TU/e) et de la Vrije Universiteit Amsterdam (VU). Leur modèle théorique a prédit l'existence de cet état unique, qu'ils ont surnommé « ADN hyperétiré » pour le fait qu'il est plus étendu que toute autre forme d'ADN vue auparavant. Une élégante expérience de microscopie a confirmé cette prédiction. Leurs travaux paraissent aujourd'hui dans la revue Communication Nature .

L'ADN peut être étiré comme une bande élastique. A l'intérieur du noyau, les longues doubles hélices sont généralement froissées. Lorsque l'information génétique doit être lue, cependant, ces molécules d'ADN doivent être déformées et ouvertes, pour permettre l'accès aux paires de bases individuelles. À ce jour, on pensait que l'ADN ne pouvait être allongé que d'un maximum de 1,7 fois sa longueur normale. Curieusement, personne n'avait cherché comment cela pouvait, peut-être, être étiré encore plus loin.

Un modèle théorique a d'abord porté cette possibilité à l'attention des chercheurs de la TU Eindhoven. En tant qu'étudiant de premier cycle à l'époque, Koen Schakenraad (qui a remporté le prix Lorentz du meilleur projet de fin d'études en physique théorique et poursuit actuellement un doctorat à Leiden) voulait décrire les mesures VU antérieures de l'étirement de l'ADN. "Nous avons réussi à le faire mais, à notre surprise, notre modèle en a également prédit un autre, forme d'ADN assez inconnue, un plein deux fois plus longtemps que la normale, " dit Paul van der Schoot, l'un des chercheurs de la TU/e.

Les mains et les yeux microscopiques

Leurs collègues de VU Amsterdam sont partis à la recherche de ce nouvel état, dans l'espoir de le confirmer expérimentalement en utilisant une combinaison de microscopie à force et à fluorescence. "C'est comme avoir des mains et des yeux microscopiques, " dit Iddo Heller, l'un des chercheurs du VU Amsterdam. "Vous tirez sur une seule molécule d'ADN, et vous voyez immédiatement ce qui se passe." En illuminant littéralement l'ADN, ils ont pu montrer que le nouvel état existe réellement.

Les preuves mises en lumière

"Pour étirer l'ADN, nous utilisons des molécules fluorescentes appelées intercalateurs qui se connectent à l'ADN entre les paires de bases, " explique Heller. " Ces molécules s'éclairent au microscope. Donc, à l'état normal de l'ADN sans intercalateurs, l'image est sombre. Plus l'ADN s'étire, et plus les intercalateurs s'attachent, plus l'image s'éclaire. À la fin, un doublement de l'intensité lumineuse a fourni la preuve du nouvel état que nous recherchions."

On ne sait pas si l'ADN double longueur est réellement présent dans la cellule. "Mais la découverte pourrait bien être en mesure de fournir plus de clarté sur la façon dont l'ADN s'étire réellement dans le noyau cellulaire - de nombreuses questions subsistent encore à ce sujet, " dit Van der Schoot. Les résultats peuvent également s'avérer pertinents pour le domaine relativement nouveau de "l'origami d'ADN, " " où les chercheurs " bricolent " l'ADN sur la base de ses propriétés mécaniques, par exemple pour fabriquer de nouveaux matériaux, " dit Heller.

Van der Schoot estime que cette découverte souligne une fois de plus l'importance de la recherche fondamentale. "Presque toute la recherche appliquée a une composante fondamentale. Dans ce cas, c'est la théorie qui a motivé cette découverte." Heller parle de « l'une des collaborations les plus agréables entre physiciens théoriques et expérimentateurs. Elle boucle la boucle, " dit-il. " Cela a commencé par une observation, qui a été suivi d'une théorie. Cette théorie a fait des prédictions que nous avons ensuite pu confirmer par une observation. »