Deux voies de désintégration principales sont en compétition dans les bases nucléiques photoexcitées :la conversion interne ultrarapide (IC) et le croisement intersystème (ISC) vers un état triplet. La CI implique la dissipation rapide de l’énergie excédentaire au sein du même état électronique, se produisant généralement entre femtosecondes et picosecondes. D’un autre côté, l’ISC est un processus plus lent dans lequel la molécule excitée subit un retournement de spin, passant d’un état singulet à un état triplet. Les états triplet ont généralement une durée de vie plus longue que les états singules et peuvent participer à diverses réactions photochimiques, notamment la formation d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) et des dommages à l'ADN.
La question de savoir si la désintégration des bases nucléiques photoexcitées est rapide ou supprimée a fait l'objet de recherches et de débats approfondis. Les premières études suggèrent que la CI est la voie de désintégration dominante, garantissant que les bases nucléiques reviennent rapidement à leur état fondamental, minimisant ainsi les risques de réactions chimiques dommageables. Cependant, des recherches plus récentes ont révélé que l'ISC peut également se produire efficacement dans certaines bases nucléiques, en particulier la guanine, dans des conditions spécifiques.
Plusieurs facteurs influencent la dynamique de désintégration des bases nucléiques photoexcitées :
Empilage de base : La présence de bases nucléiques voisines dans l'ADN et l'ARN peut affecter les propriétés de l'état excité et les voies de désintégration. Les interactions d'empilement peuvent améliorer ou supprimer les taux IC et ISC.
Effets du solvant : Le solvant environnant, tel que l’eau dans les systèmes biologiques, peut influencer la dynamique de l’état excité. La solvatation peut stabiliser ou déstabiliser les états excités, modifiant ainsi les taux de désintégration.
Modifications de base : Les modifications chimiques ou les mutations des bases nucléiques peuvent altérer leurs structures électroniques et leurs mécanismes de désintégration. Les bases modifiées peuvent présenter des efficacités IC et ISC différentes.
Température et viscosité : Les conditions environnementales telles que la température et la viscosité peuvent avoir un impact sur les mouvements moléculaires et les interactions qui influencent les taux de désintégration des états excités.
Le débat sur la question de savoir si la désintégration des bases nucléiques est rapide ou supprimée met en évidence la complexité des processus photochimiques dans les systèmes biologiques. Bien que l'IC reste la principale voie de désintégration pour de nombreuses bases nucléiques, la possibilité d'un ISC efficace dans certains contextes souligne la nécessité de recherches plus approfondies pour comprendre la gamme complète des effets photoinduits sur l'ADN et l'ARN. Il est crucial d’acquérir une compréhension globale de ces mécanismes de désintégration pour déchiffrer les bases moléculaires des dommages biologiques induits par les UV et élaborer des stratégies visant à atténuer leurs conséquences néfastes.
